制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。現(xiàn)在中國(guó)已經(jīng)成為世界加工場(chǎng)，可是我國(guó)制造業(yè)的人均勞動(dòng)生產(chǎn)率與美、歐、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)相比還有很大的差距，只為歐、美、日等發(fā)達(dá)地區(qū)和國(guó)家的二十分之一左右。根據(jù)中國(guó)機(jī)床工業(yè)年鑒提供的數(shù)據(jù)，我國(guó)工具行業(yè)2004年全員勞動(dòng)生產(chǎn)率為人民幣39,366元，人均利潤(rùn)6, 750元。遠(yuǎn)低于國(guó)外工具企業(yè)上百萬(wàn)元人民幣的年人均勞動(dòng)生產(chǎn)率。刀具和切削技術(shù)落后是機(jī)械制造業(yè)勞動(dòng)生率低下的重要原因之一。為了把我國(guó)從制造大國(guó)變成制造強(qiáng)國(guó)，中國(guó)刀協(xié)從中國(guó)切削工作者的歷史責(zé)任的高度提出了“發(fā)展切削技術(shù)、建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)”的宏偉目標(biāo)。 
         
    當(dāng)前切削刀具及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展日新月異，近年來(lái)在數(shù)控技術(shù)和刀具技術(shù)的共同推動(dòng)下切削加工進(jìn)入了高速切削的階段。近年刀具材料和涂層技術(shù)有了很大的發(fā)展，如PCD、CBN超硬刀具和陶瓷刀具的使用范圍不斷擴(kuò)大，作為當(dāng)前高速切削主力軍的涂層硬質(zhì)合金刀具的切削性能大幅提高等。近二十年來(lái)切削速度提高了5至10倍，生產(chǎn)效率提高了50%至一倍。高速切削有一個(gè)特點(diǎn)，就是當(dāng)切削速度上升到一定程度時(shí)由于材料軟化等原因隨著切削速度的增加切削力反而下降，同時(shí)由于切屑帶走了大部分熱量甚至工件的溫升也會(huì)減小。不過(guò)受刀具材料性能限制后一現(xiàn)象目前只在用PCD刀具加工鋁合金和軟質(zhì)材料中才能觀察到。高速切削還適用于硬切削、干切削和重切削，是提高切削效率的有效手段。 
         
    現(xiàn)代加工中刀具費(fèi)用一般只占制造成本的3~4%，但它對(duì)總制造成本的影響卻要大得多。計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代機(jī)械加工企業(yè)從控制加工成本出發(fā)制訂刀具消耗定額進(jìn)行成本控制，我們也曾提到有些企業(yè)高效率的進(jìn)口設(shè)備上使用低性能的焊接刀具，不能發(fā)揮設(shè)備性能反而造成更大浪費(fèi)的事實(shí)。有人計(jì)算過(guò)生產(chǎn)效率提高20%，制造成本降低15%，現(xiàn)在多數(shù)企業(yè)都算過(guò)這筆帳了，加大刀具投入用高速切削提高生產(chǎn)效率以降低總生產(chǎn)成本，是切削理念的一次進(jìn)步。 
         
    先進(jìn)刀具有三大技術(shù)基礎(chǔ)：材料、涂層和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。高速切削刀具主要依賴的是刀具材料和涂層技術(shù)的進(jìn)步。高速切削可提高切削效率但不是唯一的手段。刀具的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新也是提高切削效率的有效手段。例如Iscar公司的大走刀量銑刀每齒走刀量達(dá)到3.5mm，Seco公司的復(fù)合孔加工刀具一次走刀就能完成鉆、鏜孔和端面倒角等。曲軸加工的工藝進(jìn)步更具有說(shuō)服力，曲軸車?yán)兜陌l(fā)明成十倍地提高了曲軸加工效率。現(xiàn)在又出現(xiàn)了效率更高的曲軸高速銑刀，一次走刀就可完成七個(gè)主軸頸的加工。東風(fēng)汽車公司量刃具廠已經(jīng)成功地為國(guó)內(nèi)汽車廠開(kāi)發(fā)了曲軸車?yán)逗透咚巽姷恫⒊晒τ糜谏a(chǎn)。上世紀(jì)八九十年代成都工具研究所在涂層、材料的單項(xiàng)技術(shù)都不占優(yōu)勢(shì)的情況下，憑借自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的刀具設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)，加上涂層、材料和刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新技術(shù)的綜合運(yùn)用，在高強(qiáng)度石油管螺紋刀具上實(shí)現(xiàn)了對(duì)國(guó)外知名企業(yè)的一次成功超越。還有許多例子都說(shuō)明刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新往往更能有效地提高切削效率。要提高切削效率不能只盯著用最好的（也常常是最貴的）刀具來(lái)進(jìn)行高速切削。在目前我們刀具材料和涂層技術(shù)與國(guó)外還有較大差距的情況下，注重刀具的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新往往是提高切削效率的更有效和更可行的手段。采用包括高速切削和刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新在內(nèi)的各種手段實(shí)現(xiàn)高速切削，是切削理念的又一次進(jìn)步。
        
    運(yùn)用先進(jìn)刀具提高切削效率后又常常突顯出兩類新問(wèn)題：一是切削效率提高的效果被大量的非切削時(shí)間所大大沖淡，二是在加工設(shè)備不太先進(jìn)的情況下先進(jìn)刀具的費(fèi)用不堪重負(fù)。日本MARZAK公司說(shuō)他們的加工中心只有百分之三十的時(shí)間在為公司創(chuàng)造效益。東方汽輪機(jī)廠進(jìn)口瑞士加工中心上自動(dòng)記錄的切削時(shí)間也只有30%左右。切削技術(shù)在不斷發(fā)展，人們的認(rèn)識(shí)在不斷深化：在提高加工效率的努力中只靠高性能的刀具是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，通過(guò)切削應(yīng)用技術(shù)提高切削生產(chǎn)效率的潛力還很大。 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
         
    切削過(guò)程十分復(fù)雜，加上切削過(guò)程受大量隨機(jī)因素的影響很難簡(jiǎn)單地用一些公式和定理準(zhǔn)確地描述。但金屬切削作為一門傳統(tǒng)技術(shù)是有其自身規(guī)律并可以把握的，關(guān)鍵是要用好用活切削技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題。配合中國(guó)刀協(xié)20工程我們請(qǐng)工具行業(yè)資深專家趙炳楨研究院編寫了“刀具應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)”教材。我們的目標(biāo)是為企業(yè)培訓(xùn)了解現(xiàn)代化切削技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和最新發(fā)展，懂得切削應(yīng)用技術(shù)的基本理念并能夠運(yùn)用以上技術(shù)和思路解決實(shí)際問(wèn)題的人才------我們稱之為切削工程師和新一代的刀具大王。 
         
    前面說(shuō)過(guò)要進(jìn)一步提高切削加工效率只靠先進(jìn)刀具是不夠的。我們還應(yīng)該掌握和運(yùn)用與切削過(guò)程相關(guān)的技術(shù)，全面提高生產(chǎn)效率。 
         
    2005年5月在廈門舉行的2005中國(guó)刀協(xié)工作會(huì)議上，東方汽輪機(jī)廠介紹了綜合運(yùn)用切削應(yīng)用技術(shù)，全面提高切削加工效率的經(jīng)驗(yàn)。今年廠里努力推廣先進(jìn)刀具，僅推廣可轉(zhuǎn)位刀具就提高生產(chǎn)效率30%。進(jìn)而他們又在刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新上下功夫，于株洲鉆石切削刀具股份有限公司合作開(kāi)發(fā)先進(jìn)刀具，還對(duì)老式設(shè)備進(jìn)行改造以使用先進(jìn)刀具來(lái)提高生產(chǎn)效率。最近他們又對(duì)全廠工藝配置進(jìn)行了優(yōu)化、加強(qiáng)管理、進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程和切削過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬等手段進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。用王政總工藝師的話說(shuō)是“向另外70%的時(shí)間要效益”。減少非切削時(shí)間的手段還很多，比如機(jī)外調(diào)刀、快速換刀、隨機(jī)測(cè)量、多工位加工、設(shè)置裝卸工位、采購(gòu)可靠性高的設(shè)備減少維修停機(jī)時(shí)間等等。 
         
    既要采用先進(jìn)刀具，同時(shí)還要通過(guò)管理和應(yīng)用相關(guān)技術(shù)優(yōu)化整個(gè)加工過(guò)程，實(shí)現(xiàn)高效加工是最近切削理念的第三個(gè)進(jìn)步。 
         
    使用先進(jìn)刀具還應(yīng)注意與加工設(shè)備的合理“匹配” 。我們?cè)岬胶迷O(shè)備上用焊接刀具是不匹配，而在普通設(shè)備上一味追求用最好（也常常是最貴）的刀具同樣不合理，不少加工企業(yè)已發(fā)出進(jìn)口刀具價(jià)格不堪重負(fù)的呼聲。怎么辦？我們的建議是：進(jìn)行刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，改善刀具使用條件，合理選用刀具材料和涂層，不要只盯著“最好的”（最貴的）刀具，提高生產(chǎn)效率部只有高性能刀具和高速切削一條道。經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)和技術(shù)改造，一批國(guó)有、副分之和民營(yíng)刀具企業(yè)已開(kāi)發(fā)出系列性能優(yōu)良的硬質(zhì)合金材料和涂層刀具，可以供加工企業(yè)按照具體情況合理地選用。再則刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和工藝方式的改革，還有管理手段和相關(guān)技術(shù)同樣是提高生產(chǎn)效率的有效手段。說(shuō)得更明確一點(diǎn)就是不要只盯著用最好的刀具這一條道，當(dāng)前更要重視切削應(yīng)用技術(shù)向70%的時(shí)間要效率。 
         
    現(xiàn)在國(guó)內(nèi)轎車生產(chǎn)、模具制造、航空航天等領(lǐng)域還大量使用進(jìn)口刀具。我國(guó)在材料、涂層的基礎(chǔ)技術(shù)和刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新上與國(guó)外還有較大差距，趕超世界先進(jìn)水平還任重道遠(yuǎn)。但如果只看到這一點(diǎn)而忽視切削應(yīng)用技術(shù)這個(gè)重要領(lǐng)域，無(wú)形中就夸大了我們?cè)谇邢骷夹g(shù)上與國(guó)外的差距。我們要在基礎(chǔ)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)并舉，當(dāng)前應(yīng)該從切削應(yīng)用技術(shù)入手，在刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新上下功夫，學(xué)會(huì)用好引進(jìn)和自行開(kāi)發(fā)的涂層技術(shù)和先進(jìn)刀具材料技術(shù)，綜合運(yùn)用技術(shù)和管理手段提高加工效率，加快趕超世界先進(jìn)水平。 
         
    切削工具性能的提高為高效高速加工發(fā)展提供了可能性 
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    如果需要達(dá)到高效高速加工，切削工具是另外一個(gè)重要的因素。當(dāng)前切削工具材料的發(fā)展，對(duì)加工的需要?jiǎng)?chuàng)造了比較好的條件，除了高速鋼、硬質(zhì)合金以外，陶瓷、金屬陶瓷、超硬材料的發(fā)展起到了重要的作用。特別是陶瓷、超硬材料，對(duì)高效高速加工的發(fā)展提供了有力的支持。更值得提及的是，1955年美國(guó)GE公司用高溫、高壓合成超硬材料取得成功，促使切削領(lǐng)域發(fā)生了重大變化。在這個(gè)基礎(chǔ)上，很快出現(xiàn)了PCD、PCBN，為難加工材料的切削、干切削、硬切削、超精密切削等的加工創(chuàng)造了條件。 
         
    在切削加工的另一個(gè)方面，就是表面技術(shù)在切削工具上的應(yīng)用，PVD(物理氣相沉積)、CVD(化學(xué)氣相沉積)不斷推陳出新，由單層發(fā)展成多層、千層、復(fù)合涂層，現(xiàn)在又發(fā)展成納米涂層；涂層的材料，從TiN發(fā)展為Al2O3、TiC、ZrO2、等，根據(jù)加工的要求，為提高耐高溫的性能，又發(fā)展了TiCN、TiAlN、TiSiN、CrSiN等。為了減少摩擦力，采用軟涂層，如沉積MoS2，又如德國(guó)Guehring公司采用的Molyglide，這種涂層就是以MoS2為主的，它能減少切削中的摩擦系數(shù)。當(dāng)然這要根據(jù)被加工件的特點(diǎn)，分別地應(yīng)用在所需的加工上。現(xiàn)在涂層技術(shù)又發(fā)展到了超硬涂層(類金剛石、金剛石、立方氮化硼)，更使切削加工的范圍拓寬。特別值得提到的是薄膜涂層發(fā)展成為厚膜，它不同于天然金剛石，具有各向同性，現(xiàn)在已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到應(yīng)用，部分取代了天然金剛石。現(xiàn)在也已經(jīng)解決了大顆粒單晶金剛石的合成技術(shù)，這些變化對(duì)我國(guó)的影響非常深遠(yuǎn)，我國(guó)已經(jīng)是世界合成金剛石產(chǎn)量最多的國(guó)家，這有利于我國(guó)發(fā)展高效加工技術(shù)。 
         
    為了適應(yīng)高效高速加工，輔助工具也是十分重要的手段，例如原來(lái)的組合夾具在機(jī)械加工中心的應(yīng)用中，為了提高其強(qiáng)度，已經(jīng)從槽系發(fā)展成為孔系。目前比較典型的是EROWA和3R組合工具的應(yīng)用，已經(jīng)從電加工，發(fā)展到機(jī)械加工中心上，不僅加快了節(jié)奏，更重要的是達(dá)到了高精度，這些工具從原來(lái)的模具電加工發(fā)展到了切削加工領(lǐng)域。在帶柄的切削工具方面所需的刀柄，也在配合高效率、高精度切削加工的過(guò)程中發(fā)展了新型的結(jié)構(gòu)，例如液壓的、塑料的，現(xiàn)在又廣泛采用熱裝的刀柄，其夾緊的精度明顯提高，達(dá)到2～3μm。現(xiàn)在這種裝置已經(jīng)成熟，例如德國(guó)的ZOLLER公司已經(jīng)將這樣的裝置直接安裝在對(duì)刀儀上，說(shuō)明此項(xiàng)技術(shù)又向前推進(jìn)了一步。工具的進(jìn)步為高效加工提供了有力的支持。