能在头发丝上刻字母 这家中企铣刀创世界纪录(上)

新闻来源: 中国企业家 于2022-09-15 8:20:56 大字阅读 提示:新闻观点不代表本人立场



它被誉为“最精致的工业牙齿”。

文|《中国企业家》记者 李艳艳

编辑|周春林

头图来源|受访者

【编者按】

高精度铣刀是精密加工领域不可或缺的工具。由于基础材料和加工技术的限制,我国在该领域长期处于受制于人的局面。

面对迫切的需求,出于职业的渴望和增强核心竞争力的内在驱动,中国五矿所属中钨高新金洲公司的技术团队,踏上了卓绝的自主创新之路。在克服了重重困难之后,他们终于创造了世界最细铣刀的纪录,突破了制造领域关键技术的“卡脖子”难题。

创新不是为了炫技,切实为客户服务、占领市场份额才能确保企业立于不败之地。在力争尽快进入世界一流阵营的同时,他们把未来锚定在了高附加值产品。

精密刀具的加工极限能做到哪里?

全世界最细的铣刀,直径只有0.01毫米,能在米粒上刻出56个汉字,在一根头发丝上铣出7个字母,这一产品诞生于中国五矿所属中钨高新金洲公司,被誉为“最精致的工业牙齿”。如此极致的精细度,不仅代表了公司的创新研发能力,更突破了制造领域关键技术的“卡脖子”难题。

铣刀,是具有一个或多个刀齿的旋转刀具,主要用于铝合金、不锈钢、模具钢、树脂、玻纤等各类工业材料加工,其精度是制造加工业的重要参考指标。尤其是,高精度的铣刀是精密加工不可或缺的工具,一旦断供,多条产业链都会面临停摆。

2021年10月,我国首次实现直径0.01毫米极小径铣刀的上机加工实验。据了解,在研制过程中,金洲公司突破传统工艺设计,开创新型微小刀具磨削工艺,有针对性地解决了结构难设计、制作状态难监控、磨削力难控制、刃径小易折断等一系列难题。

聚焦于精密微型刀具研制的金洲公司是国内著名的“隐形冠军”,目前拥有330多项发明和实用新型专利。在一个竞争激烈、产品更新换代极快的市场里,金洲公司主产品PCB微钻不断实现进口替代,市占率全球第一。2018~2021年,公司净利率水平由15%增长至19%,亦位于同行前列。

“每三部手机里,就有一部使用我们金洲公司的产品加工。”中钨高新董事长李仲泽近日接受《中国企业家》专访时说。近些年,因为市场变化太快,很多欧洲和日本企业退出了。在他看来,市场起伏很正常,关键是保持进步。“我们不把价格竞争作为手段,要确保成本领先。”

2016年,经历过重整的中钨高新,以技术创新为引领,制定了一系列新发展战略。据了解,中钨高新每年的新产品贡献率超过30%,技术研发投入亦超过公司总营收的5%,“金洲投入更大”。此外,公司每年给到科技人员创新成果的奖励超过2000万元。

一个高精密加工的时代已经到来,精密刀具可以成为破壁者。一把小小的铣刀,可以改变器具,提升产品性能,推动行业发展,直至影响产业链,催生全面的高精度加工需求。“说到底,真正的竞争要靠领先的技术,技术创新能力就是我们的核心竞争力。”李仲泽说。

中钨高新董事长李仲泽。摄影:史小兵

破壁:实现“米粒上刻字”

眼瞅着第一支目标刀具即将磨削成型,厉学广难抑兴奋地跑回办公室,呼喊同事们来围观。当晚,团队一起吃饭庆祝。100多天,“煎熬、紧张、疲累感终于烟消云散,仿佛来到了美丽新世界”,他形容说,自己有一种“发现了新大陆和攀登珠峰成功的双重喜悦,有能够改变未来的畅想”。

现年42岁的厉学广,是0.01毫米极小径铣刀项目研发负责人。最初的研发契机源自客户的抱怨。2020年末,曾有客户跟厉学广说有些刀具买不到,“你们金洲既然做微型刀具,能不能做这个?”而在他印象中,当时市场上的铣刀,直径较小的是0.1毫米。

2021年初,与客户几经研讨后,厉学广意识到高端精密刀具“卡脖子”问题的严重性。经过多年发展,精密加工的级别已经不同往日,随着通信等现代技术对小体积、低功耗、多功能、高效率等要求的提出,市场对精密加工需求已不仅仅局限在1毫米、0.1毫米,0.01毫米、0.02毫米也有真实需求,10微米级别的精密加工年代已经到来。此外,这个工具涉及重点行业,所以极小径精密刀具的供给变为关键点。在此大环境下,金洲的精密刀具不能停在概念阶段,技术不能只用来储备,而要转化为产品,切切实实应用在这些关键领域,发挥作用。

0.01mm铣刀米粒铣字。来源:受访者

还有一个原因是,虽然日本也有同类产品,但要么因为人家不愿意卖,要么因为交期长、价格非常高,而且几乎没有技术服务,只能望而却步。“求着人家卖刀具这件事,真的很痛苦。他们既然找到我们,我觉得,这件事我们一定要做,这是刀具人的担当。”厉学广说。

构思初步方案时,他先在脑海里过了三五天,找到核心点,作图、模拟、验证。后来做梦时,还得到了新想法。“那些最微小的技术改变,也能改变很大的事,这是一种职业的渴望。醒来我觉得,这件事,必须要干。”如今回顾起来,他将之前的决心归为热血赤诚。

同事口中的厉学广有个称呼:阿广。阿广从小就想当科学家。2004年,本科机械专业的他通过校招,从辽宁奔赴深圳,加入金洲公司。2013年,基于工作需求,厉学广又去读了光学专业工程硕士。研发突破的想法让他感到兴奋,直到后来,他发现,困难着实不少。

2021年5月,厉学广着手研发0.01~0.04毫米极小径铣刀。首要困难就是没有设备去加工如此精密的刀具。如何找到加工设备?他的答案是“改”。“我们原先有些进口高精度设备,可以适当做些改造,优势发挥,劣势克服,比如,精度再提高,磨削力再降低。轴的磨削运动也要调整,通过改造,消除掉一些波动。”

除了硬件,决心和信念也是一大考验。“你怎么让大家有信心跟你干下去?”厉学广有自己的方法。首先是消除大家的顾虑。他对团队说:“做项目是用科学的理论指导实践,在没有谁能论证这项技术和产品无法成功之前,我们就要坚定地走下去。能发现不可逾越的难题或者理论错误,反而是幸运的事,这正是我们要集中攻克的难点。”

其次是引导团队去憧憬未来。“如果造出比头发细多倍的铣刀,打破目前铣削刀具的极限,真能铣削出0.01、0.02毫米宽的槽,让生物医疗芯片、通讯关键零部件实现前所未有的性能,改变行业现状,解决供应链受制于人的问题,让精密制造腾飞,你们是否愿意为之努力?这是你们肩上使命的重量。”

做好思想准备后,接下来的0.01毫米极小径铣刀技术攻关则是个反复实验的过程。厉学广说,技术难点首先体现在“特别容易折断”。

相对于直径0.1毫米的头发丝,0.01毫米铣刀的直径是其1/10,截面积是其1/100,强度降低到直径0.1毫米刀具的1/1000,吹振可断。厉学广认为,铣刀做到这个层级,一定要应用才有它的价值。“它太细了,但这不代表它没法用,只要给它稳定精度的加工和使用条件。”

0.01毫米极小径铣刀结构复杂,亦是最难设计和磨削的工具。要实现周刃、端齿都能切削的完整铣刀功能,就要让刀体具备齐全的结构。而磨削时,刀体亦无法托附,只能悬空。另一方面,磨削时砂轮线速度与汽车速度相当,冲击力大,易折断。

作为目前精度要求最高的刀具,0.01毫米铣刀让很多技术研发人员不敢接招。当直径降为普通刀具的1/10、1/100,精度也要求相应降为1/10、1/100,以至于0.01毫米铣刀典型结构的精度要求在±0.0005毫米级别,难度极高。“我们的要求不仅是做出来,还要做到位。”

厉学广笃定,做应用工程不同于做科研,结果一定藏在大量的实验中,所以要有耐心。仅在结构方面,团队就来回尝试了两个多月,反复实验接近200次。2021年9月,初代样品实现产出。2021年10月,初代0.01毫米铣刀上机加工头发、米粒成功。

0.01mm铣刀头发丝铣字。来源:受访者

2019年底,金洲公司成功研制出直径0.01毫米的超细微型钻头,打破了长期以来我国在该领域受制于人的局面。仅用一年半的时间,金洲公司又实现了直径0.01毫米超细微型钻头和直径0.01毫米极小径铣刀的钻铣“双剑合璧”。

“这个成果肯定不是一蹴而就,而是前面十年的持续研究积累。”厉学广说,很多事情,第一阶段,往往比较顺利;第二阶段,稍微有点困难,但努力克服了,以为摸到底,信心十足;第三阶段,遇到困难解决不了,困顿无法突破;第四阶段,军心动摇,很多挑战项目和创业公司基本死在了这个阶段。“所以理性复盘问题在哪儿,不要迷信、不要消极非常重要。通常韧性强、科学、客观、理性的团队能活下来,做得更好,能力更强,涅槃重生。”

落地:以快“市占第一”

多年前的一段经历,让中钨高新金洲公司总经理罗春峰至今印象深刻。那是在2016年前后的多次行业展会上,他被一家日本竞争对手的高管问询,“为什么同一家客户,从捕捉客户需求到研发再到现场测试,相同时间内,你们能够做到比我们多测试两到三次?”

“我们的策略就是:以快打快。”罗春峰对《中国企业家》总结道。“金洲的市占率第一,不仅(局限)在中国内地,全球只要有PCB制造的地方,就在用金洲的产品。”

这是一个产品更新极快的领域。尽管受新冠疫情影响,全球经济承压,但疫情催生线上活动,提升了对电子产品的需求。同时 5G 基建推进,使得全球PCB产品需求呈现较为强劲的增长。未来 5G、汽车电子、工业 4.0、云端服务器等,将成为驱动PCB需求增长的新方向。

在罗春峰的切身感受中,竞争已愈发激烈,作为龙头的金洲公司,团队的危机感始终相随。

“我们时刻提醒自己,对产品的开发更新速度能不能更快。而行业也反推我们,对产品的开发一定要贴近市场需求。”他说。金洲现有330多项专利,其中发明过百项。在研发投入上,“前年是营收占比的5%、去年6%,今年的目标是7%”。

0.02mm铣刀加工不锈钢。来源:受访者

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#山东奏响品牌之省##山东有了新slogon##好客山东好品山东##好品山东#【深度解析,山东好品为何如此“吸粉”】这一次,山东不再低调。9月8日,中央广播电视总台和山东省人民政府共同主办的“好客山东 好品山东”宣传推介活动在北京举行,一批高科技、高品质、高颜值的山东好品炫酷亮相,惊艳全场。

这一天,距离3月2日发布首批“好品山东”品牌名单已经过去半年。这半年,在各类大型展会、论坛、峰会上,在各种应用场景中,在国内外的市场上,来自制造业、消费品、农产品等领域的223家入选品牌“吸粉”无数。“好客山东 好品山东”正成为我省高质量发展的亮丽名片,品牌大省加速向品牌强省迈进。

大国重器看创新

在“好品山东”品牌名单中,新一代信息技术、高端装备、高端化工、新能源新材料等占据了半壁江山。这些产品,虽与百姓日常消费距离较远,却代表了山东高质量发展的方向。

9月1日,产自全球首艘10万吨级智慧渔业大型养殖工船“国信1号”的首批大黄鱼上市。本次起捕约65吨,实现活鱼现捕、冰浆锁鲜冷链运输,第一时间到达百姓的餐桌。

工船大黄鱼起捕与传统网箱大黄鱼起捕方式不同。通过吸鱼泵和传送带将舱内游动的大黄鱼转运至休眠池,快速降温休眠锁鲜,全过程自动化,全流程可追溯。而10万吨级智慧渔业大型养殖工船“国信1号”,正是“好品山东”中大国重器的代表。这是目前全球唯一一艘建成并运营的10万吨级智慧渔业大型养殖工船,以其突破性、引领性和示范性引起行业关注。

“大国重器”的背后,是科技创新的硬核推动。近年来,山东每年在重点领域组织3000余项企业技术创新项目,两年内安排资金10.13亿元,用于“强基础、提能力、树品牌”。

依托母公司的战略布局和强力支持,威高医用机器人产业集团以“亿元”为单位投入科研资金,以11年的产学研投入,在手术机器人这条赛道上突围。

2021年10月,威高自主研发的腔镜手术机器人正式通过国家药品监督管理局审查,成为国内首个获批的腔镜手术机器人。这台国产原研的手术机器人攻克了众多关键核心技术,已申请了60多项发明专利,其中40多项已经授权。

今年4月,省市场监督管理局和省工业和信息化厅联合发布《关于组织开展“专精特新”中小企业专利赋能创新发展行动的通知》,引导“专精特新”中小企业加大研发投入、有效破解核心技术“卡脖子”难题。在此基础上,我省实施专利转移转化专项计划,打通发明专利转化“最后一公里”,创新链和产业链对接更加精准。

与此同时,“绿色”正成为“好品山东”品牌的底色。

国务院日前印发《关于支持山东深化新旧动能转换推动绿色低碳高质量发展的意见》,山东被赋予重大战略使命。《意见》提出,到2027年,山东深化新旧动能转换建设绿色低碳高质量发展先行区实现重大突破,形成一批可复制可推广的成功经验。这需要一批有担当的企业和品牌创新求索。

在“好品山东”品牌——浩珂科技生产车间,特殊丝线经过加工和高分子聚合物的融入,变为一张张面积很大的带孔“布料”。这些“布料”看起来柔软,却具备与钢筋混凝土同样的强度,可以替代传统的钢材。这样的新材料,为节能降耗、绿色发展提供了新思路与新方法。“将土工合成材料应用到煤矿井下安全防护领域,对煤矿支护节能降耗、减轻工人劳动强度、提高生产效率有着十分明显效果。”浩珂科技董事长助理崔鑫说。

丰厚积淀凭匠心

烟台苹果以“果形端正、色泽艳丽、果肉甜脆、香气浓郁”享誉国内外。为了保品质,烟台市蓬莱区65岁果农曲洪生,伐掉自家五亩地里种了20多年的老果树,换了新品种,好果子每斤卖到六块钱。目前,“烟台苹果”区域品牌价值达到150多亿元,连续13年蝉联我国果业第一品牌。

除了烟台苹果,山东还拥有一大批在国内外享有盛名的农产品品牌,如寿光蔬菜、乳山牡蛎、日照绿茶等。这些品牌产生的背景,是山东农林牧渔业总产值在全国率先突破万亿元大关,粮食总产量连续8年稳定在千亿斤以上,小麦、玉米、花生、大豆等作物优良品种多次刷新高产记录,体现出山东农业发展的丰厚积淀。

已有近200年历史的国家非物质文化遗产潍坊核雕,可谓包罗万象,是一种极为讲究的手工技艺,古文《核舟记》中的小船,长2.9厘米,高0.55厘米,小小的空间里雕出了5个人,还有船桨、佛珠、香炉等物件,栩栩如生,细致入微……选材、布局、轮廓、精雕、抛光,每一步都藏着玄妙,全靠工匠耐心雕琢。核雕不仅是工艺品,更是文化传承的载体和工匠精神的彰显。以潍坊核雕为代表的雕刻工艺类作品,与美术绘制类、织造印染类、编织扎制类、烧制锻造类、漆器绘制类、文房四宝类、美食消费类等七大门类的产品一起,共同构成了“好品山东”之“山东手造”品牌体系。

“好品山东”的好,不在转瞬间,而在于长年累月的文化积淀。不同的品牌有自己的文化、赛道、目标,但都将坚守产品品质视为品牌的最高追求。第一批“好品山东”品牌中,有中国质量奖企业2家、老字号企业20家、地理标志保护产品14个、山东省中小企业“隐形冠军”企业9家、山东省制造业单项冠军企业64家……他们都以精益求精的工匠精神,深耕产品质量。

公共品牌细打磨

近两年,“浙江制造”“上海制造”“江苏精品”“蒙字标”等相继发力区域公共品牌赛道,助推区域经济高质量发展。我省虽是品牌大省,但品牌分散在各部门各系统,没有形成聚合效应,还不是品牌强省。“山东制造”在走向全国、走向世界的过程中,无法让消费者形成一个清晰、明确的关于山东产品和服务的品牌认知,迫切需要打造自己的区域公共品牌。

为加强山东区域公共品牌建设,2020年省政府工作报告明确提出了建设“好品山东”品牌体系的重点任务,山东也因此成为全国率先以省政府文件提出打造区域公共品牌的省份。2021年2月,《关于共建共享“好品山东”推动高质量发展若干措施》印发,提出构建“好品山东”产品、企业、行业、区域、地理标志“4+1”品牌体系。今年3月2日,首批223家“好品山东”品牌“出炉”。

从大类来看,这些“好品”主要来自制造业、消费品、农产品领域。在此基础上又划分为家用电器,新一代信息技术,高端装备,高端化工,新能源新材料,医养、文教用品、工艺品及相关制品,纺织服装,酒、饮料、精制茶,肉制品、水产品,粮食及其副产品,食用植物油、调味品、花生制品,焙烤食品及保健食品,蔬菜、果品、食用菌及其制品,区域类产品等共计14个类别。

入选的品牌普遍突出了质量、创新、品牌、效益及绿色发展等评价指标,具有质量水平高、社会知名度高、市场影响力大的特点,体现了“好品山东”的核心内涵,展现了群众舌尖上的、日常消费中的“好品山东”和山东新旧动能转换的发展成果。

第二届中国国际消费品博览会上,我省企业携众多“山东好品”寻找“出海”新商机,受到采购商和专业观众的追捧。“好客山东 好品山东”文创嘉年华暨“山东手造”进商业综合体营销推广活动上,现场展销全省75家企业的手造商品、文创产品和旅游商品,以沉浸式体验促进暑期消费。

为保护“好品山东”这块金字招牌,我省严格“好品山东”形象标识使用,目前已授权300多个产品使用“好品山东”形象标识;搭建防伪数据库,实现了“好品山东”产品“一品一码”防伪管理;建立了“好品山东”动态管理机制,做到“有进有出”,提高“好品山东”品牌的诚信度、美誉度、影响力。(来源:大众报业·大众日报客户端)


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