肯纳硬质合金棒材，一场始于碳化钨硬质合金的切削革命

肯纳硬质合金棒材，一场始于碳化钨硬质合金的切削革命涂层刀具可以将基体材料和涂层材料的优良性能结合起来，既能提高刀具的耐磨性， 又不降低其韧性，可显著提高刀具寿命。肯纳金属再次站在了技术革新的前列。1970年肯纳金属成为第一个开发用于涂层刀片的富含钴基体材料的厂家，推出的KC850材质，有独特的硬质合金涂层，广泛应用于长屑材料加工，广受市场欢迎。此外，肯纳金属还是第一个使用物理气相沉积工艺为硬质合金刀具涂层的厂家，如KC730等；也是第一个将金刚石涂层用于硬质合金刀片并商业化的厂家，1993年就开始将金刚石涂层硬质合金刀片用于有色金属高速加工。基体材料并不是提升刀具性能的唯一途径，20世纪六七十年代，化学气相沉积、物理气相沉积技术相继出现，为刀具的革新带来了新的突破点——涂层。1938年，美国一位冶金学家Philip M. McKenna经过多年潜心研究，发明了碳化钨硬质合金，用于切削工具后大大提升了钢的切削效率，推动了从汽车生产到飞机再到

《金属加工》记者　李一帆　曹雪雷

在切削刀具的发展历史中，创新是永不停歇的主旋律。从刀具材料来看，高速钢、硬质合金、陶瓷、金属陶瓷再到超硬刀具，材料技术的进步开发了切削刀具的更多可能。而为了能让刀具的性能得到更好的发挥，换刀系统、解决方案等全方位服务也日新月异。

肯纳金属（Kennametal）最初就是建立在技术突破的基础上，80多年来，“创新”一直是肯纳金属发展历程中最亮眼的关键词之一。基于先进的材料科学知识、扎实的研发功底、丰富的应用经验，肯纳金属始终保持着其技术领先地位，并在全球化的浪潮中与中国制造业的发展洪流交汇。冶金工业出版社1986年出版的教材《硬质合金使用手册》（见图1）中，已经出现了Kennametal的产品信息；在中英文词典中查询“Kennametal”，还会出现“钴碳化钨硬质合金”的释义。肯纳金属的故事，正是要从这硬质合金讲起。

图1　《硬质合金使用手册》封面

从基体到涂层，创新始于材料研发

1938年，美国一位冶金学家Philip M. McKenna经过多年潜心研究，发明了碳化钨硬质合金，用于切削工具后大大提升了钢的切削效率，推动了从汽车生产到飞机再到整个机械行业金属加工的发展。利用这项发明，Philip创办了McKenna Metals Company（后来公司更名为KennametalInc.），自此拉开了肯纳金属这场切削刀具创新革命的序幕。成立初期，肯纳金属积极寻求新方法来开发碳化钨合金的韧性和耐磨性，并在20世纪40年代中期，开创性地将硬质合金刀具应用到采矿业，因此带动了采矿机械的持续发展。

由于具有硬度高、耐磨等一系列优良性能，硬质合金逐渐成为一种十分重要的刀具材料，广泛应用于切削铸铁、有色金属、钢材等。随着制造工业的飞速发展，新的工程材料对切削刀具提出了新的要求。

陶瓷材料在硬度高、耐磨性好的基础上，因其优异的高温力学性能，成为高速切削、干切削的理想刀具材料。基于刀具材料研究方面的知识积淀和敏锐嗅觉，肯纳金属领导了用于加工特殊航空材料的硅-氮塞隆（sialon）陶瓷材料的研发，并取得了专利权。肯纳金属将研制出的这种陶瓷材料命名为Kyon 2000，主要用于高速粗加工航空材料镍基合金，并于1981年在第四届欧洲机床工具展览会上首次展出，其大进给量和极高的切削速度，使当时的生产率再上一个台阶。1985年，作为Kyon 2000的延伸产品，Kyon 3000上市，主要用于铸铁的加工。这两种材料，使用至今一直保持着稳定的优越性能。

基体材料并不是提升刀具性能的唯一途径，20世纪六七十年代，化学气相沉积、物理气相沉积技术相继出现，为刀具的革新带来了新的突破点——涂层。

涂层刀具可以将基体材料和涂层材料的优良性能结合起来，既能提高刀具的耐磨性， 又不降低其韧性，可显著提高刀具寿命。肯纳金属再次站在了技术革新的前列。1970年肯纳金属成为第一个开发用于涂层刀片的富含钴基体材料的厂家，推出的KC850材质，有独特的硬质合金涂层，广泛应用于长屑材料加工，广受市场欢迎。此外，肯纳金属还是第一个使用物理气相沉积工艺为硬质合金刀具涂层的厂家，如KC730等；也是第一个将金刚石涂层用于硬质合金刀片并商业化的厂家，1993年就开始将金刚石涂层硬质合金刀片用于有色金属高速加工。

基于深厚的材料技术基础和蓬勃的创新活力，肯纳金属的刀具产品不断创造着切削加工的新纪录，年年推出新的产品：2017年的BE多功能模块化钻头，将整体硬质合金钻头和模块化钻头的优质性能完美结合，以全新的钻削理念，为客户节省加工成本；2018年推出的HARVI Ultra 8X高进给玉米铣刀创造了钛合金移除率的世界纪录，让大家感受到其震撼且高效的切削能力；2019年上市的拥有多项专利的HARVI™ITE四刃多功能整体硬质合金立铣刀（见图2），只需一种刀具就能完成多种金属材料的加工，而且更快速高效，为铣削设定了新的性能标准，荣获了2020年度爱迪生金奖-应用技术类（爱迪生奖是表彰优秀的创新产品和创新发明者的奖项）。

图2　HARVI™I TE整体硬质合金立铣刀

除此之外，肯纳金属还开发了一款3D打印的轻型镗孔刀具，专门用于满足客户对于混合动力和电动汽车部件加工日益增长的需求，并于2019年EMO展惊艳亮相。基于先进的材料技术，该刀具有两个版本，一个采用3D打印金属基材，重量为10.7千克（23.6磅），一个采用碳纤维基材，重量为9.5千克（20.9磅），不到传统同类刀具的一半，同时还满足铝合金电机镗孔的精度、圆度和表面粗糙度要求。刀具的内部3D打印冷却通道，则有助于最大限度地提高生产效率和刀具寿命。正如肯纳未来方案经理Werner Penkert所说，这是肯纳金属利用先进制造技术帮助客户应对独特挑战的极好例子。

从可转位刀片到快速换刀系统，不断突破

除了刀具材料的发展，刀具结构的变化也在提升切削加工的效率和自动化水平方面发挥着不可磨灭的作用。其中焊接刀片到机夹可转位刀片的发展，可以说是刀具发展史中的一次革命。

1946年，肯纳金属开发出Kendex产品线——机械夹持的可转位刀片系统。相比于传统焊接刀片，机夹可转位结构具有换刀时间短、定位精度高、刀具寿命长等优点，对增强刀具技术与自动化加工技术的匹配性有重要意义。

机夹可转位刀片大大减少了一线工人自磨刀具的时间，但这还远远不是效率的终点。20世纪80年代，肯纳金属继续挖掘刀具装卸时间、对刀调整时间和工具管理调配时间的潜力，随之诞生了KM™快换式刀柄系统。经过30年左右的研发与完善，如今的快速换刀系统代表了多样化、高速和高精度的趋势。

2018年，肯纳金属推出了一款全新的KM™产品线——刀塔快换夹紧单元，致力于重新定义快换式产品的应用规则。刀塔快换夹紧单元是机床快速换刀系统和机床刀具之间的连接桥梁。这个连接性的桥梁既具有良好的刚性，又有极好的灵活性，使快换式刀具变得更加简洁易用，降低了客户更换新产品的成本和顾虑。

随着高效加工需求的不断增长，机床刀具正在变得越来越复杂，每一次缩短非生产性时间的突破背后，是对提升效率永无止境的追求。

从刀具产品到解决方案，革新服务理念

进入21世纪，刀具发展关注的已不仅仅是刀具本身，刀具厂商除了要提供高质量产品，更要有能力提供解决方案和便捷服务，与客户共同成长。而开拓创新、坚定不移和密切关注客户需求正是肯纳金属自建立伊始的一贯作风。肯纳金属自1991年进入中国市场以来，一直致力于将前沿技术和产品引入中国，为用户提供优质的服务和解决方案，满足用户的需求。1998年，肯纳金属在上海建立了硬质合金刀具制造厂。随着市场需求的提升和产量的不断提高，为了扩大生产，2006年，肯纳金属在天津投资逾8 000万美元建立了工厂，为肯纳中国及亚洲的客户提供高品质的产品。

肯纳金属的服务始终围绕着客户需求。2012年，肯纳金属在上海成立了高效解决方案中心，并在上海外高桥设立了肯纳金属物流配送中心，占地1600平方米，专注于服务中国客户，大幅缩短了交货时间。据统计，肯纳金属Toolboss刀具管理系统供应链服务为客户减少切削刀具库存50%以上，减少刀具成本达30%，减少管理成本达90%，减少停机时间达60%。2016年，肯纳金属将位于天津的修磨中心迁移到上海且扩大了规模，更名为“快速响应中心”。这一系列投入和举措，为肯纳金属近距离服务中国客户做好了产品和人才储备。

在刀具解决方案的赛道上，肯纳金属在智能化和数字化方面也先行一步。2012年IMTS（美国芝加哥国际制造技术展览会）上隆重推向市场的NOVO是一款功能强大的数字应用工具和解决方案，将刀具选择、工艺设计、库存情况、产品购买、单位工件成本管理以及生产率优化等功能整合在一起，改变了传统的工作流程，使整个工作流程更准确、高效。

2018年，肯纳金属推出了First Choice即首选优品（见图3）的概念，帮助用户在纷繁复杂的刀具里快速、准确、有效地挑选出加工所需的刀具产品。首选优品从5万多种肯纳金属刀具产品中精选出应用最为广泛、性能最为卓越的产品，覆盖了市场上80%的材料以及80%的加工应用。在全球化、数字化、智能化的趋势下，肯纳金属仍在探索助力中国装备制造业的多元可能。

图3　首选优品

回望80多年的发展历程，肯纳金属从碳化钨硬质合金开始，一直致力于发展新的刀具技术和新的加工理念，密切关注客户需求，不断开发先进产品，在一次次切削技术的变革中，肯纳金属始终立于创新高地。