【編者按】CIMT2025(第十九屆中國國際機床展覽會)于4月21-26日在北京隆重舉辦。展會之后,主辦方中國機床工具工業協會收到來自協會分會的展品評述文章,現部分編發供業界參考。文章觀點僅代表作者本人。
CIMT2025以空前的規模成就陶瓷磨具展商數量顯著增加,為同行提供了一個難得的觀察行業發展的窗口。本文重點關注CIMT2025中與磨床適配的普通陶瓷磨具展品的變化趨勢和未來發展方向。
陶瓷磨具是一種以陶瓷結合劑為粘結劑的磨具,此類產品的強度優于樹脂磨具,具有不易堵塞、切削鋒利、磨削效率高、熱膨脹量小等特點,主要適配于各類機床,作為切磨拋的工具使用。中國是全球最大的陶瓷磨具生產國和消費國,得益于汽車、航空航天、電子信息等高端制造業的快速發展,陶瓷磨具在金屬加工等傳統領域需求穩定,同時向精密制造領域延伸。
一、部分參展企業及展品類型簡述
據筆者統計,本次涉及陶瓷磨具展品的參展企業共有22家,其中具有代表性的企業有白鴿磨料磨具有限公司、山東魯信四砂泰山磨具有限公司、蘇州遠東砂輪有限公司、江西冠億研磨股份有限公司、四砂泰利萊(青島)研磨股份有限公司、圣戈班磨料磨具(上海)有限公司、3M中國、萊斯豪爾等。
白鴿磨料磨具有限公司前身為1956年建成的中國第二砂輪廠,是國家“一五”期間重點建設項目之一,現隸屬于國機精工集團股份有限公司。本次白鴿展出了高效高精密陶瓷微晶剛玉磨齒砂輪,針對高檔轎車、新能源、高鐵等領域對精密齒輪磨削的技術需求,解決核心關鍵技術瓶頸,實現高精密齒輪磨削工藝國產化。
山東魯信四砂泰山磨具有限公司前身為1950年成立的中國第四砂輪廠,現隸屬魯信創投集團。本次展出的緩進給強力磨砂輪,應用于航空發動機葉片葉根、大型汽輪機、燃氣輪葉片葉根的成型磨削。展品由很鋒利的氧化鋁和特種新型磨料組成,配以組織極為松散的氣孔結構,確保金屬工件大進給切削不易堵塞燒傷。
蘇州遠東砂輪有限公司前身為成立于1951年的蘇州砂輪廠,現隸屬創元科技股份有限公司。展出高效磨軋輥陶瓷微晶砂輪,應用于多種復雜難加工材質的鋼材軋輥磨削的中、粗、精磨,具有強度高、形狀保持性好、磨削效率高、單次進刀量大、修整間隔短、不易燒傷、不易產生振紋、加工粗糙度較低等優點,能夠滿足大尺寸以及多種材質軋輥的粗/精磨削要求。
江西冠億研磨股份有限公司創立于1998年,是目前國內較大的陶瓷磨具研發制造企業。本次攜多款低溫結合劑陶瓷磨具參展,其中有代表性的是高效低溫直線導軌磨砂輪,以成組的方式應用在直線導軌磨削作業中。砂輪的組織硬度分布均勻,磨削負荷小,不燒傷工件,能夠更好滿足超高精度、超高承載直線導軌的磨削需求。
四砂泰利萊(青島)研磨股份有限公司是施華洛世奇-泰利萊集團的控股企業,是兼具陶瓷微晶剛玉磨料、陶瓷磨具和超硬磨具的綜合型生產企業,優勢在于可以依托泰利萊自有的下游產業鏈和先進研發體系,快速反饋新產品特點及存在的問題,及時調整工藝配方。本次展會攜多款由自主研發的陶瓷剛玉磨料和磨具產品參展。
圣戈班磨料磨具(上海)有限公司隸屬于法國圣戈班集團,后者在收購美國諾頓后成為磨料磨具行業領軍企業之一,本次展會以圣戈班諾頓的名義參展。本次展會攜帶多款以QuantumTM和TG?(二者均為陶瓷微晶磨料)為原料制作的砂輪產品,結合Vitrium3 TM陶瓷結合劑技術,產品具有很高的金屬去除率和形狀保持性,實現高速磨削。此外,參展的多款砂輪還采取WORTEX 2TM的氣孔組織結構技術,結合了工程級3D磨料配比分布工藝,具有優異的滲透性,能夠讓冷卻液充分進入磨削區域,有效避免工件燒傷,并能容納更多的金屬屑,避免砂輪表面產生堵塞。
3M中國攜帶包括軸承、航空渦輪機、汽車、新能源等多個領域的解決方案亮相,其砂輪產品包含了微復制技術、TrizactTM金字塔技術、CubitronTM‖磨料技術的綜合應用。3M研發的CubitronTM‖砂輪具有高氣孔率的特點,在保證了散熱排屑能力的同時,確保每個磨料顆粒在垂直力作用下更容易碎裂,從而形成自銳效果,大大降低了燒傷問題,有效延長工具使用壽命。
德國萊斯豪爾帶來了代表性的Reishauer磨齒機用蝸桿磨砂輪產品,依托自身對于磨削工藝的深入研究,以盡可能少的結合劑和盡可能高的氣孔率為設計基礎,使用了四類氧化鋁混合物磨粒制備砂輪,可以在相同夾具上進行磨削和后續拋光,并可根據客戶的具體要求,在一定程度調整砂輪的工藝配方。
二、國內外陶瓷磨具展品的共性和差別
1.國內陶瓷微晶磨料制砂輪的快速發展
陶瓷微晶磨料主要采用“溶膠—凝膠”和“引晶—凝膠”兩種方法制作,以高硬度、優異韌性和鋒利度為代表,尤其是其自銳機制,使得切削表現更為卓越,因此受到國內外先進陶瓷制造企業的青睞并廣泛應用。因此,陶瓷微晶磨料砂輪的占比,較五年前的10%逐步提升至30-50%。同時,與之適配的設計方案、低溫結合劑技術和制造工藝也快速成熟。
以陶瓷微晶磨料制作的砂輪在國外已有近40年的發展史,技術儲備充足,而國內在2016年后才開始快速普及,兩者在砂輪設計工藝、結合劑技術、磨削參數積累等方面存在二到三代的技術差。因此,國內的陶瓷微晶磨料砂輪相較于國際同類產品,在質量穩定性和性能層面仍有一定差距,在高端應用領域競爭力仍顯不足,但在中端應用領域憑借較好的高性價比正在快速替代進口產品。
2.“整體磨削解決方案服務商”從理念轉向實際
能夠根據客戶磨削應用場景的需求,提供整體解決方案是磨具企業整體實力的體現,也是企業從“產品供應商”轉向“服務供應商”的重要一步。在CIMT2025展會,幾家國內龍頭企業均表示可根據客戶需求提供整體磨削解決方案,其中既有直接與下游對接聯合研發的形式,也有客戶提供磨削參數后進行開發的形式。這背后體現了國內企業在技術儲備、實驗能力、產品質量、服務意識等方面均有較大進步。
參展的國際企業則在這方面走得更遠。這些大多擁有百年歷史的企業,其研發體系已經非常成熟,一般都有1-2代的技術儲備,以利其在市場競爭中處于領先地位。這些企業參展不以某類產品的創新為宣傳點,而是展示針對某個專業領域的磨削解決方案,承諾能夠為服務對象提供包括“設計、工藝、性能、品質、安全、綠色、售后”于一體的磨削解決方案。
三、從參展產品看未來陶瓷磨具發展趨勢
1.國內外產品差距縮小,進口替代趨勢加快
陶瓷磨具是磨料磨具產品序列中最能體現企業科研實力和品控能力的產品,也是種類較多的磨具產品之一。隨著國產機床技術加速突破,相適配的磨具產品也迎來了一輪變革突進的新機遇。尤其是當前逆全球化趨勢中,產業鏈、供應鏈的安全問題日益凸顯,倒逼我國制造業轉型升級加速,解決“卡脖子”問題,也促進了國內企業的進口替代。本次展會期間有多家參展企業展示了供應國內大型機床企業配套使用的專用陶瓷磨具產品。
面對進口替代的挑戰,幾家在研發端長期領先的跨國企業也轉變策略,推出符合中國市場需求的專供產品。這類產品的共性是,在保持高穩定性的基礎上,性能較高端產品稍有下降,但性價比更高。
2.專業化訂制產品漸成主流
本屆展會上“磨削整體解決方案服務商”的增多,標志著過去大量標準化產品已經不能適應當前機床行業的發展趨勢。根據客戶需求提供非標訂制化產品服務成為參展企業的核心賣點,這對企業的“數據采集—設計生產—使用指導—售后服務”等各個環節均提出較高的要求。多數企業都強調陶瓷磨具產品制作過程中“設計”的核心地位,突出展示自身對于配方設計的理解和技術創新點。在現場已有企業采用3D打印技術制作用在特殊磨削上應用的異形小磨頭。
3.企業研發方向將聚焦于“高速、高效、高精、穩定、綠色”的陶瓷磨具產品
評價一款陶瓷磨具是否領先,就是對其各項指標的綜合考量,諸如安全性能、組織及硬度均勻性、制造精度及工作層的形狀保持性、平衡性、磨削效率、耐用度、使用壽命、磨削出的工件表面質量、不同批次產品的同一性,等等。目前國內陶瓷砂輪的線速度仍大多在60m/s以內,而國外產品則以80m/s為主。其中的差距,一是來自于砂輪自身工藝,二是與機床的適配要求不同。未來,隨著國產機床的技術發展,與之適配的國內陶瓷磨具產品也必將朝著“高速、高效、高精、穩定、綠色”方向發展,這對磨料磨具行業在高性能磨料的開發、高性能結合劑的研制、砂輪新型結構的理解等方面,均提出了更高的要求。
四、結語
CIMT2025匯集了全球范圍內最具代表性的陶瓷磨具制造商,反映了中國作為全球最大的磨料磨具生產和消費國的吸引力。我國陶瓷磨具行業正在經歷一輪深刻變革,以“高速、高效、高精、穩定、綠色”為特點的訂制化陶瓷磨具產品已經成為企業研發和競爭的焦點,從“賣產品”到“提供服務”已經成為企業未來發展轉型的核心命題。相信在不遠的CCMT2026(第十四屆中國數控機床展覽會)上,我們將看到更多的個性化產品和特色服務型企業。