日本工具厂商努力满足加工多样化需求
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市场回顾

2001年日本机械工具产值为3564.03亿日元,比2000年下降5.6%。其中,高速钢切削工具略有增长,与2000年相比增长0.4%;CBN工具同比下降3.1%;金刚石工具同比下降10.8%;占机械工具半壁江山的硬质合金工具产值为1838亿日元,同比下降6.3%。在硬质合金工具求均较疲软的情况下,汽车行业的订货仍保持了往年的水平。2002年度,汽车制造商为了降低生产成本,迫切要求工具厂家大力开发高效率加工刀具。
2001年,IT相关行业对工具的需求比较疲软,其中,只有加工半导体基板用的PCB钻头有所增长。2001年秋,迎来了对移动电话需求的短暂增长势头,产值达到了2000年生产高峰期的70%~80%,库存调整也很顺利,使存货一度销售告罄。进入2002年后,个人电脑和计算机相关行业对工具的需求增长;中国台湾和韩国等亚洲地区的需求均较旺盛,原来的需求大户美国由于景气恢复乏力,2002年9月以后的需求如何目前仍难以预料。
切削工具的世界市场总交易量为11000亿日元左右,其中,美国和欧洲各4000亿日元,亚洲3000亿日元(含高速钢刀具)。预计世界工具产值年增长率至2003年时为3%,至2006年时为2.6%。用户主要集中在美国和亚洲地区,因此,日本工具行业今后将努力扩展海外市场。

大力开发涂层及复合涂层刀具

切削工具目前仍以涂层硬质合金为主要的工具材料,近来耐热性、耐磨性优异的复合涂层已日益增多,其中包括金刚石涂层硬质合金等,这些材料大都围绕高速切削的发展方向进行研究开发和生产。
涂层是实现工具高性能化不可或缺的重要技术,包括涂层在内的复合材料正在大力发展。用户对工具的需求,侧重于提高生产效率,如高速化、环保效果、减轻刀具重量等方面,工具厂商应努力满足用户的上述需求。
在选择刀具材料时,应充分考虑其使用领域,如高速切削加工用的刀具,必须采用具有良好耐磨性的高硬度工具材料。高硬度工具材料首推陶瓷材料,陶瓷的优点是高温条件下的硬度高,抗塑性变形性能优异,但质地较脆,容易崩裂。目前,正在研究新型陶瓷材料,特点是组织致密度高,韧性得到较大改善,如已开发出涂层陶瓷和添加SiC强化纤维的FRC陶瓷等。
在高精度切削加工方面,已开发出由粒径非常细小的金属粉末烧结而成的微细晶粒刀具材料。这种材料可能取代金刚石,用于高精度切削加工。金刚石是硬度最高的刀具材料,但当切削温度达800℃以上时,容易引起Fe、Co、Ni及其它碳固溶物质产生扩散反应,因此,金刚石刀具不宜用于钢材的切削加工,但却可用于硬质合金、金属陶瓷等高硬度材料的加工。
在难加工材料方面,不锈钢、钛合金、淬火钢、FRP等最具代表性,这些材料的切削加工大都采用涂层刀具。涂层刀具是高韧性和高耐磨性兼备的刀具品种,使用范围非常广泛。近年来,多层涂覆技术发展很快,数层、数十层乃至上百层的涂层刀具均有产品投放市场。此外,CBN材料的硬度仅次于金刚石,但其性能优于陶瓷,因此,CBN刀具适用于淬火钢、激冷铸铁、烧结钢、烧结不锈钢、Co基超耐热合金等材料的切削加工。
在高速高精度切削加工方面,与CBN、PCD等刀具材料相对应,应开发出耐热性更优异的涂层材料。在小切深大进给的精加工中,高速切削是核心技术,为了进一步提高加工效率,应开发既可加工大切深、又可提高进给量的新型刀具和加工方法。

椭圆形状的立铣刀

为了满足高速高精度加工的需要,新开发的工具形状种类十分丰富。以立铣刀为例,切削刃形状对刀具切削性能影响极大,开发立铣刀时应重视齿数和沟槽螺旋角。
最近,开发出一种椭圆形立铣刀,主要用于模具曲面的高效率加工。加工模具大都使用齿尖为球状的球头立铣刀,但在对模具的曲面部位进行超精密切削加工时,刀具移动幅度很小,需反复进行切削,加工时间较长,刀齿为椭圆形的立铣刀正好能满足此种需要。这种立铣刀具有较大的螺旋状切削刃,切削锋利度很高。由于刀齿与加工部位的接触面积较大,刀具每个行程的切削残留量很少,因此,可进行高精度高效率切削加工。
涂层处理是大幅度提高立铣刀性能的重要手段。最近,由于纳米技术的应用,有的公司已开发出纳米级Si粒子复合涂层产品,如TiSiN和CrSiN涂层立铣刀,两种涂层材料的粒径均为5nm。TiSiN涂层立铣刀可高速切削50~70HRC的高硬度钢;CrSiN涂层立铣刀可高速高精度加工43HRC以下的软钢或预淬硬钢。TiSiN涂层简称TH涂层,CrSiN涂层简称CS涂层,两种涂层的硬度和抗氧化性能均优于其它涂层,在延长工具寿命,降低加工成本,缩短加工周期等方面,均有更加明显的效果。
为了满足高速切削的需要,必须使耐磨性优异的硬质镀膜与基体材料粘结良好。经过不断改进,目前,TiAlN基涂层硬质合金刀具已广泛用于钢的高速切削加工。另外,在铸铁和碳钢等材料的精加工中,也已开始使用CBN立铣刀。

满足干式切削加工的需求

在机械加工领域,既要提高加工效率,降低生产成本,同时,又迫切要求注意环保问题。因此,行业关注的焦点便集中到高速高精度加工和环境保护如何统一起来。在这方面人们普遍看好干式加工和准干式加工的有效配合。
适用于干式切削的刀具,在解决发热问题方面,可采用耐热性、散热性良好的涂层材料;在提高润滑效果方面,可采用润滑性能优异的涂层材料;为了提高排屑性能,可采用易于分断切屑的刀具形状。
近来,沟槽底径不断增大,有的公司进行了加大刀片槽以提高刚性的试验。为了提高切屑分断效率,改善排屑性能,许多厂家都非常重视前角的调整,已开发出刀尖呈钝角的刀具形状,据称,此种刀具可提高散热效果。另外,不少公司已开发出干式切削钻头等刀具品种,这些刀具表面大都涂覆润滑性能优异的镀膜,可完成原来必须使用切削液才能进行的切削加工。
以下为日本主要工具厂家近期重点产品及销售情况的调查结果,其产品主要特点突出表明了高速、高精度加工是许多厂家极为重视的技术内容。

日本主要工具厂家的重点产品及销售概况

  • 旭金刚石工业株式会社——重点销售产品:金刚石砂轮(新SUN系列)。产品主要特点:高精度加工,新材料加工。最大用户行业:汽车、IT行业。
  • ISCAR日本公司——重点销售产品:Feed mill。产品主要特点:高速加工。最大用户行业(所占产品比例):汽车(40%);一般机械(40%);精密机械(5%)。
  • ISHII公司——重点销售产品:烧结金刚石工具。产品主要特点:高精度加工、新材料的粗、精加工。最大用户行业(所占产品比例):汽车(40%);重型机械(40%)。
  • 荣工舍——重点销售产品:硬质合金高速微型工具系列。产品主要特点:高速、高精度加工、微细加工。最大用户行业(所占产品比例):汽车(40%);精密机械(20%);一般机械(15%)。
  • OSG——重点销售产品:WX21硬质合金立铣刀系列。产品主要特点:高速、高精度加工,使用寿命长。最大用户行业:汽车、IT行业。
  • KAWA工程技术——重点销售产品:特殊精密刀具。产品主要特点:高速、高精度加工,新材料加工。最大用户行业(所占产品比例):汽车(15%);精密机械(15%);一般机械(20%)。
  • 京瓷——重点销售产品:高硬度镗杆、magic钻头。产品主要特点:高速、高精度加工,使用寿命长。最大用户行业:汽车、精密机械、IT行业。
  • Sandvik日本公司——重点销售产品:硬质合金整体立铣刀coromill。产品主要特点:高速、高精度加工。最大用户行业(所占产品比例):一般机械(50%);汽车(20%);精密机械(10%)。
  • 铃木工机制作所——重点销售产品:干式加工用硬质合金滚刀。产品主要特点:高速、高精度加工,干式加工。最大用户行业(所占产品比例):精密机械(40%);一般机械(20%);汽车(10%)。
  • 住友电气工业——重点销售产品:特殊陶瓷涂层CBN烧结体BNC。产品主要特点:高速、高精度加工,使用寿命长。最大用户行业(所占产品比例):汽车(24%)。
  • Dijet工业——重点销售产品:beam立铣刀。产品主要特点:新材料加工,干式切削。最大用户行业(所占产品比例):汽车(55%)。
  • 大志技研——产品主要特点:高精度加工。最大用户行业(所占产品比例):汽车(15%);模具(15%);一般机械(10%)。
  • 大昭和精机——重点销售产品:可转位立铣刀FULL-CUT Mill。产品主要特点:高速、高精度加工。最大用户行业:汽车、飞机、精密机械、一般机械。
  • 田野井制作所——重点销售产品:高速丝锥。产品主要特点:高速加工,经济效益好。最大用户行业:精密机械。
  • 东京金刚石工业——重点销售产品:金刚石滚珠座圈TDC98FIMM。产品主要特点:高速、高精度加工,使用寿命长。最大用户行业(所占产品比例):汽车(30%);精密机械(20%);模具(20%)。
  • 日研工作所——重点销售产品:硬质合金PF铰刀系列;产品主要特点:高速、高精度微细加工,使用寿命长。最大用户行业(所占产品比例):汽车(50%);模具(20%);一般机械(10%)。
  • 日立工具——重点销售产品:D型大进给量ASR铣刀。产品主要特点:高速、高精度加工,干式加工,经济效益好。最大用户行业:汽车、模具。
  • 日进工具——重点销售产品:MS×440立铣刀系列。产品主要特点:难加工材料加工,使用寿命长。最大用户行业(所占产品比例):汽车(40%);一般机械。
  • 日本特殊陶业——重点销售产品:SS车刀系列。产品主要特点:高速、高精度加工,干式加工。最大用户行业(所占产品比例):汽车(30%);IT行业(32%);精密机械(7%)。
  • BC技研——重点销售产品:多功能刀具。产品主要特点:干式加工,多功能,经济效益好。最大用户行业(所占产品比例):一般机械(80%);汽车(10%);飞机(10%)。
  • MAPAL日本公司——重点销售产品:铣削头系列。产品主要特点:高速、高精度加工,使用寿命长。最大用户行业(所占产品比例):汽车(60%);精密机械(20%);一般机械(10%)。
  • 弥满和制作所——重点销售产品:高硬度钢用硬质合金丝锥UH-CT。产品主要特点:高速、高精度加工。
  • 巴尔匝斯——重点销售产品:PVD涂层。产品主要特点:高速、高精度加工,使用寿命长,经济效益好。最大用户行业(所占产品比例):汽车(60%)。
  • 不二越——重点销售产品:硬质合金钻头、GS立铣刀系列。产品主要特点:高速、高精度加工,干式加工,使用寿命长。最大用户行业(所占产品比例):汽车(60%)。
  • Kennametal日本公司——重点销售产品:hanita硬质合金立铣刀、钻头。产品主要特点:高速、高精度加工,使用寿命长,经济效益好。最大用户行业(所占产品比例):一般机械(40%)。
  • 东芝Tungaloy——重点销售产品:硬质合金大进给TAC刀具。产品主要特点:高速加工,经济效益好。最大用户行业:模具、IT行业。
  • noah——重点销售产品:硬质合金刀片、多功能刀杆。产品主要特点:粗、精加工可用一把刀杆。最大用户行业(所占产品比例):IT行业(40%)。
  • 三菱综合材料——重点销售产品:整体硬质合金立铣刀。产品主要特点:大进给、大切深加工。最大用户行业:汽车、模具。
  • MMC神钢工具——重点销售产品:miracle40钻头系列。产品主要特点:高速、高精度加工,使用寿命长,经济效益好。最大用户行业:汽车、模具。

加强刀具重磨业务

汽车及电机行业是切削工具的主要用户,他们迫切希望降低刀具费用,至于那些加工效率高的新型刀具产品,由于价格昂贵,订货量不易扩大。如果扩大刀具重复利用规模,尽可能按用户要求的期限和数量进行重磨处理,则既可节省资源,又可降低生产成本。不少业内人士认为:“与销售新产品的盈利率相比,刀具重磨获利甚微,要扩大重复利用的规模难度很大;公司在制订预算时,对工具重复利用的比例也控制得很严。”但是,工具重复利用有很大一个优点,即可以掌握最终用户的状况。
各公司通过互联网已建立起自己的销售网络,如果再加上重复利用的内容,就可将用户乐于采用哪一类工具,其形状和性能如何等信息反馈至开发部门。考虑到这些优点,加之为了节省资源和原材料价格猛涨等因素,回收报废硬质合金刀片、采取废物再生利用等措施,实现物资的重复利用,便成为工具厂商们看好的一条有利于企业持续发展的路子。
例如,日立工具公司已把再生利用制品归口到销售子公司,再生利用制品将保证具有该公司正规产品的质量,并以销售公司为核心,向汽车行业等工具使用大户开展推销活动。目前,这类制品的销售额约10亿日元,几年后,计划销售额将达到现在的两倍。另外,UNION工具公司也加强了超细钻头的重磨业务,目前,以φ0.3~0.5mm的大批量产品为重磨的主要对象,今后还将对φ0.1mm以下的钻头开展重磨工作。现在的月重磨量为数万支,该公司力争在2002年度内增至每月重磨10万支。

向中国推销IT产业刀具

各工具公司在保证日本国内需求的同时,均在大力开展向海外市场扩展的销售战略,其中特别看好中国IT产业对刀具的需求。随着中国IT产业的飞速发展,日本工具厂商已加强增产满足中国IT产业急需的各种切削工具。
东芝Tungaloy公司已在江苏建立昆芝电子工具公司,生产φ0.3~0.5mm的印刷电路板(PCB)钻头,加上该公司在福建厦门市建立的合资企业厦芝工具有限公司,东芝公司在中国生产PCB钻头的能力增长了1.6倍,达到月产280万支。
三菱综合材料公司加强了在中国天津的合资企业天菱硬质合金工具公司的生产能力,硬质合金小直径钻头的产量将增至目前的10倍,达到月产3~5万支的水平。同时,还新增加了φ0.2~0.6mm极小直径钻头的生产。预计小直径钻头的产量将占天菱公司总产量的70%。
旭金刚石工业公司在上海浦东建立了合资企业,生产和销售金刚石板牙,并已于2002年9月正式投产,预计2003年的销售额可达到1亿日元。该公司已关闭设在美国和澳大利亚的业绩欠佳的生产工厂,只留下销售网点。
富士精工公司已在中国大连市建立合资企业——大连富士工具有限公司,在新世纪里,该公司将加强大连分公司硬质合金刀具的生产能力,年产值将由目前的3亿日元增至5亿日元左右。
OSG公司已将中国台湾省的大宝精密工具公司收为子公司,以加强在亚洲地区的生产和销售业务。另外,该公司拟于2003年10月将设在韩国的分公司OSG韩国公司的生产能力提高50%,以满足韩国汽车及汽车零件厂家不断增长的需求。OSG韩国公司目前的生产能力如下:月产高速钢丝锥20万件,高速钢立铣刀8万件,硬质合金立铣刀1.5万件,年销售额33亿日元。生产能力提高后,上述产品将有大幅度增长,除满足韩国需求外,还可向亚洲其它地区销售。

突出本公司的强项产品

日本工具厂商为了满足国内需求,大力建设新厂或更新设备,增强公司主导产品的生产能力。如不二越公司的三角形拉刀目前供不应求,这种拉刀主要用于喷气式发动机涡轮叶片或电机涡轮叶片安装部位的加工。不二越已于2001年在公司总部新建了一座精密工具车间,专门从事该类刀具的生产。目前,世界上三角拉刀的销售额已超过50亿日元,不二越公司产品所占份额为15%,产量居世界第二位;该类拉刀在日本国内市场所占份额达90%以上。预计2003年,三角拉刀的世界市场规模将达到60亿日元。不二越公司拟进一步增添生产设备,重新调整人员及物资配置,交货日期也将由原来的90天缩短至50天左右,力争在三角拉刀市场上占有更大份额。
日进工具公司正在大力加强小直径立铣刀的生产,2001年1月对其生产线进行了大规模的调整、更新。同年夏,又在仙台工厂北侧新建一个开发中心,公司的研究开发部门和非标产品制造部门均集中在该中心内。日进工具公司已建立起一套较完整的φ0.1mm等超小直径立铣刀批量生产技术,小直径刀具的销售比例约占公司总销售额的80%。最近,根据用户要求,日进工具公司准备生产一种细长的特殊长颈立铣刀。
Dijet公司准备把国内刀具生产分厂迁移至公司总部工厂内,荣工舍公司新建了一个车间,配置了NC磨床5台、圆柱磨床8台、CNC车床2台、其它设备20台,新车间主要生产铰刀;该公司拟将加工铝合金用的DLC涂层铰刀加以更仔细的分类和实现高精度化。
外国工具厂商也在积极实施扩展销路的战略。其中最有代表性的是Sandvik公司,该公司2001年1月在新加坡建立了颇具规模的物流中心,服务范围包括日本、亚洲和澳大利亚地区。Sandvik公司在全世界设有三个物流基地,除新加坡外,还有美国和荷兰。在这三个物流基地中,储备了来自该公司设在世界各地30多个工厂的近2万种工具产品。该公司的整体式硬质合金立铣刀“Coromill plora”在欧美深受用户欢迎,最近已开始在日本市场销售。严峻的市场环境迫使工具厂商们积极展开了与用户直接挂钩的销售战略。在工具流通领域中,利用互联网以较低价格销售产品的方式逐渐流行。但网上销售产品与原有经销商之间,在价格上产生了一些问题,作为流通领域的新的动向,是带着这些问题去改造原来的流通方式,从而进一步提高整个工具行业的服务质量。
本文作者:初犁(编译)
上载于:2004-6-29 22:25:59

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