近幾年來，隨著我國 經濟的持續發展，汽車的需求量繼續保持高速增長，汽車及汽車零部件（jiàn）產業已成為了金（jīn）切機床行業和工具行業的最大（dà）、最主要的用戶。發動機是汽車的心髒、是（shì）汽車最主要（yào）的組成部分，其零件製造工藝水平普遍（biàn）高於其它汽車零件（jiàn），塗（tú）層刀具、陶瓷刀具、超（chāo）硬（yìng）刀具獲得了廣泛的應用。我國汽車生（shēng）產（chǎn）線，特別是轎車的生產線大部分是從國外引（yǐn）進的，在投產時各生產線上（shàng）多采用進口刀具，而且這些刀（dāo）具基本上是（shì）世界（jiè）先進水平，集新（xīn）材（cái）料、切削（xuē）原理、新工藝（yì），表（biǎo）麵處理等各（gè）項技術於一身，其特點是：高性能、高壽命、高可靠性。刀具切削用量均采用國外推薦值。由（yóu）於我國刀具生產企業，長期以來麵向的是卡車、拖拉機等行（háng）業，相對來說與轎車刀具相比，刀（dāo）具（jù）水平較低。因（yīn）此，國內刀具製造商要想參與國際化競爭，提升企業整體技術是十分重要的。

我國汽車發（fā）動機製造趨勢（shì）及刀具應用現狀

     國內新上（shàng）的汽車（chē）發動機（jī）生產線，在製造上有三個比較明顯趨勢：

◆高速化：要實現高速加工，其基本要（yào）求是：第一，機床要使用能實現高速運轉的（de）主軸；第二，采用帶強力夾頭的（de） HSK 刀柄，定位精度高，同時剛性也較（jiào）好；第三，大（dà）量采用塗（tú）層（céng）硬質合金刀（dāo）具，金屬陶瓷，陶瓷 CBN 、PCD刀具（jù）。
◆柔性（xìng）化：發動機生（shēng）產製（zhì）造柔性化是走向之一，在（zài）傳統的自動線局部工位用 CNC 或加工中心，來（lái）實（shí）現柔性加工的生產（chǎn）線叫柔性自動（dòng）線 FTL ，日本工廠使（shǐ）用的較（jiào）多。而用專用加工中（zhōng）心構成的柔（róu）性（xìng）製（zhì）造係統，主要用在缸蓋和缸體（tǐ），從產量角度分析，可以達到，從傳統的 FMS 係統起（qǐ）步產（chǎn）量年產量 5 萬件到傳統自動線的產年產量 20 萬（wàn）件。
◆高效率：從日本汽車製造業的情況來看，平均每五年切削效率要（yào）提高 28% ，其中切削速度（dù）平均提高 19% ，進給量平均提高 8% ，而最近幾年切削效率提（tí）高的幅度（dù）在 30% 以上。目前（qián）製造發動機主要零件的生產節（jiē）拍已經縮短到了 30 ～ 40 秒（miǎo），比十幾（jǐ）年前（qián）縮（suō）短 50% 以上。例如在灰鑄鐵材料缸體的（de）銑削加工，用高速加工中心機床（chuáng），切削速度可達到 V=700 ～ 1500m/min ，刀具采用 CBN 刀片。在缸體、缸蓋鋁合金材料（liào）銑削加工時，廣泛（fàn）采用 PCD 刀具，考慮到高（gāo）速回（huí）轉時將會產生很大的離心，故（gù）刀體采用高（gāo）強度鋁合金材料製作。

     總（zǒng）之，發動機（jī）製造業一個明顯的走向，就是采用（yòng）高速加工來提高效率，縮短交貨時間，最終降（jiàng）低成本，提高市場（chǎng）競爭力。

     汽車工業是專（zhuān）用刀（dāo）具應用最多的行（háng）業，也是衡量一個國家或一個刀具公司技術水平高低的標誌（zhì）。我國汽車生產線，特別是轎車生產線大部（bù）分是從國外引進的，而刀具均是隨設備進口時定（dìng）的。目前，國（guó）內的汽車生產線（xiàn）有美國型，歐洲型和日、韓型，以及以歐（ōu）洲設備為主的自（zì）主型。這樣，在中（zhōng）國活躍著五大刀具派係主流，一是山特係 ( 包括山高 ) ，山特維克公（gōng）司有著（zhe）龐大而複雜的刀具分支（zhī），在（zài）中國的銷（xiāo）量最大；二是美國係，主要（yào）以肯納 Kennametal 、英格索爾、萬耐特等為代（dài）表；三是歐洲係（xì），主要以德國為主，包括 MAPAL 、 Guehring 、 Widia 、 TITEX 、瓦爾特等；四是日韓係，包括三菱、住（zhù）友、東芝、 OSG 、黛傑、不（bú）二越、日立等（děng），以及韓國的 Taegutec 、 KORLOY 公司；五是以色（sè）列係，主要是 ISCAR( 伊斯卡 ) 。這些公司幾乎填滿了市場空間，在一些（xiē）大型汽車（chē）製造廠，國產化刀具可能隻占總項目的 10% 左右。因此（cǐ），進口刀具仍占主導（dǎo）地位。

     國內刀具行業麵臨的狀態是刀具行業（yè）起步（bù）晚，先進的數控刀具（jù）僅（jǐn）僅是隨著近年來數控機床的發（fā）展而發展，因此數控（kòng）刀具產品發展速度緩慢，基礎比較薄弱（ruò），競爭（zhēng）力不高（gāo）。為什麽（me）國外刀具行業能搶灘中國的市場？主要原因是：國外產品（pǐn）檔次高、品（pǐn）種多，產品質量好；而且，刀具是與機床（chuáng）緊密聯係在一起的，國外機床往往選用（yòng）在國外已經配套使用的刀具，再（zài）加上產品精加工、高性（xìng）能切（qiē）削，國（guó）內產品品種不全，特（tè）殊需要時也使（shǐ）用（yòng）外國刀具，這（zhè）就是國產刀具形成被動局麵（miàn）的原（yuán）因。 以轎車生產線為例，我（wǒ）國在引進轎車車型和先進數控自動生產（chǎn）線的初（chū）始，往往並不重視刀（dāo）具的國內配套技術問題，沒有及時提升國內轎車刀具技（jì）術水平。引進（jìn）生產線後，隨之而來的專用刀具、工具品（pǐn）種規格繁多，工（gōng）藝（yì）技術、專業化（huà）程（chéng）度要（yào）求又高（gāo），國（guó）產現有刀具、品種、質（zhì）量和供貨服務能力均不能滿足要求（qiú）。而與此同時，配套完善、即裝即（jí）用的幾十個國外刀具品牌則虎視眈眈，使得對具國產化（huà）工作處於明顯的被動狀態。

國內刀具製造商參與國際化競爭對（duì）策

     從 20 世紀八十年代開始，在世界製造業的發展及製造技術（shù）進步的（de）帶動下，切削技術和刀具逐（zhú）漸進入了高速、高效、創新（xīn）工藝的發展新階段，切削（xuē）加工的效率成倍提（tí）高，為製造業的發展作出了重要貢（gòng）獻。高效的切削（xuē）工藝和刀具已成為汽車（chē）製造（zào）業（yè）的（de）基礎工藝和關鍵技術。高速切削、幹（gàn）切削、硬（yìng）切削等新（xīn）的切削工藝正在（zài）改變傳統的（de）加工工藝（yì），顯現出強大（dà）的生命力（lì）。筆者（zhě）認為，國內刀具製造（zào）商要（yào）參與國際化競爭，最（zuì）根本的（de）就是（shì）提升企業（yè）整體刀具（jù）技術水平，具（jù）體來說要在以下三（sān）個方麵下功夫。

一、 加（jiā）快刀具新技術的研發。

     首先要全麵提高硬質合金為（wéi）主的各種刀具材料性能（néng）。在各種刀具材料的發展中，硬質合金起著主導作用，此外，其它刀具材料（liào）的性能也得到了顯著改善，擴大了各自的應用領域，形成了各（gè）種（zhǒng）刀具材料（liào）既有（yǒu）獨特優勢、使用範圍又相互取代補（bǔ）充的整體格局。正（zhèng）是（shì）刀具材料全麵（miàn）、迅速的發展為當今高速、高效的（de）金屬切削加工奠定了（le）基礎。

     硬質合金的性能不斷改進，應（yīng）用麵不斷擴（kuò）大，成為切削加工的主要刀具（jù）材料，對推動切削效率的提高起到了重要作用。首先，細顆粒、超細顆粒硬質合金（jīn）材料（liào）的開發（fā）顯著提高了硬質合（hé）金材料的強度和韌（rèn）性，用它（tā）製造的整體硬質合金刀具（尤其是量大麵廣的中小規格通（tōng）用刀具如鑽頭、立銑刀、絲錐等）用於（yú）替代傳統的高速鋼刀具，使切削速度和加工（gōng）效率大幅度提高，把量大麵廣（guǎng）的通用（yòng）刀具帶入（rù）了高速切削範圍。其次（cì），硬（yìng）質合金加壓燒結（jié）等新工（gōng）藝的開（kāi）發和應用，提（tí）高了硬質合金（jīn）的內在質量，針對不同加工需（xū）求開（kāi）發專用牌號的做法進一步提高了硬質合（hé）金的使用性能。開發了具有良好抗塑性（xìng）變形能力和韌性表層的梯度硬質合金，作為化學塗層硬質合金刀片牌號的基（jī）體（tǐ）材料，提高了塗（tú）層硬質合金刀片的切削性能和應用範圍。

     陶瓷和金屬陶瓷（cí）刀具材料品種增多，強度和韌性提高，應用領域和加工範圍不斷擴大，在鋼材、鑄鐵的（de）精加工、半精加工中代替硬質合金，提高（gāo）了加工（gōng）效率和產品質量。目前，此類刀具材料不僅可用於單件、小批量生產，而且已應用於流水線的批量生產（chǎn），由於（yú）價格較低，可作為幹切削、硬切削的首選（xuǎn）刀具。

     PCD、CBN超硬刀具材料改性和製造工藝的改進，使其應用領域不（bú）斷擴大。用 CBN 製造的缸孔鏜刀已可用在自動生產線以及鑄鐵、淬硬件的（de）加工中，並從精加工（gōng）領域擴大到半精加工領域，使切削加工效率大幅提高。鋁合金是汽車工（gōng）業廣泛使用的重要材料，鋁合金的（de）高效加工是一項關鍵技術。目前，由於廣泛應用各種高性能 PCD 刀（dāo）具，使切削效率顯著提高，最高切削速度已達 7000m/min 。產品已從車刀（dāo）、麵銑刀擴大到立銑刀、鑽頭、鉸刀、成形刀具等；

     其（qí）次要將塗層（céng）作為提高（gāo）刀具性能的關鍵技術。刀具塗層（céng）技術近幾年取得了重大進展，表麵塗層成為提高刀具性能的關鍵技術。化學塗層 (CVD) 仍然是可轉位刀片的主要塗層工藝，已開發出中溫 CVD 、厚膜 Al 2 O 3 、過渡層等新工藝，在改進基體材（cái）料的基礎上，使 CVD 塗層的耐磨性（xìng）和韌性均得到（dào）提高； CVD 金剛（gāng）石塗層也取得了較大進展，提高了塗層表麵光（guāng）潔度，並進入實用階段。目前（qián），國外硬（yìng）質（zhì）合（hé）金可轉（zhuǎn）位刀片的塗層比例已達 70% 以上。在此期（qī）間，物理塗層 (PVD) 的進展尤為引（yǐn）人（rén）注（zhù）目，在塗層爐結構、工藝過程、自動控製技術等方麵都取得了新進展，不僅開發了適用於高速切削、幹切削（xuē）、硬切削（xuē）的高耐熱性塗層 ( 如超級 TiAlN) 以及綜合性能（néng）更好的 TiAlCN 通用塗層（céng）和 DLC 、 W/C 減摩塗（tú）層，而且通過對（duì）塗層結構的創（chuàng）新，開發了納米、多層結構，大幅度提高（gāo）了塗層硬（yìng）度和韌性。

     PVD 塗層技術的（de）新進展，顯示了塗（tú）層（céng）技術對提高刀具性能的巨大潛力和獨特優勢，通過對塗層工藝參數（shù）的控製和對靶材、反應氣體的調（diào）整，可（kě）不斷開發出新的高性能塗層，以滿足（zú）加工多（duō）樣（yàng）性的需要。塗層技術將成為提（tí）高和改善刀具性（xìng）能的捷（jié）徑，有著十分廣闊的（de）應用前景。

二、刀具結構的不（bú）斷創新

     隨著製造業的高速發展，汽車工業、航空航天工業、模具工業等（děng）重點產業部門對切削加工不斷提出更高（gāo）要求，推（tuī）動著可轉位刀具（jù）的持續發展。為汽車工業流水線開發（fā）的專用成套刀具突破了傳統的按需供刀、 “ 閉門造刀 ” 的做法，成為革新加工工藝、提高加工（gōng）效率、降低加工（gōng）成（chéng）本的重要工藝因素，發揮（huī）著重要的作用。

     汽車工業的敏捷製（zhì）造成為推動可轉位刀具（jù）結構創新的強大動力，促進了多功能麵銑刀、各種模塊式立銑刀係統、大進給銑刀等高效（xiào）加工刀（dāo）具不斷湧現（xiàn）。為滿足高效加（jiā）工鋁合金構（gòu）件的需要，開發出了結構新穎的鋁合金高速加工麵（miàn）銑（xǐ）刀等先進刀具。

     隨著五軸聯動（dòng）數控工具（jù）磨床功能的完善及普及應用，使立（lì）銑刀、鑽頭等通（tōng）用（yòng）刀具的幾何參數（shù）進一（yī）步多樣化，改變了標準刀具參數 “ 千篇一律 ” 的傳統格局，可適（shì）應（yīng）不同的被加工材料和（hé）加工條件，切（qiē）削性能也相應（yīng）提高。一些創新的刀具結構還可產生新的（de）切削（xuē）效果，如不（bú）等（děng）螺旋角立（lì）銑（xǐ）刀與標準立（lì）銑刀相比，可有效遏（è）製刀具的振動，提高加工光潔（jié）度，增大刀具的切削（xuē）深（shēn）度和進給速度。硬質合金絲錐及硬質合金螺紋銑刀的開發將螺紋加（jiā）工效率（lǜ）提高到高速（sù）切削的水（shuǐ）平，尤其是硬質合金螺紋銑刀，不僅加工（gōng）效率高（gāo），而且通用性好，可顯著降低刀具費用。

三、重視配套技術和刀具管理

     切（qiē）削加工（gōng）配套技（jì）術 ( 包括刀柄與機床主軸的聯接方式、刀具在刀柄中的夾緊方式、刀具係統平衡及（jí）刀（dāo）具管理等 ) 是隨著切削加（jiā）工技術的進步而逐漸發展起來的，是現代切削（xuē）技術不可缺少的組成部分，並與切削技術和刀具保持著快速同步發展，不斷改變著切削技術的內涵，推動切削（xuē）技術進步。

     隨著切削技術（shù）的發展，工具行業正經曆（lì）著（zhe）經營機製的變革。麵對日（rì）益更新的生產模式和（hé）新的工件材料，刀具已不再是（shì）可以 “ 一售了之 ” 的簡單商品，而是優化加工工序或生（shēng）產（chǎn）線加工技術的重要工藝因素。刀具（jù）製造商必須能為用戶提供成（chéng）套加工技術（shù），幫助用戶（hù）實現提高加工效（xiào）率和（hé）產品質量、降低製（zhì）造成（chéng）本的（de）目標，這已成為國外刀具製造商業務發展的方向和經營宗旨。目前，刀具製造商通過各種形（xíng）式的“為用戶服務 ”、“ 提供（gòng）解（jiě）決方案 ”等經營（yíng）模式，將工具（jù）行業帶入一個更高的發（fā）展階段（duàn）。事實證明，國外刀具製造商的這種做法有利（lì）於製（zhì）造業整體水（shuǐ）平的不斷提高，為用戶帶來更大的（de）經濟效（xiào）益，必將受到用戶的歡迎。

     刀具管理 (ToolManagement) 是刀具（jù）總承包，就是將某一個工廠的刀具外包到一個公司整體管理，以適應各種各樣的刀具需要，全麵提供包括刀具采購、庫存管理（lǐ）、修磨、清潔調整、配送等成套的服務（wù）。根據瓦爾特提供的資料表明，刀具所占成本僅占 3% 左右，但投入（rù）生產之中將會影響生產效率的 20% ～ 30% ，因此，成本（běn）降低的概念，就（jiù）需要（yào）采用高（gāo）效刀具，適當增加（jiā）刀具費用，強化刀具管理，對提高生產企業的競爭力非（fēi）常重要。

     刀具管理 (ToolManagement) 的概念首先出現於美國。它的核心是通過刀具外包達到以下目的：減少初期投入 ( 刀具重磨可以委外進行或由刀具（jù）管理供應商進行 ) ；減少庫存資金 ( 刀具（jù）庫存資金由刀具管理供應商承擔 ) ；減少管理成本，使企業（yè）將精力放在自己的核心競爭力上。在上世紀 90 年代末到本世紀初，對具管理在美國和歐洲得以推廣應用。由於（yú）歐美市場上刀具供應商（shāng）較為成熟，各方（fāng）操作比較（jiào）規範，刀具（jù）管理漸漸得到用戶的認可。對於（yú）美國（guó）或德國的（de）用戶，大量成熟的刀具製造商就在當地辦廠，用（yòng）戶可以獲得非常及時的服務。這對於刀具管理的開展無疑提（tí）供了極大（dà）的便利（lì）。而在中國，這條路似乎未得有（yǒu）些（xiē）遲緩，隻是在汽車（chē）行業率先應用。由（yóu）於目前國內刀（dāo）具市場仍然以進口刀具為主體，特別是刀具供應方麵，信息傳遞、生產周期、報關運輸等等均會給刀具管理設（shè）置障礙，由此（cǐ）而引起的停產將是用戶可以承受的底線；另外，一種擔心（xīn）的（de）心（xīn）理目前還無法排除，即用戶對刀具（jù）管理供應商產生強烈的依賴，在下一輪選擇中如選中另一家新的刀（dāo）具管理（lǐ）供應商，將不可（kě）避免地混亂一段肘間。這主要是由於作為刀具管理的（de）用戶（hù）本身（shēn）也不夠成熟，其次是中國市場可供選擇的刀具管理供應商還很少（shǎo）。

     此外，提升企業（yè）整（zhěng）體刀具技術水平還需從基礎做起，解決好（hǎo）加工典型零件的關鍵刀具。如曲軸粗加工，由於發動機曲軸自身結（jié）構的特殊性（xìng），目前國內轎車曲軸生產線多為高速柔性生（shēng）產線 FTL(Flexible Transfer Line) ，這種生產線的特點是不僅可以加（jiā）工同係列曲軸，而且還可加工（gōng）變型產品、換代產品和新產品。 對於曲軸平衡塊側麵需加工，主軸（zhóu）頸加工應優先選用 CNC 內銑或 CNC 高速外銑，連杆頸的加工用 CNC 高速外銑。如果毛坯是鍛鋼毛坯， CNC 內銑更有利於斷屑。不宜采用 CNC 車 - 車拉，由於平衡塊側麵是斷續車削，曲軸轉速又很高 ( 約 1000r/m) ，崩刀（dāo）現象很嚴重。 對於曲軸平衡塊側麵不需加工，主軸頸（jǐng）加工選用（yòng） CNC 車 - 車拉（lā）比較合理，加工精度高（gāo）。由於連杆頸軸線不（bú）在一條（tiáo）中心（xīn）線上，如六拐曲軸，用車 - 車（chē）拉加工（gōng）就有一些麻煩， CNC 高速外銑就比較合理。 對於軸頸（jǐng）有沉割槽的曲軸，此時（shí） CNC 車 - 車拉體（tǐ）現出其優越（yuè）性，若軸向有沉割槽， CNC 高速外銑和 CNC 內銑不能加工，而（ér）車 - 車拉能加工。

     在現代汽車工業（yè）中（zhōng），平麵銑削應用極為普遍。為適應汽車（chē）工業的（de）需要，工具製（zhì）造廠商也推出了銑削鑄鐵及其它材料（liào）的（de）銑刀和刀片係列（liè）。這些刀具、刀（dāo）片使得加工效率和零（líng）件表麵質量都（dōu）得到大幅度的提高。

     選用（yòng）高硬度、高強度的（de）刀具材料，再附以適當的塗層，是（shì）延長刀具壽命的首要措施。但是，改進（jìn）刀具幾何（hé）形狀，也（yě）是增加刀具壽命的重要手段，特別是銑削鑄鐵時。在汽車工業中，加工一係列合金鑄鐵，包括灰鑄鐵、球（qiú）墨鑄鐵和高密度球墨鑄鐵，這些鑄鐵都有不同的加工特性，其中灰鑄鐵含有網（wǎng）狀硬組織，表（biǎo）現為脆性，加工時，刀具易產生崩刃；球墨鑄鐵和高（gāo）密度球墨鑄鐵有一定塑性（xìng），可產生鐵屑，但刀具（jù）切出（chū）時，工件也會產生 “ 翻邊 ” ，導（dǎo）致刀尖損壞（huài）。因此，對銑刀幾何角度進行改進是很重要的。比如，按傳統（tǒng），加（jiā）工鑄鐵的銑刀帶有負的軸向和徑向前角 ( 雙負角銑刀 ) ，這種（zhǒng）負的幾何角度使刀刃比較牢固 。相反，正負角（jiǎo）銑刀 ( 軸向（xiàng）正前角、徑（jìng）向負前角 ) 切削平穩，也降低了機床功率要（yào）求，更便於采用（yòng）先（xiān）進的刀具材（cái）料。

     高速鑽頭切（qiē）削也是一種高速大進給量的發展趨勢，類似球頭立銑刀切削條件的發展趨勢。切削實踐表明，提高切削速度（dù）有利於切屑形態的合理化和改善加（jiā）工表麵的粗糙度，預計今後仍將沿（yán）著高速切削的方向發展；提高進給量對斷屑排屑和延長刀具壽命非常有利，因此，今後也仍（réng）將沿著（zhe）大進給的方向不斷發展。

     近幾年來，我國工具行業在麵向國內國際市場激烈競爭（zhēng）中，積極進行（háng）重（chóng）點技術改造，引（yǐn）進國外先（xiān）進技術（shù）和設（shè）備（bèi），提高企業的技術製造能力和市場競爭活力方麵有了長足的進步。但是，必須清醒地看到，國（guó）內工具行業在技術水平、生產工藝和製造設備等方麵與國外工具企業相比，還存在（zài）較大差（chà）距，其刀具（jù）壽命（mìng）、加工質量很難滿足用戶的要求。因此，國內刀具製造商還有大量的工作要做，任重而道遠。