肯納金屬：一場始于碳化鎢硬質合金的切削革命

■ 《金屬加工》記者 李一帆 曹雪雷

在切削刀具的發展歷史中，創新是永不停歇的主旋律。從刀具材料來看，高速鋼、硬質合金、陶瓷、金屬陶瓷再到超硬刀具，材料技術的進步開發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揮，換刀系統、解決方案等全方位服務也日新月異。

肯納金屬（Kennametal）最初就是建立在技術突破的基礎上，80多年來，“創新”一直是肯納金屬發展歷程中最亮眼的關鍵詞之一。基于先進的材料科學知識、扎實的研發功底、豐富的應用經驗，肯納金屬始終保持著其技術領先地位，并在全球化的浪潮中與中國制造業的發展洪流交匯。冶金工業出版社1986年出版的教材《硬質合金使用手冊》（見圖1）中，已經出現了Kennametal的產品信息；在中英文詞典中查詢“Kennametal”，還會出現“鈷碳化鎢硬質合金”的釋義。

肯納金屬的故事，正是要從這硬質合金講起。

圖1 《硬質合金使用手冊》封面

從基體到涂層，創新始于材料研發

1938年，美國一位冶金學家Philip M. McKenna經過多年潛心研究，發明了碳化鎢硬質合金，用于切削工具后大大提升了鋼的切削效率，推動了從汽車生產到飛機再到整個機械行業金屬加工的發展。利用這項發明，Philip創辦了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新革命的序幕。成立初期，肯納金屬積極尋求新方法來開發碳化鎢合金的韌性和耐磨性，并在20世紀40年代中期，開創性地將硬質合金刀具應用到采礦業，因此帶動了采礦機械的持續發展。

由于具有硬度高、耐磨等一系列優良性能，硬質合金逐漸成為一種十分重要的刀具材料，廣泛應用于切削鑄鐵、有色金屬、鋼材等。隨著制造工業的飛速發展，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、耐磨性好的基礎上，因其優異的高溫力學性能，成為高速切削、干切削的理想刀具材料。基于刀具材料研究方面的知識積淀和敏銳嗅覺，肯納金屬領導了用于加工特殊航空材料的硅-氮塞隆（sialon）陶瓷材料的研發，并取得了專利權。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，使當時的生產率再上一個臺階。1985年，作為Kyon 2000的延伸產品，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定的優越性能。

基體材料并不是提升刀具性能的唯一途徑，20世紀六七十年代，化學氣相沉積、物理氣相沉積技術相繼出現，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良性能結合起來，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革新的前列。1970年肯納金屬成為第一個開發用于涂層刀片的富含鈷基體材料的廠家，推出的KC850材質，有獨特的硬質合金涂層，廣泛應用于長屑材料加工，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合金刀片并商業化的廠家，1993年就開始將金剛石涂層硬質合金刀片用于有色金屬高速加工。

基于深厚的材料技術基礎和蓬勃的創新活力，肯納金屬的刀具產品不斷創造著切削加工的新紀錄，年年推出新的產品：2017年的BE多功能模塊化鉆頭，將整體硬質合金鉆頭和模塊化鉆頭的優質性能完美結合，以全新的鉆削理念，為客戶節省加工成本；2018年推出的HARVI Ultra 8X高進給玉米銑刀創造了鈦合金移除率的世界紀錄，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，為銑削設定了新的性能標準，榮獲了2020年度愛迪生金獎-應用技術類（愛迪生獎是表彰優秀的創新產品和創新發明者的獎項）。

從可轉位刀片到快速換刀系統，不斷突破

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

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

圖2 HARVI?I TE整體硬質合金立銑刀

2018年，肯納金屬推出了一款全新的KM?產品線——刀塔快換夾緊單元，致力于重新定義快換式產品的應用規則。刀塔快換夾緊單元是機床快速換刀系統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雜，每一次縮短非生產性時間的突破背后，是對提升效率永無止境的追求。

從刀具產品到解決方案，革新服務理念

進入21世紀，刀具發展關注的已不僅僅是刀具本身，刀具廠商除了要提供高質量產品，更要有能力提供解決方案和便捷服務，與客戶共同成長。而開拓創新、堅定不移和密切關注客戶需求正是肯納金屬自建立伊始的一貫作風。肯納金屬自1991年進入中國市場以來，一直致力于將前沿技術和產品引入中國，為用戶提供優質的服務和解決方案，滿足用戶的需求。1998年，肯納金屬在上海建立了硬質合金刀具制造廠。隨著市場需求的提升和產量的不斷提高，為了擴大生產，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的產品。

肯納金屬的服務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，并在上海外高橋設立了肯納金屬物流配送中心，占地1 600m2，專注于服務中國客戶，大幅縮短了交貨時間。據統計，肯納金屬Toolboss刀具管理系統供應鏈服務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模，更名為“快速響應中心”。這一系列投入和舉措，為肯納金屬近距離服務中國客戶做好了產品和人才儲備。

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

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

回望80多年的發展歷程，肯納金屬從碳化鎢硬質合金開始，一直致力于發展新的刀具技術和新的加工理念，密切關注客戶需求，不斷開發先進產品，在一次次切削技術的變革中，肯納金屬始終立于創新高地。

圖3 首選優品