肯納金屬：一場始于碳化鎢硬質(zhì)合金的切削革命

■ 《金屬加工》記者 李一帆 曹雪雷

在切削刀具的發(fā)展歷史中，創(chuàng)新是永不停歇的主旋律。從刀具材料來看，高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬陶瓷再到超硬刀具，材料技術(shù)的進步開發(fā)了切削刀具的更多可能。而為了能讓刀具的性能得到更好的發(fā)揮，換刀系統(tǒng)、解決方案等全方位服務(wù)也日新月異。

肯納金屬（Kennametal）最初就是建立在技術(shù)突破的基礎(chǔ)上，80多年來，“創(chuàng)新”一直是肯納金屬發(fā)展歷程中最亮眼的關(guān)鍵詞之一?；谙冗M的材料科學(xué)知識、扎實的研發(fā)功底、豐富的應(yīng)用經(jīng)驗，肯納金屬始終保持著其技術(shù)領(lǐng)先地位，并在全球化的浪潮中與中國制造業(yè)的發(fā)展洪流交匯。冶金工業(yè)出版社1986年出版的教材《硬質(zhì)合金使用手冊》（見圖1）中，已經(jīng)出現(xiàn)了Kennametal的產(chǎn)品信息；在中英文詞典中查詢“Kennametal”，還會出現(xiàn)“鈷碳化鎢硬質(zhì)合金”的釋義。

肯納金屬的故事，正是要從這硬質(zhì)合金講起。

圖1 《硬質(zhì)合金使用手冊》封面

從基體到涂層，創(chuàng)新始于材料研發(fā)

1938年，美國一位冶金學(xué)家Philip M. McKenna經(jīng)過多年潛心研究，發(fā)明了碳化鎢硬質(zhì)合金，用于切削工具后大大提升了鋼的切削效率，推動了從汽車生產(chǎn)到飛機再到整個機械行業(yè)金屬加工的發(fā)展。利用這項發(fā)明，Philip創(chuàng)辦了McKenna Metals Company（后來公司更名為Kennametal Inc.），自此拉開了肯納金屬這場切削刀具創(chuàng)新革命的序幕。成立初期，肯納金屬積極尋求新方法來開發(fā)碳化鎢合金的韌性和耐磨性，并在20世紀(jì)40年代中期，開創(chuàng)性地將硬質(zhì)合金刀具應(yīng)用到采礦業(yè)，因此帶動了采礦機械的持續(xù)發(fā)展。

由于具有硬度高、耐磨等一系列優(yōu)良性能，硬質(zhì)合金逐漸成為一種十分重要的刀具材料，廣泛應(yīng)用于切削鑄鐵、有色金屬、鋼材等。隨著制造工業(yè)的飛速發(fā)展，新的工程材料對切削刀具提出了新的要求。

陶瓷材料在硬度高、耐磨性好的基礎(chǔ)上，因其優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，成為高速切削、干切削的理想刀具材料?；诘毒卟牧涎芯糠矫娴闹R積淀和敏銳嗅覺，肯納金屬領(lǐng)導(dǎo)了用于加工特殊航空材料的硅-氮塞?。╯ialon）陶瓷材料的研發(fā)，并取得了專利權(quán)。肯納金屬將研制出的這種陶瓷材料命名為Kyon 2000，主要用于高速粗加工航空材料鎳基合金，并于1981年在第四屆歐洲機床工具展覽會上首次展出，其大進給量和極高的切削速度，使當(dāng)時的生產(chǎn)率再上一個臺階。1985年，作為Kyon 2000的延伸產(chǎn)品，Kyon 3000上市，主要用于鑄鐵的加工。這兩種材料，使用至今一直保持著穩(wěn)定的優(yōu)越性能。

基體材料并不是提升刀具性能的唯一途徑，20世紀(jì)六七十年代，化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積技術(shù)相繼出現(xiàn)，為刀具的革新帶來了新的突破點——涂層。涂層刀具可以將基體材料和涂層材料的優(yōu)良性能結(jié)合起來，既能提高刀具的耐磨性，又不降低其韌性，可顯著提高刀具壽命。肯納金屬再次站在了技術(shù)革新的前列。1970年肯納金屬成為第一個開發(fā)用于涂層刀片的富含鈷基體材料的廠家，推出的KC850材質(zhì)，有獨特的硬質(zhì)合金涂層，廣泛應(yīng)用于長屑材料加工，廣受市場歡迎。此外，肯納金屬還是第一個使用物理氣相沉積工藝為硬質(zhì)合金刀具涂層的廠家，如KC730等；也是第一個將金剛石涂層用于硬質(zhì)合金刀片并商業(yè)化的廠家，1993年就開始將金剛石涂層硬質(zhì)合金刀片用于有色金屬高速加工。

基于深厚的材料技術(shù)基礎(chǔ)和蓬勃的創(chuàng)新活力，肯納金屬的刀具產(chǎn)品不斷創(chuàng)造著切削加工的新紀(jì)錄，年年推出新的產(chǎn)品：2017年的BE多功能模塊化鉆頭，將整體硬質(zhì)合金鉆頭和模塊化鉆頭的優(yōu)質(zhì)性能完美結(jié)合，以全新的鉆削理念，為客戶節(jié)省加工成本；2018年推出的HARVI Ultra 8X高進給玉米銑刀創(chuàng)造了鈦合金移除率的世界紀(jì)錄，讓大家感受到其震撼且高效的切削能力；2019年上市的擁有多項專利的HARVI?I TE四刃多功能整體硬質(zhì)合金立銑刀（見圖2），只需一種刀具就能完成多種金屬材料的加工，而且更快速高效，為銑削設(shè)定了新的性能標(biāo)準(zhǔn)，榮獲了2020年度愛迪生金獎-應(yīng)用技術(shù)類（愛迪生獎是表彰優(yōu)秀的創(chuàng)新產(chǎn)品和創(chuàng)新發(fā)明者的獎項）。

從可轉(zhuǎn)位刀片到快速換刀系統(tǒng)，不斷突破

除了刀具材料的發(fā)展，刀具結(jié)構(gòu)的變化也在提升切削加工的效率和自動化水平方面發(fā)揮著不可磨滅的作用。其中焊接刀片到機夾可轉(zhuǎn)位刀片的發(fā)展，可以說是刀具發(fā)展史中的一次革命。1946年，肯納金屬開發(fā)出Kendex產(chǎn)品線——機械夾持的可轉(zhuǎn)位刀片系統(tǒng)。相比于傳統(tǒng)焊接刀片，機夾可轉(zhuǎn)位結(jié)構(gòu)具有換刀時間短、定位精度高、刀具壽命長等優(yōu)點，對增強刀具技術(shù)與自動化加工技術(shù)的匹配性有重要意義。機夾可轉(zhuǎn)位刀片大大減少了一線工人自磨刀具的時間，但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是效率的終點。

20世紀(jì)80年代，肯納金屬繼續(xù)挖掘刀具裝卸時間、對刀調(diào)整時間和工具管理調(diào)配時間的潛力，隨之誕生了KM?快換式刀柄系統(tǒng)。經(jīng)過30年左右的研發(fā)與完善，如今的快速換刀系統(tǒng)代表了多樣化、高速和高精度的趨勢。

圖2 HARVI?I TE整體硬質(zhì)合金立銑刀

2018年，肯納金屬推出了一款全新的KM?產(chǎn)品線——刀塔快換夾緊單元，致力于重新定義快換式產(chǎn)品的應(yīng)用規(guī)則。刀塔快換夾緊單元是機床快速換刀系統(tǒng)和機床刀具之間的連接橋梁。這個連接性的橋梁既具有良好的剛性，又有極好的靈活性，使快換式刀具變得更加簡潔易用，降低了客戶更換新產(chǎn)品的成本和顧慮。

隨著高效加工需求的不斷增長，機床刀具正在變得越來越復(fù)雜，每一次縮短非生產(chǎn)性時間的突破背后，是對提升效率永無止境的追求。

從刀具產(chǎn)品到解決方案，革新服務(wù)理念

進入21世紀(jì)，刀具發(fā)展關(guān)注的已不僅僅是刀具本身，刀具廠商除了要提供高質(zhì)量產(chǎn)品，更要有能力提供解決方案和便捷服務(wù)，與客戶共同成長。而開拓創(chuàng)新、堅定不移和密切關(guān)注客戶需求正是肯納金屬自建立伊始的一貫作風(fēng)?？霞{金屬自1991年進入中國市場以來，一直致力于將前沿技術(shù)和產(chǎn)品引入中國，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)和解決方案，滿足用戶的需求。1998年，肯納金屬在上海建立了硬質(zhì)合金刀具制造廠。隨著市場需求的提升和產(chǎn)量的不斷提高，為了擴大生產(chǎn)，2006年，肯納金屬在天津投資逾8 000萬美元建立了工廠，為肯納中國及亞洲的客戶提供高品質(zhì)的產(chǎn)品。

肯納金屬的服務(wù)始終圍繞著客戶需求。2012年，肯納金屬在上海成立了高效解決方案中心，并在上海外高橋設(shè)立了肯納金屬物流配送中心，占地1 600m2，專注于服務(wù)中國客戶，大幅縮短了交貨時間。據(jù)統(tǒng)計，肯納金屬Toolboss刀具管理系統(tǒng)供應(yīng)鏈服務(wù)為客戶減少切削刀具庫存50%以上，減少刀具成本達30%，減少管理成本達90%，減少停機時間達60%。2016年，肯納金屬將位于天津的修磨中心遷移到上海且擴大了規(guī)模，更名為“快速響應(yīng)中心”。這一系列投入和舉措，為肯納金屬近距離服務(wù)中國客戶做好了產(chǎn)品和人才儲備。

在刀具解決方案的賽道上，肯納金屬在智能化和數(shù)字化方面也先行一步。2012年IMTS（美國芝加哥國際制造技術(shù)展覽會）上隆重推向市場的NOVO是一款功能強大的數(shù)字應(yīng)用工具和解決方案，將刀具選擇、工藝設(shè)計、庫存情況、產(chǎn)品購買、單位工件成本管理以及生產(chǎn)率優(yōu)化等功能整合在一起，改變了傳統(tǒng)的工作流程，使整個工作流程更準(zhǔn)確、高效。

2018年，肯納金屬推出了First Choice即首選優(yōu)品（見圖3）的概念，幫助用戶在紛繁復(fù)雜的刀具里快速、準(zhǔn)確、有效地挑選出加工所需的刀具產(chǎn)品。首選優(yōu)品從5萬多種肯納金屬刀具產(chǎn)品中精選出應(yīng)用最為廣泛、性能最為卓越的產(chǎn)品，覆蓋了市場上80%的材料以及80%的加工應(yīng)用。在全球化、數(shù)字化、智能化的趨勢下，肯納金屬仍在探索助力中國裝備制造業(yè)的多元可能。

回望80多年的發(fā)展歷程，肯納金屬從碳化鎢硬質(zhì)合金開始，一直致力于發(fā)展新的刀具技術(shù)和新的加工理念，密切關(guān)注客戶需求，不斷開發(fā)先進產(chǎn)品，在一次次切削技術(shù)的變革中，肯納金屬始終立于創(chuàng)新高地。

圖3 首選優(yōu)品