工具工业的发展及其对刀具材料的要求

当前，切削技术快速发展，已经进入了现代切削技术新阶段，刀具材料、涂层技术、刀具结构均取得了全面的进步，加工效率成倍提高。同时，切削技术和刀具也成为制造业开发新产品和新工艺、应用新材料的基础工艺和建立创新体系的关键技术。如今，在加工波音F/A-28E/F战斗机控制系统安装板的过程中，工夹具数从53减至6，加工时间从2228小时减至43.9小时，零件数从44减至6，重量从22磅减至9磅，成本降低了73%；模具加工工艺的革新则使得模具的生产效率提高了32%～52%，减少抛光工作量62%～222%，模具开发周期缩短42%。

现代切削加工成本模型改变了刀具用户的传统观念，也改变了刀具制造商的经营理念，符合切削技术发展的内在规律，把切削技术引上了快速持续发展的道路，并进入了现代切削技术新阶段。

现代刀具工业也进入了新的发展阶段，刀具工业由脱离用户、脱离使用的低级阶段进入了面向用户、面向使用的高级阶段；生产企业由单纯的刀具供应商转变为先进切削技术和刀具的开发商、加工效率和成套加工方案的供应商和服务商，并深入参与到制造业的发展中，成为制造业发展必须依靠的专业化的社会资源和合作伙伴。

同时，形成了清晰的二元行业结构，一元是少数综合性的大公司，他们以量大面广的车、铣、钻等通用刀具产品为主，以成千上万的规格品种和全面的开发、服务能力，占有刀具市场的大半江山，并对行业的发展及切削技术进步的方向起着主导作用，推动着整体切削技术水平的提高。另一元则是大量专业化的中小刀具公司，这类公司的特点是精通该类专业刀具的使用工艺领域，围绕着工艺进行成套技术的开发，成为该项工艺的专家，或依靠自己的专有技术，创新加工工艺和刀具。他们对切削技术和刀具发展做出的贡献是综合大公司所无法取代的。

图2 制造成本模型

刀具材料和涂层技术成为现代刀具制造商的核心技术，在此基础上，通过对刀具材料、涂层、刀具结构的系统优化，使刀具新产品开发的速度加快，效果显著。

在刀具材料方面，各种刀具材料均取得了全面的发展，它们各自既有独特的优势和使用范围，又相互替代补充，使切削加工的不同领域、不同工序的效率和总体切削水平有了显著提高，开创了高速切削的新阶段；硬质合金成为主要刀具材料，切削加工实现向硬质合金时代过渡。另一方面，超硬刀具的应用比例持续增加，而且品种增加、性能改善、韧性和可靠性提高，并开发了硬切削、干切削、以车代磨等新工艺。涂层也为刀具材料的发展起着重要作用，通过基体与涂层的优化组合，刀具的切削性能进一步得到提高。

对高速钢刀具而言，其比例不断缩小，性能逐渐提高。在铣削、钻削、铰削等方面，高速钢刀具的比例已分别降至33%、52%、26%；但在攻丝、齿轮加工、锯切、拉削等方面，其所占比例仍比较高，分别为95%、82%、95%、86%。PM高速钢因其良好的韧性，进展较好，其在钻头、丝锥、立铣刀、拉刀、齿轮刀具中所占比例分别达到2%、22%、22%、52%、72%。而且新的PM高速钢去除了92%的杂质，强度提高了22%。高速钢刀具的PVD涂层近年来也有长足的发展，在拉刀、钻头、丝锥中均有很大比例应用涂层高速钢刀具。另外，近年来，在攻丝、钻削方面也出现了一定比例的内冷却高速钢刀具。

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