制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。現(xiàn)在中國已經(jīng)成為世界加工場涯贝，可是我國制造業(yè)的人均勞動生產(chǎn)率與美列充、歐、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)相比還有很大的差距跃呛，只為歐频咨、美、日等發(fā)達(dá)地區(qū)和國家的二十分之一左右秦砌。根據(jù)中國機(jī)床工業(yè)年鑒提供的數(shù)據(jù)埃账，我國工具行業(yè)2004年全員勞動生產(chǎn)率為人民幣39,366元，人均利潤6,750元梨脖。遠(yuǎn)低于國外工具企業(yè)上百萬元人民幣的年人均勞動生產(chǎn)率厦绪。刀具和切削技術(shù)落后是機(jī)械制造業(yè)勞動生率低下的重要原因之一。為了把我國從制造大國變成制造強(qiáng)國屎螟，中國刀協(xié)從中國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)逛镶、建設(shè)制造強(qiáng)國”的宏偉目標(biāo)。

　　當(dāng)前切削刀具及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展日新月異疗韵，近年來在數(shù)控技術(shù)和刀具技術(shù)的共同推動下切削加工進(jìn)入了高速切削的階段兑障。近年刀具材料和涂層技術(shù)有了很大的發(fā)展，如PCD蕉汪、CBN超硬刀具和陶瓷刀具的使用范圍不斷擴(kuò)大流译，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。近二十年來切削速度提高了5至10倍，生產(chǎn)效率提高了50%至一倍福澡。高速切削有一個特點(diǎn)叠赦，就是當(dāng)切削速度上升到一定程度時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，同時由于切屑帶走了大部分熱量甚至工件的溫升也會減小革砸。不過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)材料中才能觀察到除秀。高速切削還適用于硬切削、干切削和重切削算利，是提高切削效率的有效手段册踩。

　　現(xiàn)代加工中刀具費(fèi)用一般只占制造成本的3~4%，但它對總制造成本的影響卻要大得多效拭。計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時代機(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)行成本控制囤檐，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)甜湾。有人計(jì)算過生產(chǎn)效率提高20%膊护，制造成本降低15%，現(xiàn)在多數(shù)企業(yè)都算過這筆帳了曙早，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)成本色矿，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)：材料邻冷、涂層和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新决癞。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妆跌。刀具的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新也是提高切削效率的有效手段榴廷。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证账、鏜孔和端面倒角等钢战。曲軸加工的工藝進(jìn)步更具有說服力，曲軸車?yán)兜陌l(fā)明成十倍地提高了曲軸加工效率〕猓現(xiàn)在又出現(xiàn)了效率更高的曲軸高速銑刀弟头，一次走刀就可完成七個主軸頸的加工。東風(fēng)汽車公司量刃具廠已經(jīng)成功地為國內(nèi)汽車廠開發(fā)了曲軸車?yán)逗透咚巽姷恫⒊晒τ糜谏a(chǎn)涉茧。上世紀(jì)八九十年代成都工具研究所在涂層赴恨、材料的單項(xiàng)技術(shù)都不占優(yōu)勢的情況下，憑借自主知識產(chǎn)權(quán)的刀具設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)伴栓，加上涂層伦连、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)了對國外知名企業(yè)的一次成功超越钳垮。還有許多例子都說明刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新往往更能有效地提高切削效率惑淳。要提高切削效率不能只盯著用最好的(也常常是最貴的)刀具來進(jìn)行高速切削。在目前我們刀具材料和涂層技術(shù)與國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歧焦。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)高速切削移斩，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題：一是切削效率提高的效果被大量的非切削時間所大大沖淡倚舀，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)叹哭。日本MARZAK公司說他們的加工中心只有百分之三十的時間在為公司創(chuàng)造效益忍宋。東方汽輪機(jī)廠進(jìn)口瑞士加工中心上自動記錄的切削時間也只有30%左右将囱。切削技術(shù)在不斷發(fā)展，人們的認(rèn)識在不斷深化：在提高加工效率的努力中只靠高性能的刀具是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的移良，通過切削應(yīng)用技術(shù)提高切削生產(chǎn)效率的潛力還很大挖榜。

　　切削過程十分復(fù)雜，加上切削過程受大量隨機(jī)因素的影響很難簡單地用一些公式和定理準(zhǔn)確地描述辰稽。但金屬切削作為一門傳統(tǒng)技術(shù)是有其自身規(guī)律并可以把握的挣傻，關(guān)鍵是要用好用活切削技術(shù)解決實(shí)際問題。配合中國刀協(xié)20工程我們請工具行業(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)”教材爷瓜。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)知識和最新發(fā)展棵欧，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。

　　前面說過要進(jìn)一步提高切削加工效率只靠先進(jìn)刀具是不夠的享偎。我們還應(yīng)該掌握和運(yùn)用與切削過程相關(guān)的技術(shù)运荸，全面提高生產(chǎn)效率。

　　今年5月在廈門舉行的2005中國刀協(xié)工作會議上漏匹，東方汽輪機(jī)廠介紹了綜合運(yùn)用切削應(yīng)用技術(shù)吩擒，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)刀具硫朦，僅推廣可轉(zhuǎn)位刀具就提高生產(chǎn)效率30%贷腕。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發(fā)先進(jìn)刀具咬展，還對老式設(shè)備進(jìn)行改造以使用先進(jìn)刀具來提高生產(chǎn)效率泽裳。最近他們又對全廠工藝配置進(jìn)行了優(yōu)化、加強(qiáng)管理破婆、進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程和切削過程的計(jì)算機(jī)模擬等手段進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率涮总。用王政總工藝師的話說是“向另外70%的時間要效益”。減少非切削時間的手段還很多荠割，比如機(jī)外調(diào)刀妹卿、快速換刀、隨機(jī)測量蔑鹦、多工位加工夺克、設(shè)置裝卸工位、采購可靠性高的設(shè)備減少維修停機(jī)時間等等。

　　既要采用先進(jìn)刀具铺纽，同時還要通過管理和應(yīng)用相關(guān)技術(shù)優(yōu)化整個加工過程柬帕，實(shí)現(xiàn)高效加工是最近切削理念的第三個進(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”诫瑞。我們曾提到好設(shè)備上用焊接刀具是不匹配秃囚，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)口刀具價格不堪重負(fù)的呼聲喘玄。怎么辦测佣？我們的建議是：進(jìn)行刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，改善刀具使用條件蝗悼，合理選用刀具材料和涂層忽件，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出募。經(jīng)過多年的建設(shè)和技術(shù)改造涌俘，一批國有、副分之和民營刀具企業(yè)已開發(fā)出系列性能優(yōu)良的硬質(zhì)合金材料和涂層刀具蒂扇，可以供加工企業(yè)按照具體情況合理地選用昔永。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)效率的有效手段喝暂。說得更明確一點(diǎn)就是不要只盯著用最好的刀具這一條道缺钓，當(dāng)前更要重視切削應(yīng)用技術(shù)向70%的時間要效率。

　　現(xiàn)在國內(nèi)轎車生產(chǎn)蹈垢、模具制造慷吊、航空航天等領(lǐng)域還大量使用進(jìn)口刀具。我國在材料曹抬、涂層的基礎(chǔ)技術(shù)和刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新上與國外還有較大差距溉瓶，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)這個重要領(lǐng)域谤民，無形中就夸大了我們在切削技術(shù)上與國外的差距堰酿。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)入手张足，在刀具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新上下功夫触创，學(xué)會用好引進(jìn)和自行開發(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为牍，加快趕超世界先進(jìn)水平哼绑。

　　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

　　如果需要達(dá)到高效高速加工，切削工具是另外一個重要的因素碉咆。當(dāng)前切削工具材料的發(fā)展抖韩，對加工的需要創(chuàng)造了比較好的條件浇沧，除了高速鋼、硬質(zhì)合金以外豹炊，陶瓷坏扣、金屬陶瓷、超硬材料的發(fā)展起到了重要的作用遂报。特別是陶瓷则徒、超硬材料，對高效高速加工的發(fā)展提供了有力的支持瞳弱。更值得提及的是冠幕，1955年美國GE公司用高溫、高壓合成超硬材料取得成功框嫁，促使切削領(lǐng)域發(fā)生了重大變化庶化。在這個基礎(chǔ)上，很快出現(xiàn)了PCD形炬、PCBN，為難加工材料的切削部爱、干切削亏吝、硬切削、超精密切削等的加工創(chuàng)造了條件盏混。

　　在切削加工的另一個方面荧呐，就是表面技術(shù)在切削工具上的應(yīng)用篮绰，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)展成多層吏颖、千層、復(fù)合涂層震蒋，現(xiàn)在又發(fā)展成納米涂層瞬场；涂層的材料，從TiN發(fā)展為Al2O3句喜、TiC预愤、ZrO2、等咳胃，根據(jù)加工的要求植康，為提高耐高溫的性能，又發(fā)展了TiCN展懈、TiAlN销睁、TiSiN、CrSiN等停柬。為了減少摩擦力累筋，采用軟涂層鹤鲤，如沉積MoS2，又如德國Guehring公司采用的Molyglide订淑，這種涂層就是以MoS2為主的枷辫，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)搁排，分別地應(yīng)用在所需的加工上”史浚現(xiàn)在涂層技術(shù)又發(fā)展到了超硬涂層(類金剛石、金剛石占窥、立方氮化硼)学虑，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)展成為厚膜唆海，它不同于天然金剛石欲炉，具有各向同性，現(xiàn)在已經(jīng)在國內(nèi)外得到應(yīng)用赞季，部分取代了天然金剛石±⒉叮現(xiàn)在也已經(jīng)解決了大顆粒單晶金剛石的合成技術(shù)，這些變化對我國的影響非常深遠(yuǎn)申钩，我國已經(jīng)是世界合成金剛石產(chǎn)量最多的國家次绘，這有利于我國發(fā)展高效加工技術(shù)。

　　為了適應(yīng)高效高速加工撒遣，輔助工具也是十分重要的手段邮偎，例如原來的組合夾具在機(jī)械加工中心的應(yīng)用中，為了提高其強(qiáng)度义黎，已經(jīng)從槽系發(fā)展成為孔系禾进。目前比較典型的是EROWA和3R組合工具的應(yīng)用，已經(jīng)從電加工廉涕，發(fā)展到機(jī)械加工中心上泻云，不僅加快了節(jié)奏，更重要的是達(dá)到了高精度火的，這些工具從原來的模具電加工發(fā)展到了切削加工領(lǐng)域壶愤。在帶柄的切削工具方面所需的刀柄，也在配合高效率馏鹤、高精度切削加工的過程中發(fā)展了新型的結(jié)構(gòu)涮饱，例如液壓的、塑料的牵蠢，現(xiàn)在又廣泛采用熱裝的刀柄常择，其夾緊的精度明顯提高，達(dá)到2～3μm〔址瑁現(xiàn)在這種裝置已經(jīng)成熟笆赤，例如德國的ZOLLER公司已經(jīng)將這樣的裝置直接安裝在對刀儀上购狈，說明此項(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粮唯。

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