1 引言
    在信息技術(shù)等高新技術(shù)的帶動下，機(jī)械加工技術(shù)進(jìn)入了“高速、高效、智能、復(fù)合、環(huán)保”的發(fā)展新階段，出現(xiàn)了高速(效)切削、近凈成形、柔性化加工、五軸加工、復(fù)合加工機(jī)床、網(wǎng)絡(luò)制造、綠色制造等新的制造技術(shù)及裝備，為制造業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品、提高加工效率和加工質(zhì)量、降低制造成本、縮短交貨周期、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、降低能源和資源消耗發(fā)揮了重要的作用。在上述新加工工藝及裝備中，切削加工的新技術(shù)及刀具以其重要的基礎(chǔ)地位以及應(yīng)用面廣、實用化程度高、見效快、成效顯著等特點(diǎn)，其進(jìn)展尤為突出，成為當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)中的亮點(diǎn)，對制造業(yè)的發(fā)展和制造技術(shù)的進(jìn)步起到了十分重要的作用。 
    在高新技術(shù)的帶動和制造業(yè)發(fā)展的影響下，當(dāng)代切削技術(shù)的進(jìn)步和刀具工業(yè)的變化顯現(xiàn)出質(zhì)的飛躍。例如，作為現(xiàn)代切削技術(shù)顯著特征的高速切削，它的問世及實用化是制造技術(shù)在信息技術(shù)等高新技術(shù)的帶動下和數(shù)控加工技術(shù)全面進(jìn)步的基礎(chǔ)上所達(dá)到的切削新水平，切削速度5～10倍的提高，以至于在用硬質(zhì)合金刀具加工某些材料時，可達(dá)到的切削速度已超過了切削機(jī)理變化的臨界點(diǎn)，切削溫度隨切削速度的提高而降低。因此，代表著一種新的切削工藝的誕生，標(biāo)志著切削加工進(jìn)入了一個新的階段。 
    在切削技術(shù)取得階段性發(fā)展的同時，也帶動著刀具工業(yè)的快速發(fā)展。為適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的需要，刀具工業(yè)的內(nèi)涵、作用、地位也發(fā)生了重大的變化。從單純的刀具產(chǎn)品生產(chǎn)、供應(yīng)，擴(kuò)大至新切削工藝的開發(fā)，及相應(yīng)的配套技術(shù)和產(chǎn)品的開發(fā)，并從單純刀具供應(yīng)商的地位上升至成為用戶企業(yè)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、降低制造成本的重要合作伙伴，顯示出一個新型刀具工業(yè)的雛形。 
    從時代變遷的高度來了解和認(rèn)識切削技術(shù)、刀具乃至刀具工業(yè)的發(fā)展和變化，對于正在建設(shè)制造強(qiáng)國的我國工業(yè)界具有重要的現(xiàn)實意義，將加強(qiáng)我們對發(fā)展我國切削技術(shù)的緊迫感和責(zé)任感。應(yīng)當(dāng)說，加快我國切削技術(shù)的發(fā)展和刀具工業(yè)的變革，還具有相當(dāng)?shù)木o迫性。 
    2 切削刀具實現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍
    在傳統(tǒng)的機(jī)械加工企業(yè)里，刀具曾長期被列入低值易耗品的管理范圍。這一方面反映出對刀具重要性的忽視，另一方面也是對當(dāng)時刀具產(chǎn)品技術(shù)含量低下的客觀反映。從上世紀(jì)70年代以來，隨著數(shù)控機(jī)床發(fā)展而發(fā)展起來的所謂“數(shù)控刀具”，*著切削刀具朝著三高一專(高效率、高精度、高可靠性和專用化)方向不斷發(fā)展，把傳統(tǒng)的刀具產(chǎn)品發(fā)展成為高附加值、高科技含量的產(chǎn)品。目前，在刀具材料、涂層技術(shù)、刀具結(jié)構(gòu)等方面所取得的進(jìn)展均屬于當(dāng)代材料、信息學(xué)科、計算機(jī)、微電子應(yīng)用技術(shù)的*新成果。 
    首先，是在刀具材料和涂層技術(shù)方面。刀具材料的現(xiàn)狀是：各種刀具材料的性能都有顯著提高，形成了每種刀具材料既有獨(dú)特的優(yōu)勢和使用范圍又相互取代補(bǔ)充的格局，使切削加工的各領(lǐng)域、各工序的效率和總體水平有顯著的提高。硬質(zhì)合金成為刀具的主要材料，出現(xiàn)了適用于做涂層基體的傾斜機(jī)能材料；適合做量大面廣的鉆頭、立銑刀、絲錐等通用刀具和IT產(chǎn)業(yè)微型刀具的細(xì)顆粒、超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金材料；這類硬質(zhì)合金的強(qiáng)度超過3000N/mm2，甚至達(dá)到4000N/mm2以上，為普通硬質(zhì)合金材料的1倍，從而擴(kuò)大了硬質(zhì)合金刀具的應(yīng)用范圍。近年來，涂層技術(shù)取得了重大的進(jìn)展，能針對刀具不同的加工對象及使用要求開發(fā)多種牌號，或復(fù)合多層、梯度結(jié)構(gòu)、納米結(jié)構(gòu)的涂層。*新的AlCrN涂層和TiN-Si3N4納米結(jié)構(gòu)涂層， 其涂層的硬度分別達(dá)到HV3200和HV4000，耐氧化溫度達(dá)到1100℃，顯著地提高了刀具的切削性能，是材料科技領(lǐng)域里的*新研究成果。又如已實用化的金剛石涂層和正在開發(fā)的CBN涂層都屬于高新技術(shù)的范疇。刀具材料和涂層技術(shù)的進(jìn)步，不僅提高了標(biāo)準(zhǔn)通用刀具的性能，而且也提高了齒輪滾刀、剃齒刀等精密復(fù)雜刀具的性能，為切削刀具性能的升級換代奠定了基礎(chǔ)。 
    其次，以可轉(zhuǎn)位刀具為代表的通用的車、銑和孔加工刀具及專用的、復(fù)合的、智能的刀具，其創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的性能、復(fù)合的功能、高的加工效率和精度也充分說明了刀具是現(xiàn)代科技的結(jié)晶。應(yīng)用在大批量流水生產(chǎn)線上的專用刀具其功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出普通刀具的概念， 它不僅能把多道工步組合在一道工序里，提高加工效率和精度，而且能和專用機(jī)床一起共同開發(fā)新的加工方法，還起到節(jié)省投資的效果。隨著復(fù)合加工數(shù)控機(jī)床的興起，出現(xiàn)了一刀多用的復(fù)合刀具或多功能刀具，減少換刀的次數(shù)，為發(fā)揮復(fù)合加工機(jī)床的優(yōu)勢起到了重要的作用。帶有光電傳感、測量和伺服補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的智能刀具，可根據(jù)測量的結(jié)果自動調(diào)節(jié)刀具的尺寸，分辨率達(dá)到0.002mm；一種在刀具里集成著3個加速度傳感器的銑刀，可實時采集切削過程的信息，經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)處理后，使機(jī)床始終保持在*佳狀態(tài)。 
    此外，眾所周知的HSK工具柄———機(jī)床與工具接口，是一項重大的技術(shù)創(chuàng)新。與傳統(tǒng)的7:24刀柄比較，不僅提高了刀具與機(jī)床連接的精度和剛性，而且作為一項錐柄裝夾定位的共性技術(shù)，其原理已被應(yīng)用到砂輪法蘭與主軸的連接及工具系統(tǒng)的連接中，對制造技術(shù)產(chǎn)生廣泛的影響。 
    如果把“數(shù)控刀具” 的概念理解為高科技含量、高性能刀具的話，那么，可以說，切削刀具已全面進(jìn)入了“數(shù)控刀具”的時代，使切削加工總體效率成倍提高。 
    3 切削技術(shù)向創(chuàng)新制造工藝的飛躍
    在制造業(yè)的發(fā)展中除了看到高性能刀具所產(chǎn)生的直接切削效果外，還可看到切削技術(shù)在創(chuàng)新工藝方面所產(chǎn)生的更大效果，這是當(dāng)今切削技術(shù)發(fā)展的重要特點(diǎn)， 也是切削技術(shù)進(jìn)入新時代的顯著特征。近幾年，不斷開發(fā)的新的切削技術(shù)，已成為推動制造業(yè)中裝備、模具制造業(yè)和汽車、航空航天等產(chǎn)業(yè)部門快速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。 
    在大批量生產(chǎn)的汽車工業(yè)里，汽車發(fā)動機(jī)主要零件的生產(chǎn)效率的提高尤為突出。這與汽車工業(yè)大量采用新切削加工方法分不開，如用整體硬質(zhì)合金鉆頭加工缸體孔系新工藝、用Si3N4陶瓷刀具或CBN刀具精鏜缸孔新工藝、金剛石銑刀高速銑削鋁合金缸蓋新工藝；又如曲軸的銑削工藝或車F車?yán)�工藝和變速箱淬硬齒輪內(nèi)孔硬鏜削工藝。這些新工藝不僅提高加工效率而且提高加工質(zhì)量，表1是上世紀(jì)從七八十年代至九十年代汽車工業(yè)加工精度提高的數(shù)字。
    表1           20世紀(jì)70～80年代   20世紀(jì)90年代  
    尺寸精度      IT7～I(xiàn)T8級         IT5～I(xiàn)T6級  
    圓度(mm)      0.015～0.020       0.005～0.010  
    同軸度(mm)    0.020～0.030       0.015～0.020  
    孔距精度(mm)  0.030～0.050       0,010～0.015  
    車銑加工表面粗糙度Ra(µm)  1.6～3.2  0.8～1.2 

    現(xiàn)代航空工業(yè)中用整體鋁合金的框架結(jié)構(gòu)作為飛機(jī)的構(gòu)件，加工時要從整塊鋁件上切除90%以上的材料，采用高速切削新工藝，切削速度可達(dá)到4000～7000m/min，進(jìn)給速度60～100m/min， 金屬切除率達(dá)6000cm3/min以上。 
    模具工業(yè)中用于加工敞開空間的模腔的高效切削成形新工藝及淬硬模具硬切削工藝，已取代了傳統(tǒng)的電火花成形工藝，大大地提高了加工效率，表面粗糙度可優(yōu)于Ra0.6µm，甚至達(dá)到鏡面的效果，大幅度地減少了模具拋光的工作量，縮短了模具的開發(fā)周期。圍繞著模具加工開發(fā)的多功能刀具、模腔粗加工插銑刀具和大進(jìn)給刀具等高效切削刀具及加工工藝，成為當(dāng)前模具工業(yè)快速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。 
    就在切削技術(shù)與工藝開發(fā)密切結(jié)合的過程中，創(chuàng)新的切削工藝帶動著刀具新產(chǎn)品的開發(fā)，創(chuàng)新的刀具又開拓著新的切削工藝，兩者緊密結(jié)合，相互促進(jìn)，把切削工藝帶入了一個良性發(fā)展的軌道和更高的層次。 
    4 刀具工業(yè)經(jīng)營理念的飛躍
    在切削技術(shù)快速發(fā)展的同時，刀具工業(yè)本身也發(fā)生了重大的變化，整個行業(yè)的功能不只是簡單地供應(yīng)“三高一專”的刀具產(chǎn)品和技術(shù)，而是作為制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中社會資源保障的一個子系統(tǒng)，直接承擔(dān)起推進(jìn)制造業(yè)切削技術(shù)進(jìn)步的重大任務(wù)和專業(yè)職責(zé)，也為切削技術(shù)和刀具的發(fā)展打開了更加廣闊的空間。在傳統(tǒng)的機(jī)械制造企業(yè)里，企業(yè)要投入大量的人力、物力，成立專門的機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)切削加工工藝，照料生產(chǎn)所需的刀具。但隨著制造業(yè)的發(fā)展， 針對具體的工件材料和加工工序，選擇一把適用的刀具(包括刀具材料、幾何參數(shù)、涂層的優(yōu)化搭配)和合理的切削參數(shù)的工作變得越來越復(fù)雜，是一項十分專業(yè)的工作，僅靠企業(yè)的“自我保障”能力已滿足不了企業(yè)提高切削加工水平的需要。為此，越來越多的企業(yè)開始把提高切削加工工藝、照料生產(chǎn)線上刀具的工作交給專業(yè)的工具制造商來做，通過專業(yè)化的刀具制造商，面向全球的資源，以更高的專業(yè)視野和優(yōu)化的配置，幫助企業(yè)提高切削加工的水平，從而產(chǎn)生更好的效果。針對用戶企業(yè)的這種需求，刀具制造商紛紛提出了為用戶“提供解決問題方案”的經(jīng)營理念。把為用戶“提高加工效率、降低制造成本”作為企業(yè)全部活動的宗旨，并在擴(kuò)大企業(yè)綜合實力或提高專業(yè)化程度方面做了大量的工作，從而把切削技術(shù)和刀具新品的開發(fā)既面向制造業(yè)主要工業(yè)部門的發(fā)展又針對個別用戶的需求， 緊密地與切削加工的一線實踐相結(jié)合，使刀具工業(yè)深深地扎根于制造業(yè)的沃土之中，成為刀具工業(yè)發(fā)展和創(chuàng)新切削技術(shù)取之不盡的源泉。在這種背景下，刀具制造商推出新產(chǎn)品和新技術(shù)的速度明顯加快，產(chǎn)品更新或補(bǔ)充的速度每年可達(dá)10%～20%，每推出一種新牌號通�？商岣咔邢餍�率50%。國外某刀具公司稱：在該公司的總銷售額中60%為開發(fā)不到5年的產(chǎn)品，開發(fā)不到3年的產(chǎn)品占35%，說明在實踐中建立起來的科學(xué)的經(jīng)營理念和企業(yè)宗旨，抓住了切削技術(shù)的實質(zhì)，符合刀具工業(yè)自身發(fā)展的規(guī)律。 
    在這個過程中，刀具工業(yè)完成了對自身價值在認(rèn)識上和實踐上的飛躍，刀具制造商不只是刀具實物的生產(chǎn)者和銷售商，意識到在新的形勢下，必須自覺成為推動制造業(yè)發(fā)展和制造技術(shù)進(jìn)步的重要的專業(yè)化社會資源。觀念的變化產(chǎn)生了巨大的物質(zhì)力量，推動刀具工業(yè)更快的發(fā)展，正在塑造出一個全新的刀具工業(yè)。 
    5 結(jié)語
    今天，從世界范圍看，刀具、切削技術(shù)和刀具工業(yè)都取得了很大的進(jìn)展，實現(xiàn)了各自的飛躍，顯示出傳統(tǒng)的刀具工業(yè)正在消亡，新型的刀具工業(yè)以其強(qiáng)大的生命力已出現(xiàn)在制造業(yè)的各個領(lǐng)域，正在推動著制造業(yè)中裝備制造、汽車、航空航天、模具等工業(yè)部門的發(fā)展。我國要走完新型工業(yè)化的歷史階段，必須發(fā)展制造業(yè)，并優(yōu)先發(fā)展裝備制造業(yè)，就必須對制造技術(shù)中的切削技術(shù)有足夠的重視。一方面，我國的制造業(yè)要充分利用國內(nèi)外切削技術(shù)現(xiàn)有的成果，利用后發(fā)優(yōu)勢，實現(xiàn)跨越式發(fā)展；另一方面，國家要大力扶植我國民族的刀具工業(yè)的發(fā)展，迅速縮小與工業(yè)發(fā)達(dá)國家刀具工業(yè)的差距，承擔(dān)起建設(shè)制造強(qiáng)國的歷史重任。