能在头发丝上刻字母此公司的铣刀创下世界纪录
时间: 2024-08-01 21:07:09 | 作者: 安博体育在线登录
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，我国在该领域一直处在受制于人的局面。
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、占领市场占有率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的附加价值产品。
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，大多数都用在铝合金、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，有明确的目的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的策略。据了解，中钨高新每年的新产品贡献率超过30%，研发技术投入亦超过公司总营收的5%，“金洲投入更大”。此外，公司每年给到科学技术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，精密刀具能成为破壁者。一把小小的铣刀，能改变器具，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，技术创造新兴事物的能力就是我们的核心竞争力。”李仲泽说。
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毫米也有线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。
还有一个原因是，虽然日本也有同种类型的产品，但要么因为人家不愿意卖，要么因为交期长、价格非常高，而且基本上没有技术服务，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，这件事我们肯定要做，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。首要困难就没有设备去加工如此精密的刀具。怎么样找到加工设施？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，线毫米宽的槽，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较为复杂，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毫米铣刀让很多研发技术人员不敢接招。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。
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，很多挑战项目和勇于探索商业模式的公司基本死在了此阶段。“所以理性复盘问题在哪儿，不要迷信、不要消极很重要。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。”
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非常深刻。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，从捕捉客户的真实需求到研发再到现场测试，相同时间内，你们能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，提升了对电子科技类产品的需求。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需求量开始上涨的新方向。
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%”。
2006年，在中南大学读完材料学专业本科和研究生的罗春峰，一毕业就进入了金洲公司，此后6年一直从事研发技术工作。直到一个契机，让他与市场“接轨”。“我带领的涂层产品项目研发成功后，市场却推不动，当时的总经理找到我说，要不你自己去市场上推广一下？”
2012年，罗春峰“转战”营销管理。那一年，金洲在细分市场占有率挺进第三。2015年，金洲主力产品在韩国的市占率达到第一。2019年，东南亚市场也取得重大突破，市占率达到第一。出自罗春峰的涂层产品，已在市场上领先，并成为公司业绩贡献的“金洲法宝”之一。
2017年，中钨高新在金洲公司开展了首批职业经理人管理试点，明晰职业经理人的“责、权、利”，严格执行任期目标考核，按业绩考核兑现薪酬，建立市场化退出机制。2018年起，罗春峰开始担任金洲公司总经理。他希望能够通过拓展国际市场，“各区域都能做到第二、第一”。
“没想到产能翻一番。”谈及实行改革五年间金洲公司的变化，李仲泽感慨称。据其透露，如今在整个中钨高新集团中，金洲公司的营收占比1/6，利润占比1/3。相比于一般制造业6%~7%的利润率水平，金洲公司的销售利润率已接近20%。
“我所焦虑的，是我们还不够快，要再快一点。”李仲泽给金洲公司提出要求。中钨高新营收水平已经位居世界前四，他希望在“十四五”之内，对标世界前三，进入世界一流阵营。“再造一个新金洲，肯定不能靠量的堆砌、靠铺产能，而是做高的附加价值。”李仲泽说。
新冠疫情、国际局势等已成为影响经济及产业高质量发展的主要的因素。李仲泽认为，对于中钨高新这样的全产业链公司而言，最大的机会是中国新发展格局的构建，而公司缺少的，是进一步接近用户的机会。“我们的用户是高进入门槛，而中国的（精密）刀具以前一直被国外垄断。”
“细到如0.1毫米微钻产品，全球PCB工具企业，目前只有三家可以批量交付，国内只有我们一家。”罗春峰说。金洲虽处于行业领头羊，但外部也危机四伏。一方面，是实力派老对手的紧咬不放；另一方面，新来的挑战者亦在步步紧逼。
一类是日本企业，市占率虽落后于金洲，但技术与品控水平排第一，曾长期是金洲的对标公司；第二类是台资企业，它们强调成本领先，不舍得为研发、为未来去花钱；第三类是来自内地的非公有制企业，成本控制做得好，但研发投入也低。
他总结了金洲公司实现增长的两个引擎：一个是科学技术创新能力，意在“开源”；另外一个则是精益生产能力，“追求成本控制，即节流”。“对手也很关心，我们的研发投入怎么达成，资产周转率怎么提高，双方的差距到底在哪儿。”罗春峰说。
另据罗春峰介绍，金洲还在研发体系上下功夫，通过设置不一样层级实现不相同的领域和体量的创新。第一个是公司级研发项目，由研发副总主持，力求跨部门突破；第二个是部门级研发项目，“前面这两个都是以研发团队为主；第三个是技师主导，追求产线研发与突破。”
最近三年，公司自动化建设被提上日程。2019年5月，金洲公司建成了业内唯一且具有国际领先水平的自动化车间。2022年3月，自动化车间二期建成，并与之前单元形成一个工业互联生产系统。
而今，在金洲公司自动化车间中，作业人员相比传统工序已减少一半，清洗与打字工序亦实现无人化生产；车间在制品由7天降到2天，下降71.4%。
一些意想不到的市场机会也在奔来。2020年新冠疫情暴发，当时口罩产能仅为需求量的1/30。其中熔喷布是口罩的核心材料，生产它需要喷丝板，而制造喷丝板最难的部分是加工微孔，要用到能加工模具钢、不锈钢的0.2~0.35毫米微型钻头。
口罩需求量的暴增带来喷丝板模具、钻头需求量的暴增，形势紧迫。当年3月，金洲公司接到市场需求，开始研制钻头。在关连储备技术支撑下，通过多部门高效合作，一周后即研发成功。4月初，第一批产品铺货下线月中下旬解决市场所需。该系列新产品大量用于口罩喷丝板模具行业，一个半月时间创造出售的收益约千万元。
市场增长是罗春峰最大的KPI。2019年起，金洲公司市占率开始位居第一。“行业都关注我们，加上现在国际形势错综复杂，怎么突围向前、实现既定目标、发展得更加稳健，都是我们要思考的。压力叠加，运行效率不能低，人均年度产出要逐步的提升，还要向日本和欧美先进制造企业看齐。”
“0.01毫米铣刀目前还未实现产业化应用。”罗春峰说。研发成功后，公司亦在努力寻找相关机会和应用场景，比如医疗领域。去年底，曾有一家海外公司联系到金洲，探讨合作可能。“这一年我们从始至终在思考，既然这种能力已经反映出来了，就要努力推进商业化。”罗春峰说。
去年10月以后，厉学广带领研发技术团队陆续做了几项工作。一是保证产品方面的稳定和批量生产，另一方面就是更加贴近应用需求。“我们去找行业专家聊，他们的需求是什么，我们有没有可能快速把握。大的技术方向要往哪里走，怎么样才可以发挥研究的最大效益。”
当下，0.01毫米铣刀所体现的研发技术能力，已为金洲公司打开了更广泛的知名度和市场空间。目前金洲极小径铣刀将直径0.02毫米及以上范围列为应用级刀具。罗春峰表示，0.01毫米铣刀的面世，直接拉动了0.02毫米及相近规格的产品出货量，“很多原来不明白我们的芯片封测和精密医疗器械企业都找过来了”。
罗春峰还表示，金洲现在大批量出货的是0.1毫米极小径微钻，跟市场上0.2毫米~0.5毫米的常规产品相比要小很多，每月出货量已达400多万支，用于加工芯片配套的封装载板，“这个是PCB工具技术方面的要求最高，也是附加值最高的产品”。
