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郑州华晶金刚石股份有限公司

“半路出家”的刀具专家 ——20年专注超硬刀具制造与切削技术

来源:中国机床工具工业协会cmtba   2017-10-24  加入收藏  打印  字体【 |  | 

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       几年前初次跟郑州市钻石精密制造有限公司(郑钻)的张凤鸣总经理相识,当时,我还真没把他跟一个超硬刀具制造技术专家联系起来,感觉不像科班出身的他,充其量就是一个有钱的老板,具体事务都由公司下属负责,对外谦和腼腆、对内严格管理。若不是近期陪同协会于成廷老会长对郑钻的一次深度走访,估计我对张总和郑钻“真面目”的了解还有待时日。

       体贴入微的张总

       探究张总是如何干上超硬刀具制造这一行的,张总自己谦逊地说,是半路出家。实际上还真不完全是,张总跟刀具是有渊源的,尤其和刀具材料金刚石更是有不解之缘。因为张总年轻时是做金刚石贸易的,虽然历经坎坷但做得风生水起,金刚石的属性也被他了解得一清二楚。除了张总本人极端聪明外,能吃苦成就了他。在有了丰厚的原始积累后,1997年成立了郑州市钻石精密制造有限公司。

       虽然对金刚石了如指掌,但制造刀具,尤其要做好刀具,那其中的学问大了。张总虽然不是科班出身,但钻研起刀具技术来绝对是一把好手。目前郑钻拥有的160项专利技术,以及开发的4500余种刀具,都凝聚了张总的心血,称之为“刀具专家”名副其实。不仅亲自参与产品研发,今年60多岁的张总,走访客户跑市场,收集信息,也一点不含糊,企业员工都亲切地称他是“业务员”。

       据员工们介绍,张总非常关爱公司的员工,涉及员工的身体、生活和工作等方方面面。比如,公司的每一位员工都有宿舍,中午可以午睡,晚上不方便回家时也可以住;宿舍内冰箱、电视、空调一应俱全,最低达到了三星级宾馆的标准;一日三餐公司全免费,使用的食用油和食材都非常讲究,绝不糊弄员工,像对待家人一样;工作中设有茶歇时间,免费咖啡随便喝;坐火车出差的一定要睡卧铺,保证员工到用户现场能精神十足地工作等等,处处体现对员工的关爱。

       郑钻的特色与技术优势

       在郑钻,技术不分高低,因为20年的从业经验告诉他们:一把小小的刀具所涉及的每一个技术细节都对刀具的切削效率和使用寿命起决定作用。从切削材料牌号的选择、确定,微观结构设计、切削几何角度到刀具制造、检测,每一个环节都不容丝毫懈怠,因为他们要确保每一把刀的精度控制在0.005mm范围内,这是基本要求。

       高水准的客户个性化设计

       郑钻利用自己高水平的设计能力,根据客户的个性化需求进行产品设计。郑钻所掌握的刀具设计关键技术有:PCD刀具结构精确设计技术;PCD刀具高速铣削动平衡关键技术;刀具刃部工艺关键技术;PCD刀具几何参数计算与设定(进行刀具参数设计计算时要紧密结合切削工件材料时的温度及应力分布因素);PCD刀具材料失效机理验证方法;PCD刀具断屑槽结构设计技术(不同槽形结构会影响工件材料切屑形态和排屑效果等);PCBN材料与刀具几何参数配置;刀具装夹方式设计、主切削刃形状设计技术。从设计环节上已具备了高水平。

       以汽车球笼式等角速万向节高速铣削专用刀具为例,PCBN球头铣刀是郑钻在2013年研发成功并投入市场的,该产品解决了汽车制造传动系统运行的可靠性、稳定性和安全性问题,当时是国内唯一一家具备PCBN球头铣刀设计制造能力的厂家(全球也仅有3家)。该产品通过建立球道数学模型演算出刀具刃口轮廓,从而实现球道截面形状,完成加工球道所用刀具的轮廓形状的设计及加工。该刀具的成功研发,突破了制约我国轿车制造行业20年未攻克的技术壁垒。

       先进的工艺手段和设备

       由于PCD、PCBN、CBN等刀具材料的硬度显著高于常规刀具材料,其刃磨、电蚀、焊接、负倒棱钝化、抛光、刃口强化和精化等制造工艺的难度较大,刀具精度和使用可靠性难以达到设计要求。为此,郑钻购置了200多台进口设备,价值近4亿,为工艺制造的高水平创造了必要条件。这种大手笔的投入,在同行业中也是少有。

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       难度大、品种多、批量小的生产模式

       个性化的需求(订单制)注定了郑钻将采取多品种、小批量、高难度的生产模式。如果要满足好客户的个性化需求,必须要有严格的管理才能与这种生产模式相匹配。

       严格完善的产品质量检测制度

       郑钻跟其他企业不同的是,不管是加工车间还是检测室,走到哪里都能看到检测仪。张总介绍说,全公司上上下下有大大小小各式检测仪器不下300台。不仅加工车间每个操作工需要检测仪,质检人员更要用,加上出厂前进行最后的检测,三道检测缺一不可。自检和抽检相结合,不图一丝的侥幸,严把质量关,决不把不合格的产品发给客户。这种严格的质量控制制度,使郑钻产品的客户认可度很高。

       保证24小时到场服务

       “再好的产品也不能保证不出问题,即使问题不出在产品上,也有可能因用户使用不当造成”。张总的话不无道理。为了能在24小时内帮客户解决问题,最大限度地减少用户损失,张总规定,售后人员能坐飞机绝不坐火车,有出租车绝不坐公交车。郑钻售后服务人员的数量也远比销售人员多,这一切措施都是为了尽快赶到现场,高质高效地服务客户。

       放眼全球

       虽然郑钻的产品在国内市场特别是汽车领域销路很好,但郑钻在10年前就已开始为开辟国际市场做准备了。每年必参加的展览会是国际机床的四大展览,即北京CIMT、芝加哥IMTS、欧洲EMO和东京JIMTOF,郑钻也确实具备了参与国际竞争的实力。目前郑钻已与国内外数百家知名经销商建立了长期稳定的合作伙伴关系,为走向世界做好了充足准备。

       技术优势

       经过艰苦不懈的努力,郑钻公司在成立20年后的今天,已经具备了为汽车发动机缸体、缸盖所有半精加工、精加工工序提供全面刀具产品和技术解决方案的能力,可承接大量非标刀具的定制。其中发动机关键零部件所涉及的90%以上精加工超硬刀具能够实现国产化,替代进口。

       以全铝发动机缸体加工为例,共15道工序涉及刀具150余种,其中PCD精加工刀具38种,珩磨工具2种,包括燃烧室面、油底壳面、瓦盖结合面、离合器面、控制器面、曲轴孔、缸孔的粗镗、半精镗、精镗加工、缸孔珩磨工序等。其中面铣刀具平均使用寿命为10000件以上,孔加工刀具平均寿命可达到30000件以上。

       缸盖加工总共16道工序,涉及160余种刀具,其中PCD类刀具占49种,CBN刀具占14个工具,包括进、排气面及各个端面的铣削,进排气导管底孔、座圈底孔、挺柱孔、定位销孔、火花塞孔、喷油嘴孔等工序。

       2014年,郑钻作为刀具竞标者之一,与德国和美国同行共同竞标红旗旗舰动力v12发动机整体配刀方案,郑钻提供的刀具方案经实践反复严密论证,以高于同行业两倍以上的效率脱颖而出,成功中标。同年,郑钻凭借自己的实力,在与国外同行竞争中获胜,进入中航集采平台。

       先进技术的应用

       (1)金刚石刀具刃部微观处理和检测技术

       金刚石刀具钝圆技术是行业公认的超硬刀具加工制造工艺难点。传统的钝圆使用毛刷工具,钝圆尺寸粗糙,刀具刃口微观结构差。郑钻采用先进的专用钝圆设备,匹配专用钝圆检测仪器,在钝圆过程中可以实时检测,精确控制钝圆精度(达到微米级),保障金刚石刀具刃口微观处理工艺的先进性,确保刀具精度。

       (2)超硬刀具刃部断屑槽3D成形加工技术

       断屑槽是超硬刀具的关键结构,在高速切削过程中,能够及时断屑排屑,避免切屑缠绕划伤工件造成报废。但在超硬材料上要加工出形状复杂的微观槽形结构难度非常大,普通的磨床无法完成断屑槽成形加工。公司通过引进先进设备,应用激光技术,实现对超硬刀具刃部断屑槽的3D成形加工。与此同时,这种激光3D成形技术属于非接触式加工,加工过程不损伤刀具,从而提高了超硬刀具表面质量,生产效率大大提升。

       这些顶尖技术的研发及掌握,让郑钻在中国的刀具界脱颖而出。“有难题,找郑钻”已经在郑钻和广大用户间形成一种默契。也正是基于用户的信任,在订单多、交期紧的情况下,面对难啃的骨头,郑钻能够通过用户现场调研、分析问题原因、确定研究思路、开展基础研究与大量切削试验等,解决用户的诸多难题。

       未来的发展思路

       作为民族品牌的“郑钻”,已经把振兴中国制造业的大任作为自己的使命,开始更长远的规划:从非标刀具定制到系统技术配套方案,让服务水平上台阶,替代进口。

       目前郑钻在天津和成都已经成立了新工厂,未来的分工是:天津工厂主要生产PCD/PCBN标准刀片,郑州工厂生产用于汽车领域的非标刀具,成都工厂生产航空航天领域的非标刀具。我相信,经过不懈努力,郑钻将像它的名字一样,发出钻石般耀眼的光芒。

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