近幾年來，隨（suí）著我國 經濟的持續發展，汽車（chē）的需求量繼（jì）續保（bǎo）持高速增長（zhǎng），汽車及汽車零部件產業已成（chéng）為了金切機床行業和工具行業（yè）的最大（dà）、最主要的（de）用戶。發動機是汽（qì）車的（de）心（xīn）髒（zāng）、是汽車最主要的組成部分，其零件製造工藝水平普（pǔ）遍高於其它汽車零件，塗（tú）層刀具、陶瓷刀具、超硬（yìng）刀具獲得了廣泛的應用。我國汽車生產（chǎn）線，特別是轎車（chē）的生產線大部分是從國外引進的，在投（tóu）產時各生產線上多（duō）采用進口刀具（jù），而且這些刀具基本上是（shì）世界（jiè）先進水平，集新材料、切削原理（lǐ）、新工藝，表麵處理等（děng）各項（xiàng）技術於一（yī）身，其特點是：高性能、高壽命、高可靠性（xìng）。刀具切削用量均采用國外推薦值。由於我國刀具生產企業，長期（qī）以來麵（miàn）向的是卡車、拖拉機（jī）等行業，相對來（lái）說與轎車刀具相比，刀具水平較低。因此，國內刀具製（zhì）造商要想參與國際化競爭，提升企業整體（tǐ）技術（shù）是十分重要的。

我國汽車發動機製造趨勢及刀具應用現狀

     國內新上的汽車（chē）發動機生產線，在製造（zào）上有三個比較明（míng）顯（xiǎn）趨（qū）勢：

◆高速化：要實（shí）現高速加工，其（qí）基本要求是：第一，機床要使用能實現（xiàn）高速運轉的主軸；第二，采（cǎi）用帶強力夾（jiá）頭的 HSK 刀柄，定位精度高，同時剛性也較好；第三，大量（liàng）采用塗層（céng）硬質合金刀具，金屬陶瓷，陶（táo）瓷 CBN 、PCD刀具。
◆柔性化：發動機生產製造柔性化是走向之一，在（zài）傳統的自（zì）動線局部工位用 CNC 或（huò）加工（gōng）中心，來實現柔性加工的生產線叫柔性自動線 FTL ，日本工廠使用的較多。而（ér）用專用加工中心構成的柔性製造係統（tǒng），主要用（yòng）在缸蓋和缸體，從（cóng）產量（liàng）角（jiǎo）度分析，可以達（dá）到，從傳統的 FMS 係統起步產量年產量（liàng） 5 萬件到傳統自動線的產年產量 20 萬件。
◆高效率：從日本（běn）汽車製造業的情況來看，平均每五年（nián）切削效率要提高 28% ，其（qí）中切削速度平均提高 19% ，進給量（liàng）平（píng）均（jun1）提高 8% ，而最近幾年切削效率提高的（de）幅度在 30% 以（yǐ）上。目前製（zhì）造發（fā）動機主要零件的生產節拍已（yǐ）經縮短到了 30 ～ 40 秒，比（bǐ）十幾年前縮（suō）短 50% 以上。例如在（zài）灰鑄鐵（tiě）材料缸體的銑削加工（gōng），用高速加工中（zhōng）心機床，切削速（sù）度可達（dá）到 V=700 ～ 1500m/min ，刀具采用 CBN 刀片（piàn）。在缸體、缸蓋鋁合金材料銑削加工（gōng）時，廣泛采用 PCD 刀具，考慮到高速回轉（zhuǎn）時將會產生很大的離心，故刀體采用高強度鋁合金材料製作。

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

     汽車工業是專（zhuān）用刀具（jù）應用最多的行業，也是衡量一個國家或（huò）一個刀具公司技術水平（píng）高低的標誌。我國汽車生產線（xiàn），特別是轎車生產線大部分是從國外（wài）引進的，而刀具均是隨設備進口（kǒu）時定的。目前，國（guó）內的汽車生產線有美國（guó）型，歐洲型和日、韓型，以及（jí）以歐洲設備為主的自主型。這樣，在中國活躍著五大刀具（jù）派係主流，一是山特係 ( 包括山（shān）高 ) ，山特維克公司有著龐大而複雜的刀（dāo）具分支，在中國的銷量最大；二是美國係，主要以肯納 Kennametal 、英格索爾、萬耐（nài）特等為代表；三是歐洲（zhōu）係，主要以德國（guó）為主，包括 MAPAL 、 Guehring 、 Widia 、 TITEX 、瓦（wǎ）爾特等；四是（shì）日韓係，包括三（sān）菱、住友、東芝、 OSG 、黛傑、不二越、日立等，以及韓國的 Taegutec 、 KORLOY 公司（sī）；五是以色列係，主要是 ISCAR( 伊斯卡 ) 。這些公司幾乎（hū）填滿了市場空間，在一些大型汽（qì）車（chē）製造廠，國產化刀具可能隻占總項目的 10% 左右。因此，進口刀具仍占（zhàn）主導地位。

     國內刀具行業（yè）麵臨的狀態是刀具行業起步晚，先進的數控刀具僅（jǐn）僅是隨著近年來數（shù）控機床的發展而發展（zhǎn），因此數控刀具產品發展速度緩（huǎn）慢，基礎比較薄弱，競爭力不高。為什麽國外刀具行業能（néng）搶灘中國的市場？主要原因（yīn）是：國外產（chǎn）品檔次高、品種多，產品質量好；而且，刀具是與機（jī）床緊密聯係在一起（qǐ）的，國外機床往（wǎng）往選用在國外已經配套使用的刀（dāo）具，再加上產品精加（jiā）工（gōng）、高性能切削，國內產品品（pǐn）種不全，特殊需要時也使用外國刀具，這就是國產刀具形成被（bèi）動局麵的原因。 以轎車生產線為例，我國在引進轎車車型和先進數控自（zì）動生產線的初始，往往（wǎng）並不重視刀（dāo）具的國內（nèi）配套（tào）技術（shù）問題，沒有及時提升國內轎車刀具技術水平（píng）。引進（jìn）生產線（xiàn）後，隨（suí）之而來的專用刀具、工具（jù）品種規格繁多，工藝技術、專業化程度要求又高，國產現有（yǒu）刀具（jù）、品種（zhǒng）、質（zhì）量和供貨服務能力均不能（néng）滿足要（yào）求。而與此同時，配套（tào）完（wán）善、即裝即用的幾十個國外刀具品牌則虎視眈眈（dān），使得對具國產化工作處於明顯的被動狀態。

國內（nèi）刀具製造商（shāng）參與國際化競爭對策

     從（cóng） 20 世紀八十年代開始，在世界製造業的發展及製造技術進步的帶動下，切（qiē）削（xuē）技術和刀具逐漸進入了高速、高效、創新工藝的發展新階段，切削（xuē）加工的效率成（chéng）倍提高，為製造業（yè）的發展作出了（le）重要貢獻。高效的切削工藝和刀具已成為汽車製造業（yè）的（de）基礎（chǔ）工藝和關鍵技術。高速切削、幹切削、硬切削（xuē）等新的切削工藝（yì）正在改變傳（chuán）統的加工（gōng）工藝，顯現出強大（dà）的（de）生命力。筆者（zhě）認為（wéi），國內刀具製造商要參與國際化競爭，最根本的就是提升企業整體刀具技術水平，具體來說要在以（yǐ）下三個方麵下功夫。

一、 加（jiā）快刀具新技術的研發。

     首先（xiān）要（yào）全麵提高硬質合金（jīn）為主的各種刀具材料性能。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（dāo）具材料的性能也得到了（le）顯著改善，擴大了各自的應用領（lǐng）域，形（xíng）成了各（gè）種刀具材料（liào）既有獨特（tè）優（yōu）勢、使用範圍又相互取代補充的整體格局。正是刀具材料全麵、迅速的發展為當今高（gāo）速、高效的金（jīn）屬切削加工奠定了基礎。

     硬質合金（jīn）的性能不斷改進，應用（yòng）麵不斷（duàn）擴大，成為切削加工的主要刀具材料，對推動切削效率的（de）提高起到了重要作用。首先，細顆粒、超細顆粒硬質（zhì）合金材料的開發顯著提高了硬質合金材料的強度（dù）和（hé）韌性，用（yòng）它製造的（de）整體硬（yìng）質合金刀具（尤其是量大麵廣（guǎng）的中小規格通用刀具如鑽頭、立銑刀、絲錐等）用於替代傳統的高速鋼刀具，使切（qiē）削速度和加工效率大幅度提高，把量大麵廣的通用刀具帶入了高速切削範（fàn）圍。其次，硬質合金加壓燒結等新工（gōng）藝的開發和應用，提高了硬質合金的內在質量，針對不同加工需求（qiú）開發專用牌號的做法進一步提高（gāo）了硬質合（hé）金的使用性能。開發了具有良好抗塑性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體材料，提高了塗（tú）層硬質合金刀片的（de）切削性能和應（yīng）用範（fàn）圍。

     陶瓷和金屬（shǔ）陶（táo）瓷刀具材料品種增多，強度和（hé）韌性提高，應用領域和（hé）加工（gōng）範圍不斷擴大，在鋼材、鑄鐵的精加工、半（bàn）精（jīng）加工中代替硬質合金，提高了加工（gōng）效率和產品質量。目前（qián），此類刀具材料不僅（jǐn）可用於單件、小批量（liàng）生產，而且已（yǐ）應用於流水線（xiàn）的批量生產，由於價格較低，可作為幹切削、硬切削（xuē）的首（shǒu）選刀（dāo）具。

     PCD、CBN超硬刀具材料改性和製造工藝的改進，使其應用領域不斷擴大。用 CBN 製造的缸（gāng）孔（kǒng）鏜刀（dāo）已可用在自動生產線以及鑄鐵（tiě）、淬硬件的加工中，並從精加工領域擴大（dà）到半精加工領域，使切削加工效率大幅提高。鋁合金是汽車工業廣泛使用的重要材料，鋁合金的高效加工（gōng）是（shì）一項關鍵技術。目前，由於廣泛應（yīng）用各種高性能 PCD 刀具，使（shǐ）切削效率顯著提高，最高（gāo）切削速度已達 7000m/min 。產品已從車刀、麵（miàn）銑刀擴大到（dào）立銑刀、鑽頭、鉸刀、成（chéng）形刀具等；

     其次要將塗層作（zuò）為提高刀（dāo）具性能的關鍵技術。刀具塗層技術近幾（jǐ）年取（qǔ）得了重大進展（zhǎn），表麵塗層（céng）成為提高刀具性能的（de）關鍵技術（shù）。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（děng）新工（gōng）藝，在改進基體材（cái）料的基礎上，使 CVD 塗層的耐磨性和（hé）韌性均得到提高； CVD 金剛石（shí）塗層也取得了較大進展，提高了塗層表麵光潔度，並進入實用階段。目前，國外硬質合金可轉位刀片的（de）塗層比（bǐ）例已達 70% 以上。在此期間，物理塗層 (PVD) 的進展尤為引（yǐn）人注目，在塗層爐結構、工藝過程、自動控製技術等（děng）方麵都取（qǔ）得了新進展，不僅（jǐn）開發（fā）了適用於高速切削、幹（gàn）切削、硬切削的高耐熱性塗層 ( 如超（chāo）級 TiAlN) 以及綜合性能更好的 TiAlCN 通用塗層和 DLC 、 W/C 減摩塗層，而（ér）且通過對塗層結構的創新，開發了納（nà）米、多層結構，大幅度提高了塗層硬度和韌（rèn）性。

     PVD 塗層技術的新進展（zhǎn），顯示了塗層技術對提高刀具性能的巨（jù）大（dà）潛力和獨特優勢，通過對塗層工藝參數的控製（zhì）和對靶材、反應氣體的調整，可不斷開（kāi）發出新的高性能塗層，以滿足加工多樣性的（de）需要。塗（tú）層技術將成為提高和改善刀具性能的捷徑，有著十分廣闊（kuò）的應用前景。

二、刀具結構的不斷創新

     隨著製造業的高速發展，汽車工業、航空航天工業（yè）、模具工業等重點產業部門（mén）對切削加（jiā）工不斷提（tí）出更高（gāo）要求，推動（dòng）著可轉位刀具的持續發展。為汽車工業流水線開發的專用成套刀具突破了傳統的按（àn）需供（gòng）刀、 “ 閉（bì）門造刀 ” 的做法，成為革新加工工藝（yì）、提高加工效率、降低加工成本的重要工藝因素，發揮著重要的作用。

     汽車工業（yè）的（de）敏捷製造成為推動（dòng）可（kě）轉位刀具結構創新（xīn）的強（qiáng）大動力，促進了多功能麵銑刀、各種模塊式立銑刀（dāo）係統（tǒng）、大進給（gěi）銑刀（dāo）等（děng）高效加工刀具不斷湧現。為滿足高（gāo）效加工鋁合金（jīn）構件的需（xū）要，開發出了結構新穎的鋁合金高速加（jiā）工（gōng）麵銑刀（dāo）等先進刀具。

     隨著五軸（zhóu）聯動數（shù）控工（gōng）具磨床功能的完善及（jí）普及應用，使立（lì）銑刀、鑽頭等通用刀具的（de）幾何參數進一步多樣化，改（gǎi）變了標準刀具參數 “ 千（qiān）篇一律 ” 的傳統格局（jú），可適應不同的被加工材料和加工條件，切削（xuē）性（xìng）能也相應提高。一些（xiē）創新的刀具結構（gòu）還可產生新的切削效果，如（rú）不等螺旋角（jiǎo）立銑刀（dāo）與標準立銑刀相比，可有效遏製刀具的振動，提高加工光潔度，增大刀具的切削深度（dù）和進（jìn）給速度（dù）。硬質合（hé）金絲錐及硬質合金螺紋銑刀的開發將螺紋（wén）加工效率提高到高速切削（xuē）的水平，尤其（qí）是硬質合金螺紋銑刀，不僅加工效率（lǜ）高，而且通用（yòng）性好，可顯著降低刀具費用。

三、重視配套技術和刀具管理

     切削加工配套技術 ( 包括刀柄與機（jī）床（chuáng）主軸的聯接方式、刀具在（zài）刀柄（bǐng）中的夾緊方式、刀具係統平衡及刀具管理等 ) 是隨著切削（xuē）加工技術的進步而（ér）逐漸發（fā）展起來的，是（shì）現代（dài）切削技術不可缺（quē）少的組成部（bù）分，並與切削技術和刀具保持著快速同步發展，不斷改變（biàn）著切（qiē）削技術（shù）的內（nèi）涵，推動切削技術進步。

     隨著切削技術的發展（zhǎn），工具行業正經曆著經營機製的（de）變革。麵對日益更新的生產模式和新的工件材料，刀具已不再（zài）是可以 “ 一售了之 ” 的簡單商品，而是優化加工工序或（huò）生產（chǎn）線加工技術（shù）的重要工藝（yì）因素。刀具製造商必須能為用戶提供成套加（jiā）工技術，幫助用戶（hù）實現提高加工效率和產品質量、降低製造成本的目標，這已（yǐ）成（chéng）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式的“為用戶服務 ”、“ 提供解決方案 ”等經營模（mó）式，將工具行業帶入（rù）一個更高的發展階（jiē）段。事實證明，國外刀具製造商的這（zhè）種做法有利於製造業整體水平的不斷提（tí）高，為用戶帶來更大的經濟效益，必將受到（dào）用戶的歡迎。

     刀具管理 (ToolManagement) 是刀具總承包，就是將某一個工廠的刀具外包到一個公司（sī）整體管理（lǐ），以適應各種各（gè）樣的刀（dāo）具（jù）需要，全麵提供包括刀具采購、庫存管理（lǐ）、修（xiū）磨、清潔調（diào）整、配送等成套的服務。根據瓦爾（ěr）特提供的資料表明（míng），刀具所占（zhàn）成本僅占 3% 左右，但投入生產之中將會影響生產效率的 20% ～ 30% ，因此，成本降低的概念，就需要采用高效刀具，適當增加刀具費用（yòng），強化刀具管理，對提高生產企業（yè）的競爭力非常重要。

     刀具管理（lǐ） (ToolManagement) 的概念首先出現於美國。它的（de）核心是通過刀具外包達到以下目（mù）的：減少初（chū）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（kù）存資金 ( 刀具庫存資金由刀具管理（lǐ）供應商承擔 ) ；減少管理成本，使企（qǐ）業將精力放（fàng）在自己的（de）核心競爭力上。在上世紀 90 年代（dài）末到本世紀初，對具管理在美國和歐洲得以推廣應用。由於歐美（měi）市場上刀具供應商較為（wéi）成熟，各方操作比較規範（fàn），刀具管理漸漸得到用戶的認可。對於美（měi）國或德國的用戶，大量成熟的刀具製造商就在當地辦廠，用（yòng）戶可（kě）以獲得非常及時的服務。這對於刀具管理的開展無疑提供了極大的便利。而在中（zhōng）國，這條路似乎未（wèi）得有些遲緩（huǎn），隻是在汽車行業率先應用。由於（yú）目前國內刀具市（shì）場仍然以進口刀（dāo）具（jù）為主體，特別是刀具供（gòng）應方（fāng）麵，信息傳（chuán）遞、生產周期、報關運輸等等均會給刀具管理設置（zhì）障礙，由此而引起的停產將是用戶（hù）可（kě）以承受的底線；另外，一種擔心的心理目前還無法排除，即用戶對刀具管（guǎn）理供應商（shāng）產生強烈的依賴，在下一輪（lún）選擇（zé）中如選中另一家（jiā）新的刀具（jù）管（guǎn）理供應商，將不可避免地混亂一段肘間。這主要是（shì）由於作為刀具管理的用（yòng）戶本身也不夠成（chéng）熟（shú），其（qí）次是中國市場可供選擇的刀具管（guǎn）理供應商（shāng）還很少。

     此外，提升企業整（zhěng）體刀具技術水平還需從基礎做起，解決好加工典型零件的關鍵（jiàn）刀具。如曲軸（zhóu）粗加工，由於發動機（jī）曲軸自身結構的特殊性，目前國內轎（jiào）車曲（qǔ）軸生（shēng）產線多為高速柔性生產線 FTL(Flexible Transfer Line) ，這種生產線的特點是（shì）不僅可以加工同係列（liè）曲軸，而且（qiě）還可加（jiā）工變型產品、換代產品和新產（chǎn）品。 對（duì）於曲軸（zhóu）平（píng）衡塊側麵需加工，主軸頸加工應優先選用 CNC 內銑（xǐ）或 CNC 高速（sù）外銑，連杆頸的加工用 CNC 高速外銑。如果毛坯是鍛鋼毛（máo）坯， CNC 內銑更（gèng）有（yǒu）利於斷屑（xiè）。不宜采用 CNC 車 - 車拉，由於平衡塊側（cè）麵是斷續車削，曲軸（zhóu）轉速又很（hěn）高（gāo） ( 約 1000r/m) ，崩（bēng）刀現象很嚴重。 對於曲軸平衡塊側麵（miàn）不需加工，主軸頸（jǐng）加工選用 CNC 車（chē） - 車拉比較合理，加工精度（dù）高。由於連杆頸軸線不在一條中心線上，如六拐曲（qǔ）軸，用車 - 車拉加工（gōng）就有一些麻煩， CNC 高速（sù）外銑就比（bǐ）較合（hé）理。 對於（yú）軸（zhóu）頸有沉割槽的曲軸，此時 CNC 車 - 車拉體現出其優越性，若軸（zhóu）向有沉割槽， CNC 高速外銑和 CNC 內銑不能加工，而車 - 車拉能加工。

     在現代汽車工業中，平麵銑削應用極為普遍。為適應汽車工業的需要，工具（jù）製造廠商也推出了銑削鑄鐵及其它材料的銑刀和刀片係列。這些刀具、刀片使得加工效率和（hé）零件表麵質量都得到大幅度的提高。

     選用（yòng）高硬（yìng）度、高強度的刀具材料，再（zài）附以適當（dāng）的塗層，是延長刀具（jù）壽（shòu）命的首要措施。但是，改進刀具幾何形狀，也是增加刀具壽命的重（chóng）要手段，特別是銑削鑄鐵時。在（zài）汽車工業中，加工一係列合金鑄鐵，包括灰鑄鐵、球墨鑄鐵和高密（mì）度球墨鑄（zhù）鐵，這些鑄鐵都有不同的加工特性，其中灰鑄鐵含有網狀硬（yìng）組織，表（biǎo）現為脆（cuì）性，加工時，刀具易產生崩刃；球墨鑄鐵和高密度球墨鑄（zhù）鐵有一定塑性，可產生鐵屑，但刀具切出時，工件也會產生 “ 翻邊 ” ，導致刀尖損（sǔn）壞。因此，對銑刀幾何角度進行改進是很重要的。比如（rú），按傳統，加工鑄鐵（tiě）的銑刀帶有負的軸向和徑向前角 ( 雙負角銑刀 ) ，這（zhè）種負的幾（jǐ）何角度使刀刃比較牢固 。相（xiàng）反，正負（fù）角銑刀 ( 軸向正前角、徑向負前角 ) 切削（xuē）平穩，也降低（dī）了機床功率要求（qiú），更便於采用先進的（de）刀具材料。

     高速鑽頭切削（xuē）也（yě）是一種高速大進給量的發展趨勢（shì），類似球頭立（lì）銑刀切削條（tiáo）件的發展趨勢。切削實（shí）踐表明，提高切削（xuē）速（sù）度有利於切屑形態的合理（lǐ）化和（hé）改善加工表麵的粗（cū）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（mìng）非常有利，因此，今後也仍將沿著大進給的方向不（bú）斷發展。

     近（jìn）幾年來，我國工具行業在麵向國內國際市場激烈競爭中，積極進行重點技術改造，引進國外先進技術和設備，提高（gāo）企業的技（jì）術製造能力和（hé）市場競（jìng）爭活（huó）力方麵有了長足的進步。但是，必（bì）須清醒地看到，國內工具行業在技術水平、生產工藝和製造設備等方麵（miàn）與（yǔ）國外工（gōng）具企業相（xiàng）比，還存在較大差距，其刀具壽（shòu）命、加工質量很難滿足用戶的要求。因此，國內（nèi）刀具製造商還有大量的工作要做，任重而道遠。