超精密加工制造行业领先者 助推中国制造转型升级 ——访高新技术企业江苏工大金凯高端装备制造有限公司总经理李瑞扬先生
来源: | 作者:1612141 | 发布时间: 2023-12-14 | 250 次浏览 | 分享到:

随着科技的进步,社会经济的不断发展,工业生产中所涉及仪器、设备,必然呈现出精密化发展趋势。另外,现代科学技术的发展以试验为基础,所需试验仪器和设备几乎无一不需要超精密加工技术的支撑。


超精密加工技术是六十年代应电子、计算机、宇航及激光尖端技术的发展而发展起来的一门新兴工艺技术。在几十年时间里,利用近代先进的技术和工艺使机械加工精度提高了一个数量级,目前正从微米、亚微米向纳米级精度迈进。 


因此,超精密加工技术作为装备制造业中的关键技术,长期以来一直是世界各国进行先进制造技术研发和应用的重点。目前而言,超精密加工在中国的研究与应用还处于跟跑阶段。随着我国制造业的不断深化,超精密加工将彰显其巨大的发展空间。鉴于此,要想使得我国在未来世界发展的舞台中占有举足轻重的地位,进一步提升超精密加工技术的发展速度已迫在眉睫。


江苏工大金凯高端装备制造有限公司

总经理李瑞扬先生


本期专访,我们有幸采访到了江苏工大金凯高端装备制造有限公司(以下简称“工大金凯”)总经理李瑞扬先生,倾听李总讲述他是如何紧抓中国装备制造业向中高端发展战略机遇,大力发展超精密制造产业,并为高端镜片生产企业提供全生产链的装备与核心技术,探寻不一样的工匠之道和发展之路。


何为超精密加工技术?

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往往大家一提到超精密这个词,就会觉得它很神秘,但同任何复杂的高新技术一样,经过一段时间的熟悉和掌握,都会被大众所了解,超精密加工也是如此。超精密加工是指纳米级(精度误差为100nm,表面粗糙度Ra小于10nm) 精度的加工,实现这些加工技术要求所采取的工艺方法和技术措施,称为超精密加工技术。超精密加工技术主要包括:超精密加工装备、超精密切削刀具、超精密加工工艺、超精密检测与评定、超精密制造系统集成五个方面。超精密加工技术是制造高端装备的母机和前提,是国家高端装备制造产业水平的重要标志,在提高机电产品的性能、质量和发展高新技术中起着至关重要的作用。超精密加工技术位于产业链与价值链的顶端,属于高附加值制造技术。


目前,超精密加工设备主要用来加工一些超精密的光学零部件,例如光学镜头,各种非球面镜和球面镜(数码相机,手机中常常用到)等。根据加工对象的需要,将机床做得更小,以提高加工精度。


超精密加工的关键在于设备,这一点无可质疑,但由于超精密加工设备非常昂贵,因此用户购买时会面临很大的风险,往往用户对它的要求也很高,希望它拥有更多的功能,能做更多的工件,这反过来也会促使它的价格更加昂贵。因此,工大金凯在开发设备的初期,就考虑到如何尽量降低设备的成本,使超精密加工技术能容易地被用户接受并且普及开来,从使用的角度去开发更好用、性价比更高的超精密设备。


超精密加工技术现状与趋势

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超精密加工技术的进步很大程度上依赖机床行业的发展,经过三十多年,我国机床行业已具备相当规模,但国内机床产业大而不强,机床产品主要集中在低、中端领域,高档数控机床产品仍主要依赖进口,竞争力相对较低,尤其是作为国家战略制造装备的超精密加工机床的技术水平十分薄弱。据李总介绍,目前超精密加工机床市场代表性的公司:美国AMETEK Precitech 和Moore Nanotechnology Systems以及德国KERN GmbH和LT Ultra-Precision Technology GmbH等。


通用超精密加工通用机床在主要工业国家的市场占有量为:美国1000台左右、日本1000台左右、中国500台左右、韩国150台左右。专用超精密加工机床的国内市场需求更大,如:光学加工专用机床、半导体加工专用机床、精密医疗器械加工专用机床等。


由此可见,中国的超精密机床数量远低于美国和日本,远不能满足市场需求,主要原因是超精密机床对中国很多行业和企业禁运及中国自身长期没有商业化、专业化的超精密机床装备制造产业。虽已能生产某些精密机电产品,但成品率极低,很多核心关键零部件依赖进口获得,飞机发动机、高档数控机床等超精密设备仍以进口为主。这极大限制了我国高端精密装备制造业的发展,成为我国从“制造大国”向“制造强国”转型升级的主要战略障碍,这充分说明了我国必须大力发展超精密加工技术。


因此,超精密加工机床与关键功能部件的研发与产业化势在必行,并将产生巨大的社会和经济效益。在相关政策及趋势驱动下,2016年3月,工大金凯应运而生,围绕丹阳眼镜产业的发展需求,致力于高端装备研发、制造与产业化,打破高端机床国外垄断,填补国内空白。经过多年的研发与产业化积累,公司已建立了包含装备制造、自由曲面镜片车铣复合机床、激光打标机、自动贴膜机、镜片上盘机、镜片抛光机、高端光学镜片模具及复杂曲面光学模具等全流程自主可控的生产线。


公司有足够的信心能在市场竞争中持续保持稳步发展,而这一底气背后,离不开工大金凯团队的贡献。




PART 1

从0到1


都说一个企业三年决定生死,五年打下基础,八年站稳脚跟。李总将工大金凯的一路成长向我们娓娓道来。


2015年,李总在眼镜之乡“丹阳”任职副市长,毕业于哈尔滨工业大学的他对发展超精密制造有极大的兴趣和雄心。刚好,那一年市政府推出了人才引进政策,他便请到了世界级人才——程凯老师,也就是公司现在的创始人。程凯老师在国际上主要研究的方向就是“超精密加工装备与技术”。当时,世界上的超精密加工强国以美国、英国、德国、日本为先,而他就是英国超精密加工方面的代表性权威人物。


人才有限,顶尖人才更是凤毛麟角,吸引人才、留住人才的努力犹如拔河。当时张家港、扬州、泰州都在力争将程老师作为顶尖人才引入当地,而丹阳作为一座爱才、聚才、引才、用才的城市,优先出台独具优势的创新创业人才的政策。再加上,李总和程凯老师不仅是毕业于同一所高校的校友,更是拥有几年室友相处的宝贵缘分。因此,最后程凯老师被李总的真诚打动决定留下来,并且决定全身心投入超精密技术的研发,大力发展超精密制造产业。


2016年工大金凯正式注册成立,程凯老师作为顶级人才先后获得江苏省、镇江市、丹阳市等人才项目近3千万元政策支持。政府资金投入数千万元购买设备包括:Moore 250UL超精密车床、Kern坐标级五轴加工中心等。2017年公司入驻高新区A1大楼,3000平方米的办公场地,用于研发、试验、生产、销售、产业化服务等相关业务。公司由此进入崭新发展征程。

“发展超精密制造产业的领域很多,那我们究竟要做什么呢?”经过大量调查研究后,李总了解到渐进变焦镜片制造是采用超精密加工技术实现的,而眼镜制造是丹阳特色产业,其镜片的产量占世界产量的50%。在丹阳做眼镜行业的设备有很好的产业基础,做超精密的渐进变焦镜片加工机床有重要的意义,因此,创业团队决定研制此机床。从目前的行业数据分析中不难发现,我国目前处于45至65岁的人数约占总人口的22%,适合配戴渐进变焦镜片的人数已超过2亿,但目前的使用率仅在0.80%左右。然而,在欧洲、日本、美国等国的适配人群中使用率已超过50%。因此,他认为渐进变焦镜片在国内存续巨大的市场空间!有些人的眼睛存在近视、老花、散光等问题,理论上要戴多副眼镜才能更好的满足视力要求,渐进变焦镜片能够提供高品质视力解决方案,一站式解决近视、老花、散光及远视问题,是现代科技的结晶。但国内渐进片生产设备完全被欧美超精密制造强国所垄断,由于这种特殊镜片的设计,传统的光学磨制方法无法加工高精度的非球面与自由曲面面形,必须突破传统光学加工方法,采用先进的单点金刚石切削及超精密数控制造技术进行加工。而超精密加工技术突破了传统光学成像系统设计理论和方法,将自由曲面引入光学成像系统中,极大地提高了系统的成像质量和能量的传输效率。采用先进数控超精密制造技术加工自由曲面光学元件,解决了自由曲面光学元件加工的技术瓶颈。

公司在创立初期,当时国内超精密加工技术应用于眼镜制造技术尚处于空白阶段,快刀伺服等技术处在国外封锁时期,企业也处在起步状态,李总和团队遇到了重重困难。创业团队齐心协力经过一年的奋斗,终于研制出渐进变焦镜片加工机床样机。之后又调试了近两年,一副合格的镜片才算真正的诞生。当大家雄心勃勃的想投放于市场时,因性价比太低,产品无人问津,最终只能以失败告终,李总的创业梦想也被现实打了一记耳光。可能对于项目来说,这是成功的,但对于一个眼镜行业的产品来说,这算是失败的。


辗转又到了2019年的春天,但对工大金凯来说这也并不是希望的开始。屡次的不如意让公司甚至一度存活艰难。随后,创业团队调整思路将“企业生存”摆在首位。当时,李总了解到丹阳眼镜企业的镜片生产,其设备大多依赖进口。设备供货方提供零部件更换服务,不提供该部件的维修服务,更换配件周期长且价格昂贵,再加上国内技术人员对进口设备的生产设计认识不足,对进口设备故障“不敢修、不会修”的现象比较普遍,直接影响设备正常运行。根据这一市场现象,工大金凯立足现有知识和经验,勇于尝试模式,除了坚定不移继续研发第二代渐进变焦镜片加工机床,同时将部分力量投入到渐进变焦镜片加工辅助设备的研发。


而这些进口辅助设备,工大金凯完全有能力在短时间内研发出功能相同且可替代的设备。于是,李总积极抓住机遇乘势而上。在公司潜心研发、生产、调试后,推出了第一台上盘机。超高的性价比受到了众多眼镜企业的一致好评,这也算是打响了在眼镜行业的第一枪。后期,公司在客户的需求上不断对产品进行更新迭代,相继推出了2.0、3.0版本。当然,公司依然并没有停下创新的步伐,全力自主研发、打造了国内首条车房自动化、信息化生产线,并陆续推出了贴膜机、抛光机、打标机等,最终打造了整条车房镜片生产线,取得了傲人的业绩。


此举不仅打破了国外的长期垄断,迫使国外同类产品大幅降价,使眼镜企业的设备成本降低,此外对关键部件、核心的技术掌握使车房企业大幅降低设备维护和运行成本。目前公司还能提供24小时内积极响应的售后服务,希望借此来提升丹阳眼镜产业生产制造水平和核心竞争力!目前公司已与眼镜行业几十家客户稳定合作中,致力于为他们提供高端车房设备。

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PART 2

从1到团队


都知道团队建设在现代企业管理理念中占有核心地位,对企业发展具有非常重要的作用。因此,李总在公司成立时来就着力抓好“两支队伍”的建设,为企业不断发展保驾护航。


一是管理团队的建设。企业管理中的职责定位和分工非常重要,企业中的所有人员应该包括“帅”“将”和“兵”三类。“帅”者,企业的首脑,企业的思想者,企业的决策者,是企业文化的创造者和倡导者。"将”者,执行者也。“将”能够把“帅”的思想一直坚定不移地执行下去。相当于企业中经理、中层领导、部门主管,既要有技术能力还需有管理能力。“兵”者,最基层的工作者。“兵”只管勇往直前的工作,有时需要拼命,有时需要激情。此外,信任和沟通对于一个有效的团队来说也是必不可少的,因为它提供了一种安全感,为你今后创新、协作、创造性思维和生产力锦上添花。


二是技术团队的建设。都知道超精密加工行业的发展需要大量的研究人才,所以公司现有的研发团队有员工28人,其中高级职称4人,中级工程技术人员12人,平均年龄29岁,另有一批哈工大和英国Brunel大学常驻博士生、硕士生队伍,形成了一支由老船长掌舵,年轻人扬帆,方向明确、朝气蓬勃的创业团队。

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PART 3

自主研发 展现硬核实力


李总称,公司现有办公面积3000平方米,购置通用精密设备近2000万元,用于研发、试验、生产、销售、产业化服务等相关业务。目前,公司主要研发智能车房镜片生产设备和提供超精密加工服务。


首先是设备制造,它包含整条车房镜片生产线。


1、自动贴膜机:可生产内外渐进,非球面,离焦,全焦、双面复合的自动贴膜,设备运行状态稳定。

2、镜片上盘机:双工位低温合金上盘机,安全、高效。具有自动对中心功能,上盘精准。条形码扫描,轴位自动调整。可选配棱镜、双面复合等功能单元,满足不同需求。

3、粗磨机:即渐进变焦镜片专用机床(GDJK II),是团队多年潜心研发出专门生产渐进片的机床,设备已获得江苏省重大装备首台(套)认定。它采用高速及高精度气浮主轴,加工精度及加工效率更高;专业、独特的工艺系统,加工质量更优,刀具寿命更长;世界领先工业级控制器,控制精度更高,设备运行更加稳定;开放式控制系统与软件接口,具有强大的兼容性与拓展性独立式布局,结构优化,速度快、成本低;机械臂全自动上下料,扫码枪自动扫码读取订单数据。

4、镜片抛光机:双工位同步抛光,稳定性高;双气路无级调压,与产品匹配度好;机械臂选配,可实现全自动上下料。

5、激光打标机:采用紫外激光器,可在各类镜片上打出隐形、显性和半隐型标记;功率可控,根据不同客户需求来调节打标效果;运行成本低,通电、通气之外,再无其他消耗,无需长期购买专用激光气体;标识可编辑,可订制多种打标数字及图案。

其次是针对超精密加工服务:高端PC镜片的阵列模具以及隐形眼镜模具的加工包括:球面、非球面、自由曲面、阵列结构等面型模具,可达精度: 表面粗糙度Ra5nm;面型精度0.5um;尺寸精度1um;最大加工直径:300mm (主要面向眼视光精密模具、激光焊接反射镜等)。


近年来,工大金凯坚持创新驱动发展,持续加码研发投入来夯实自身核心竞争力。


1、已完成核心功能部件-快刀伺服系统(国外禁售)、空气静压主轴的研制。

2、已完成自主的自由曲面加工工艺算法与软件系统,系统计算并自动生成多轴联动刀具轨迹与加工参数程序,实现自动加工。

3、已完成机床机械结构、电气驱动与多轴控制系统的自主设计,完成国内首台机床原型样机的制造、安装调试和加工试验,已投产多台。


此外,公司还一并取得了多项核心技术突破,已申请包括发明专利、实用新型专利60多项,其中已授权发明专利9项,实用新型专利50多项。

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PART 4

聚焦创新  

走适合自己的特色化发展道路


企业是科技创新的主体,人才是提升企业创新能力的关键所在。李总深知推动创新人才向企业集聚是提升企业技术创新能力、确立企业创新主体地位的需要。目前,公司团队先后获得江苏省“双创”人才计划、镇江市“金山英才”顶尖人才、丹阳市“丹凤朝阳”顶尖人才、江苏省关键核心技术攻关项目等各类科技、人才项目近3000余万元政策支持,是省、市、县三级重点扶持的科技型企业。

工大金凯自成立以来就坚持“以市场为牵引、以用户为导向、以创新为核心、以服务为基础”的理念,填补国内市场空白,围绕丹阳眼镜产业的发展需求,致力于高端装备研发、制造与产业化,打破高端机床国外垄断。


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“未来3-5年,我希望将公司打造成高端装备设计制造的高科技公司,支撑江苏高端机床制造业的转型升级,以“创新、创造、至高、至精”为核心理念带动促进相关产业实现向高附加值制造的跃升!”李总展望道。


随着国内技术的进步,市场对超精密加工的精度、效率、质量等要求将越来越高,行业将不断向高精度、高效率、微型化、智能化、一体化、绿色化等方向发展。我们也期待工大金凯未来继续以客户为中心,持续创新出相应的产品和服务来解决行业痛点,做“开荒者”,也做“开垦者”,最终成长为行业引领者,继续为丹阳眼镜产业的转型和升级拓展赛道边界,搭建起科技创新与行业生态并存的生态圈。



(稿件来源 :第1眼镜汇编)


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