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機械資訊 598 期

切削工具的回顧與展望
文 / 洪鴻雁
工具量具業專委會召集人
大寶精密工具股份有限公司 副董事長
一、工具產業的緣起

人類使用鋼鐵已有2000年以上的歷史,鋼鐵由於其高硬度,幾乎可切削所有材料,且可鍛造成各種樣式的工具,因此一開始鋼鐵即當成工具使用。但古時候由於鋼鐵的煉製技術不發達,限制了鋼鐵於工具上的應用,直至發明轉爐煉鋼法以後,鋼鐵工業始有大量生產技術,鋼鐵的應用範圍才大大地擴展開來,不僅應用在國防上的大型裝甲板,且更擴展到商業領域的結構應用,如橋樑、工程、建築、機械結構等。 為了要加工鋼鐵以適合各種用途,必須要有適合的工具來做各種加工,然鋼鐵自古以來即被用來加工鋼鐵以外的其他材料,若需有加工鋼鐵,則必需有較被加工的鋼鐵硬度更高的材料做成工具,才能將鋼鐵以商業上適當的成本加工成可獲利的鋼鐵產品。 基於對產品高品質的要求以及精密度的提昇,產業界對於高附加價值的加工性需件以及產製高精密度製品的加工工具,已從傳統的加工工具逐漸轉變為使用具有高性能,高效率的工具,此外,由於機械設備的自動化趨勢及高性能化的需求,更使得高精密度的加工器具,成為產業成長不可或缺的一環。

二、工具產業的發展

目前主要工具鋼的規格已大致發展完備,其他形式的工具鋼,如模具用鋼,或鑽削用鋼亦由於產業界的需求,同步於高速鋼而發展完成;粉末冶金製高鋼及工具/模具表面鍍/塗技術的應用,都使得工具鋼的應用性更上層樓,粉末高速鋼要比傳統高速鋼優秀許多,通常在一般相同加工條件下,粉末高速鋼工具可以較傳統高速鋼刀多出約5~10倍以上的壽命,粉末高速鋼的發展改善了傳統高速鋼的性能,但其價格也高出傳統高速鋼3倍以上,若價格能降低,預期未來高速鋼切削工具將可順利朝向粉末、高合金方向發展。 未來切削工具的三個主要研發方向-工具材料、表面處理、工具形狀,雖然三者的研究領域差別很大,但卻都朝同一方向努力,即提高工具壽命、精度、可靠性、簡化工具選擇及減少工具庫存的方向努力。因此在實用面上而言,工具鋼技術亦隨時代的轉變而進步,故仍為工具、模具的主要材料,眼前及可以預見的未來,此類材料仍將繼續發展,實無其他材料足以取代其地位。 國外超硬刀具的技術發展方向與趨勢:有超硬合金粉末的超細微化、無鎢超硬合金刀具將廣泛應用、含稀土元素超硬合金的發展應用、超硬合金刀具材料的熱處理和表面化學熱處理技術將得到進一步推廣應用。

三、市場競爭情形

根據近年來金屬工業研究發展中心所作金屬切削刀具專題研究,我國金屬切削刀具的國內市場需求年約為新台幣30億元,其中主要消費品項目為:鑽頭(約新台幣12億元)、捨棄式刀具(約新台幣8億元)、銑刀(約新台幣3億元),螺絲攻及其他(約新台幣7億元)。而就生產而言,國內金屬切削刀具主要生產項目為鑽頭、銑刀、螺絲攻等。整體金屬切削工具的進口依存度仍然偏高,可見國內切削刀具需求仍相當倚重進口產品的填補。因此其主要的競爭對手幾乎為貿易商所代理的進口品。 在所有的金屬製品當中,約有10%的產品須藉由切削加工方式來完成所需的形狀及要求,估計全球一年的切削加工成本約為1,400億美元,而其中切削刀具所佔的成本約為3%,即一年全球所消耗的刀具總金額約為42億美元,切削刀具市場目前已經屬於穩定成長階段,由於技術密集且產品同質性高,市場業務掌握在主要廠商手中,其他小廠生存空間有限,僅能在特殊產品上佔有部份市場。因此大部份的製造商以品質、價格、差異化及規格齊全為訴求,並以維持市場佔有率為主要競爭策略。

四、工具產業的展望

切削工具廣受各類型產業使用,包括汽、機、自行車業、機械業、家電業、模具業、螺絲螺帽業及電子業均需使用該項產品,故面對產業景氣變動時,可隨市場變化機動調整產品組合,其因應經營環境變動的能力較強。 以往與工具產業關聯度高的相關下游產業,其所需求的高品質工具,均來自於進口,直至近十年來國內廠商因技術及品質的大幅提昇,並充分考慮到配合客戶需求,再加上地利的便,在交期、受注及價格等有利因素下,已成功取代進口,其中有部份產品的市場佔有率均已超過70%以上;外,在中國大陸市場有高成長趨勢,以及台灣具有地理位置的優勢供給方便,又具有成本優勢,預估未來國內所生產的高精密加工工具,就長期而言將是榮景可期。

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