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      鄭州華晶金剛石股份有限公司

      現代高效切削刀具是提高制造業勞動生產率的強大手段

      關鍵詞 刀具|2009-08-20 00:00:00|來源 《工具展望》
      摘要 技術進步是推動現代制造業發展的強大動力上世紀七十年代末到八十年代初,由于微電子技術的飛速進展,現代數字化制造技術和裝備也獲得了空前發展和廣泛應用,極大地推動了制造業勞動生產率的提高...

        技術進步是推動現代制造業發展的強大動力
        上世紀七十年代末到八十年代初,由于微電子技術的飛速進展,現代數字化制造技術和裝備也獲得了空前發展和廣泛應用,極大地推動了制造業勞動生產率的提高,使制造業的發展進入了一個新時代:由主要依靠勞動能力的改善轉向主要依靠科技進步。新技術的應用使制造業勞動生產率的增長速度大大加快。
        我們知道,不斷追求勞動生產率的提高,是制造業永恒的主題,這是由制造業自身的生存和發展需要所決定的。國際經合組織(OECD)的調查結果表明,價格的變化要滯后于成本的增加,從而形成“生產率差距”,這是對制造業的一種長期挑戰。
        現代數字化制造技術就是為了滿足制造業提高生產率的需求而發展起來的。作為一個完整的制造技術體系,現代數字化制造技術主要由數控機床、數控量儀和數控刀具(國際上習稱“現代高效刀具”)三部分組成。這三個子系統既獨立發展,又相輔相成、互相促進,不斷推動制造業勞動生產率的提高。
        以現代高效刀具為例,盡管其價格大大高于傳統的標準刀具,但由于其優良的性能,使加工質量和加工效率大幅度提高,從而使制造業提高了勞動生產率,降低了生產成本,獲得了更大收益,其效益杠桿比達到五倍以上。例如,美國每年的刀具消費額為30多億美元,而制造業因提高效率、降低成本而獲得的收益卻達到150億美元。
        與此同時,現代高效刀具對解決長期困擾制造業的重大環保難題——大量使用冷卻潤滑液造成的環境污染——也提供了有效的解決途徑。通過刀具基體材料和涂層技術的突破性改進,以及刀具切削參數的優化設計,使高速切削實現了僅使用微量潤滑液的MQL加工和完全不使用冷卻液的干式加工。在發達國家,冷卻液的使用和無害化處理費用達到制造成本的15%,為刀具費用的4-5倍。實現微量潤滑和干式加工,對大幅降低制造成本和實現綠色加工發揮了決定性的作用。
        另外,近年來制造業的發展經驗證明,在經濟繁榮時期,為了應對需求增長、滿足市場需要,在一定條件下,通過改進刀具、提高效率來增加產能,比通過增加廠房、設備和工人來擴張產能更為合理,而且可以大大降低經濟低迷時期產能閑置的風險。
        由此可見,現代高效刀具對于充分發揮數字化制造技術的綜合優勢,起著關鍵而不可替代的作用。
        但是,在我國數字化制造技術的發展過程中,存在一個認識上的誤區:簡單地把數控機床看成是數字化制造技術的全部,認為刀具和量儀只是機床的 “附件”而已,只要把主機抓好了,附件就自然能跟著上去。這種認識忽略了對數控刀具和數控量儀應有的重視和投入,其結果是我國現代切削刀具和測量技術的發展滯后于機床的發展。國內外的發展經驗證明,數字化制造技術系統內部各子系統之間發展不平衡,會大大影響其整體效率和效益的發揮。
        在發達國家,采用高效刀具來發揮數字化制造技術的潛力已成為共識?,F代高效刀具的開發和應用受到高度重視。從2007年我國與幾個主要發達國家機床與刀具消費額的對比(表1),可以看出存在的巨大差異。
        表1 2007年各國機床與刀具消費額對比(單位:億美元)
         機床消費額:中國161.7-日本76.2-德國72.5-美國61.7
         刀具消費額:中國32-日本35-德國30-美國33
        從表1可以看出,發達國家每年的刀具消費額約為機床消費額的50%左右。大大高于中國制造業刀具消費的比重。從全球范圍來看,2008年,機床消費達到850億美元的水平,而刀具消費也創下了210億美元的新高,刀具消費與機床消費比重的全球平均水平約為25%。在我國,機床消費已連續七年高居世界第一,2008年更達到了194.4億美元的創記錄水平。我國刀具消費額也首次超過各主要發達國家,達到40億美元。但是,相對于我國制造業龐大的機床消費規模而言,刀具消費水平仍大大偏低,僅為機床消費的20%。這一比重不但遠低于發達國家,也低于世界平均水平。這就說明,在我國的刀具消費中,廉價而低效的傳統刀具仍占主流,機床功能遠未得到充分發揮,制造業提高勞動生產率的潛力巨大。這既是中國工具工業的差距所在,也是中國工具工業的用武之地。發展現代高效刀具,替代廉價、低效的傳統刀具,是中國制造業提高競爭力的必由之路。
        國際、國內現代工具產業的發展簡況
        在國際上,現代高效刀具(國內習慣稱為“數控刀具”)是伴隨著現代制造業的需求而發展起來的。在上世紀六、七十年代,各主要發達國家先后完成了后工業化發展階段,進入了新經濟時代。信息技術迅速滲透到各行各業。在制造業,以現代數字化制造技術和裝備替代和更新傳統技術和裝備也成為潮流。在此背景下,過去與機床配套的、千篇一律的傳統標準刀具已經完全不能適應制造業新的發展需要。于是,大約在三十年前,發達國家的工具工業在制造業新需求的強勁帶動下,經歷了一場從生產傳統標準刀具到現代高效刀具的深刻變革。首先,在轎車制造業,大量采用“高精度、高效率、高可靠性和專用化”的現代高效刀具替代傳統標準刀具,使生產效率獲得極大提高。從此,現代高效刀具的發展勢如破竹,迅速推廣到各行各業,成為工具技術發展的主流。
        現代高效刀具是現代數字化制造技術的一個有機組成部分,其中包括作為主流產品的硬質合金刀具和正在發展中的超硬刀具(金剛石、立方氮化硼刀具),以及應用于特定領域的高速鋼刀具。在發達國家,硬質合金刀具已占全部刀具銷售的70%以上。
        現代高效刀具使用領域廣泛,汽車工業和通用機械行業是其最大的消費者,航空航天工業緊跟其后,名列第三。
        在我國,直到上世紀末,現代高效刀具一直發展緩慢。工具工業向制造業提供的基本上是傳統的標準高速鋼刀具和少量硬質合金刀具,相當于發達國家三十年前工具工業轉型前的水平。但進入新世紀以來,隨著我國新一輪的經濟增長,制造業現代化的步伐加快,我國數字化制造技術和裝備(包括數控機床、配套功能部件、數控量儀和現代高效刀具)也獲得了快速發展。上世紀末,我國金切機床年產量已達19萬臺,但其中數控機床僅有1.4萬臺;當時,以新型硬質合金刀具為代表的現代高效刀具亦不足全部刀具銷售的15%,且水平較低。到2007年,我國數控機床產量已達到12.32萬臺,產值數控化率達到43.7%;與此相匹配的高效硬質合金刀具的比重亦上升到占全部刀具銷售的40.3%。由此可見,進入新世紀以來,我國數控機床和高效刀具取得了快速發展。目前,國產化的現代高效刀具已經批量進入汽車、模具、航空航天、發電裝備、通用機械等各個行業。部分產品的性能已達到或接近國際先進水平,有效地打破了進口刀具在一些領域的壟斷地位,為我國高效刀具市場的規范競爭作出了貢獻。
        更須指出的是,國產高效硬質合金刀具的發展突破了長期徘徊不前的局面,獲得了高速發展,連續幾年增長率都超過30%,遠高于傳統高速鋼刀具的增長速度。這種可喜的變化標志著,進入新世紀以來,我國工具工業已經開始了從傳統標準刀具向現代高效刀具的轉型,進入了嶄新的發展軌道。當然,工具行業近年來取得的進展,與制造業的發展需要相比仍有很大差距。廣大工具企業必須認清發展趨勢,堅定不移地加速現代高效刀具的發展進程。

       

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