一、先進制造技術(shù)發(fā)展階段與思考
　　
　　1、當我們進入21世紀的時候，從世界范圍觀察，我們正處在先進制造技術(shù)空前快速發(fā)展的時期。由于數(shù)控機床（NC）的問世，發(fā)展一系列數(shù)控加工技術(shù)，如加工中心（MC）、柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）、甚至出現(xiàn)了與傳統(tǒng)機床完全不同的虛擬軸機床（又稱六條腿機床），和與機床同時相輔相成發(fā)展起來的高速加工新技術(shù)、新刀具、新工藝的緊密結(jié)合，使機械加工中的勞動強度大大降低，輔助時間大大縮短，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率大大提高，成為制造業(yè)乃至全球經(jīng)濟的發(fā)展起到巨大的推動作用。以美國為例，制造業(yè)在美國被譽為產(chǎn)出最多的經(jīng)濟部門，在90年代為美國國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）增長的貢獻達到29%。
　　
　　2、今天，大力發(fā)展數(shù)控加工技術(shù)及裝備，已成為世界各國政府的戰(zhàn)略決策，用數(shù)控裝備武裝現(xiàn)代工業(yè)和改造傳統(tǒng)工業(yè)也成為世界各國制造業(yè)發(fā)展方向。在90年代后期如德、日、美、意四國的機床產(chǎn)值數(shù)控化率已達到51.75%以上。數(shù)控機床已成為當今制造技術(shù)的主要裝備，數(shù)控加工技術(shù)成為先進制造技術(shù)的主流，開創(chuàng)著整個現(xiàn)代制造業(yè)的新時代。黨的十六大明確指出：“大力振興裝備制造業(yè)”。新中國的裝備制造業(yè)經(jīng)過幾代人的前仆后繼，尤其是20多年的改革開放和現(xiàn)代化建設，已經(jīng)建立起比較完整、獨立的工業(yè)體系，具有了一定的物質(zhì)技術(shù)基礎，總體生產(chǎn)規(guī)模已居世界第四位。許多經(jīng)濟學家預測，中國將成為繼英國、美國、日本后的又一個“世界工廠”和“制造大國”。
　　
　　3．應當清醒地看到，我們雖然有了舉世公認的飛速發(fā)展，但與日新月異的世界制造業(yè)發(fā)展相比，無論在市場競爭力，產(chǎn)品水平和發(fā)展后勁上仍存在較大差距。僅就我國目前切削加工整體水平與先進工業(yè)國家相比相差20年，相當一部分生產(chǎn)企業(yè)還較普遍采用焊接式刀具，或幾十年一貫制的老工藝方法，這些都需要我們急待解決。為了促進生產(chǎn)力的發(fā)展，增強企業(yè)競爭力，我們只有抓住機遇，迎接挑戰(zhàn)，更新觀念，引進創(chuàng)新，大力推廣和采用新技術(shù)、新工藝、新材料，才能與時俱進改變我們的落后面貌。
　　
　　二、高速加工（高速切削）發(fā)展的必然趨勢
　　
　　1、首先回顧百年來切削發(fā)展史：1900年當時的刀具材料為碳素工具鋼，如果加工一根直徑φ100mm，長500mm的碳鋼軸件，需要100分鐘才能完成，而在2000年的今天，刀具材料為硬質(zhì)合金涂層刀具和立方氮化硼刀具，加工上述同樣一根軸，僅需要一分鐘完成，切削效率提高100倍。充分說明機床和刀具技術(shù)發(fā)展到一個新的階段。切削加工（含磨削）不僅現(xiàn)在而在整個21世紀仍是機械制造業(yè)的主導加工方法，絕大部分機械零件需機械加工完成。目前切削加工約占整個機械加工工作量的95％，據(jù)有關(guān)專家估計，21世紀的切削加工仍將占機械加工的90％以上，因此提高切削加工水平仍然是一個重要的研究課題。
　　
　　2、提高切削效率首先要求機床不斷更新?lián)Q代，高速主軸采用陶瓷軸承，液體靜壓軸承、空氣靜壓軸承、磁浮軸承后，其主軸轉(zhuǎn)速可達10000－50000轉(zhuǎn)／分；小型機床可達100000轉(zhuǎn)／分。進給速度：滾珠絲杠可達40－60米／分，直線電機可達90－120米／分?？梢钥闯鲚o助運動已達到了主運動的水平，為高速加工創(chuàng)造了最重要的保證條件。再加上刀具新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)的不斷研究創(chuàng)新，從而使切削加工進入了高速加工，即新一輪的高速與超高速切削發(fā)展新階段，與50年前的高速切削水平有了一個質(zhì)的飛躍。
　　
　　3、目前國際上對高速加工尚無統(tǒng)一定義。有兩種提法：一種是以切削速度在1000米/分以上稱為高速加工。另一種從被加工材料和刀具材料兩個方面考慮，即切削速度與進給速度高于常規(guī)值的5――10倍的加工方法稱為高速加工。舉例如下：
　　
　　銑削：CBN銑削鑄鐵、切削速度可達1000－2000米／分。
　　
　　PCD銑削鋁合金、切削速度可達4000－7000米／分。
　　
　　車削：氮化硅陶瓷車削灰鑄鐵、切削速度可達500－700米／分。
　　
　　CBN車削淬火鋼（HRC60），切削速度可達100－200米／分。
　　
　　CBN車削鑄鐵剎車盤，切削速度可達700－1000米／分。
　　
　　鉆削：整體硬質(zhì)合金鉆頭鉆灰鑄鐵，切削速度可達100米／分。
　　
　　攻螺紋：鈷高速鋼絲錐（M14×1.5）加工可鍛鑄鐵，切削速度可達61米／分。
　　
　　滾齒：硬質(zhì)合金滾刀加工16MnCr5，切削速度可達350米／分。
　　
　　金屬陶瓷滾刀加工16MnCr5，切削速度可達600米／分。
　　
　　4、高速加工的機理：早期有薩洛蒙“采用較高的切削速度”理論，在1931年曾獲德國專利，文中指出：“在一定的切削速度（比常規(guī)加工高5-10倍）下，在切削刃處的切屑去除溫度將會開始降低……”“這種高速加工將……提高生產(chǎn)率。”對于鋼鐵這種溫度降低程度較小，對于鋁和其它非金屬材料這種溫度降低程度較高。實踐證明：高速加工與常規(guī)加工相比，有許多突出的優(yōu)點：①單位時間的材料切除率可增加3－6倍；②切削力可降低30％以上，尤其是徑向切削力的大幅度減少，特別有利于薄壁細筋件（如航空、航天）的高速精密加工；③95－98％的切削熱被切屑帶走，工件可基本保持冷態(tài)；④高速加工時機床的激振頻率特別高，遠離“機床－刀具－夾具－工件”工藝系統(tǒng)的固有頻率，切削平穩(wěn)振動小，能加工出非常光潔、精密的零件，例如高速銑削高速車削?？蛇_到磨削水平；⑤由于切屑是在瞬間被切離工件，工件表面的殘余應力非常小，這對航空航天工業(yè)產(chǎn)品有特殊重要的意義。
　　
　　5、高速加工是一個系統(tǒng)工程，不是一種簡單的高切削速度加工。高速加工新工藝，包括：軟切削、硬切削、干切削、大走刀切削等。其中硬切削（切淬硬鋼件），干切削（無冷卻液）為代表，國際上提出了綠色機械加工的新概念。傳統(tǒng)機械加工主要有三個缺陷：①資源利用率不高；②對環(huán)境污染大；③損害人體健康。70年代以來，隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，地球環(huán)境日趨惡化、據(jù)統(tǒng)計造成環(huán)境污染物有70％以上來自制造業(yè)，由于人們對環(huán)境意識的加強、對清潔生產(chǎn)和綠色制造提出了新的要求。目前德國有8％的企業(yè)采用干切削，預計今后5年內(nèi)將有20％的企業(yè)采用干切削。美國和歐洲一些公司加工閘輪和印刷機零件，采用干切削加工鑄件鋼件都非常成功。總的發(fā)展趨勢很快，但孔加工的干切削還是個瓶頸，不少專家學者花力氣研究，采用空氣射流冷卻、液氮射流冷卻、噴霧冷卻等方法，初步取得了成效。
　　
　　6、20世紀80年代以來，我國相繼從德、美、法、日等國引進多條較先進的轎車數(shù)控生產(chǎn)自動線，使我國的轎車工業(yè)得到空前發(fā)展。較典型的是來自德國的一汽――大眾捷達轎車和上海大眾桑塔納轎車自動生產(chǎn)線，處于國際20世紀90年代中期水平。其中應用了較實用的高速加工技術(shù)，其刀具材料的選用以超硬材料為主的高性能刀具材料，使銑削速度達2200米/分，鉆與鉸削速度達80-240米/分，車削速度達200米/分以上，拉削速度達10-25米/分，剃齒速度達170米/分。孔加工采用多刃復合刀具，并以鉸擠削替代磨削和精密鏜削，在一次往復走刀中完成外元、端面、內(nèi)孔的精加工，刀具轉(zhuǎn)速達3000轉(zhuǎn)/分，走刀速度達1.5-3米/分，精度可達5-7級，表面粗糙度值達Ra 0.7μm。從中可部分了解到世界高速加工技術(shù)的概貌和發(fā)展趨勢。
　　
　　三、充分認識刀具在切削加工中的重要性
　　
　　1、在機械加工中，金屬切削機床和刀具作為切削加工的基礎工藝裝備，刀具被稱為機床的“牙齒”和“孿生兄弟”，無論是什么樣的金屬切削機床，都必須依靠這個“牙齒”才能發(fā)揮作用，離開這個“孿生兄弟”則一事無成。刀具性能和質(zhì)量直接影響到數(shù)百萬臺機床生產(chǎn)效率的高低和加工質(zhì)量的好壞，直接影響到整個機械制造工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟效益。所以說：“企業(yè)的紅利在刀刃上”，這是國外企業(yè)家的切身體會。古人云：“工欲善其事，必先利其器”，現(xiàn)代人說：“磨刀不誤砍柴功”，“把勁使在刀刃上”，這些都是我國勞動人民在長期的生產(chǎn)實踐活動中的經(jīng)驗總結(jié)。
　　
　　2、現(xiàn)實生產(chǎn)說明“刀具雖小、潛力無窮”。如粗加工一根20萬千瓦發(fā)電機轉(zhuǎn)子軸，凈重30噸，鍛件毛坯60－70噸，廢切屑占了毛重50％以上，如果沒有一把高效刀具是不行的。又如精加工一個重型精密大齒輪，沒有一把80萬元的高性能高精度的滾刀也是不行的。國際上一位切削與機床方面的權(quán)威他對切削刀具的作用作了如下論說：“改進刀具對降低切削成本比其它任何單一過程的改變更具有潛力。合理地選擇和應用現(xiàn)代切削刀具是降低生產(chǎn)成本，獲得主要經(jīng)濟效益的關(guān)鍵?！庇忠晃幻绹鴮＜襈.茲拉丁說：“一臺價值25萬元美元的NC機床，其效率的發(fā)揮在很大程度上取決于一把價值30美元立銑刀的性能”。所以常聽西方企業(yè)家說：“刀刃下生利”。
　　
　　3、現(xiàn)代科技水平的提高，設備更新?lián)Q代速度越來越加快，10至15年換一代，在這樣短期內(nèi)賺回設備投資并創(chuàng)造出利潤，就要投資研究改進依靠刀具挖潛。據(jù)有關(guān)資料表明：刀具費用占制造成本2.4－4％，但它卻直接影響占制造成本里邊20％的機床費用和38％的人工費用。還有一種算法：機床與刀具投入比為9∶1到7∶3。只要刀具投資到位，切削速度和進給速度每提高15-20%可降低制造成本10-15%。所以買機床的同時，一定考慮配置好的刀具，才能高效運轉(zhuǎn)。還有，要做到三個耐用度（即最大生產(chǎn)率，最低成本和最大利潤率）要知道會把握，真正把錢花在刀刃上，生產(chǎn)上才能解渴。問題是人們的觀念跟不上，認為機床是固定資產(chǎn)、刀具是消耗品。造成“驢不死，不下磨”，“舍得花錢買先進設備低效率運轉(zhuǎn)，舍不得花錢買先進刀具高效挖潛”的怪現(xiàn)象。這是阻礙生產(chǎn)力發(fā)展的“絆腳石”和“攔路虎”。
　　
　　4、我國數(shù)控機床使用率低的原因：國外數(shù)控機床在兩班制工作下開動率達到60－70％，但國內(nèi)許多用戶往往只能達到20－30％，其原因：①用戶盲目選購數(shù)控機床，致使“貨不對路”；②數(shù)控機床有關(guān)技術(shù)人員綜合素質(zhì)低；③編程效率低；④維修時間長、維修工作跟不上；⑤數(shù)控機床的工作環(huán)境差距（電壓波動大、環(huán)境溫度、濕度變化及強電磁干擾等）；⑥數(shù)控機床管理水平低，生產(chǎn)技術(shù)準備工作滯后；⑦特別強調(diào)指出的是機床與刀具技術(shù)含量不匹配，“先進的機床、落后的刀具”，不懂得“門當戶對”，“好馬配好鞍”，“大材小用”使用不合理，設備潛力沒有充分發(fā)揮出來，也是造成巨大浪費的重要原因。
　　
　　四、刀具新材料的應用
　　
　　1、目前各類切削刀具材料應用的構(gòu)成比，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料，今天大部分切屑是用涂層或末涂層硬質(zhì)合金刀具切除的；即高速鋼刀具大約占全部刀具費用的65％，所切除的切屑僅占總切屑量的28％。而涂層或末涂層硬質(zhì)合金刀具大約占全部刀具費用的33％，所切除的切屑卻占總切屑量的68％。而超硬刀具（立方氮化硼、金剛石）所占全部刀具使用面比例則很少，僅占1－3％，今后隨著高速加工的發(fā)展趨勢，硬切削、干切削的增加，這個比例將會大幅度提高。下面重點介紹的適用于高速切削的刀具材料主要有涂層刀具、金屬陶瓷（TiCN基硬質(zhì)合金）刀具、陶瓷刀具、立方氮化硼（CBN）和聚晶金剛石（PCD）超硬刀具等。
　　
　　2、涂層刀具材料：有物理涂層（PVD）和化學涂層（CVD）兩種，就是在刀具基體上涂覆金屬化合物薄膜，以獲得遠高于基體的表面硬度和優(yōu)良的切削性能?？稍诟咚黉?、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、陶瓷、金剛石等材料上單涂層或多涂層，也可以由幾種材料復合涂層。涂層厚度為7-10μm，一般1-3層，德國瓦特公司涂200層。涂層材料主要有氮化鈦（TiN）、碳氮化鈦（TiCN）氮化鋁鈦（TiAIN），碳氮化鋁鈦（TiAICN）等，其中TiAIN在高速切削中性能優(yōu)異，其最高工作溫度可達800OC。近年來相繼開發(fā)的一些新型PVD硬涂層材料，如CBN、氮化碳（CNx）、Al2 O 3氮化物（TiN/NbN、TiN／VN）等，在高溫下具有良好的熱穩(wěn)定性，十分適合于高速切削。金剛石涂層刀具主要適用于加工有色金屬。此外，最新開發(fā)的納米涂層刀具材料，在高速切削中也具有廣闊的應用前景，如日本住友公司已開發(fā)出納米TiN/AIN復合涂層銑刀片，涂層共達2000層，每層涂層厚度為2.5μm。通常涂層刀具的壽命可比未涂層刀具提高2-5倍。
　　
　　3、金屬陶瓷刀具材料；金屬陶瓷具有較高的室溫硬度，高溫硬度及良好的耐磨性。金屬陶瓷材料主要包括高耐磨性TiC基硬質(zhì)合金（TiC+Ni或Mo），高韌性TiC基硬質(zhì)合金(Tic+TaC+WC),強韌TiN基硬質(zhì)合金（TiCN+NbC）等。金屬陶瓷刀具可在300－500米／分的切削速度范圍內(nèi)高速精車鋼和鑄鐵。其加工表面粗糙度低切削效率和刀具耐用度高。有資料表明；金屬陶瓷刀具可以刃磨出大前角（γ0=20°-25°）的銀白屑車刀銑刀，說明它的韌性和強度比陶瓷材料有很大的提高。
　　
　　4、陶瓷刀具材料：具有更高的硬度，紅硬性和耐磨性，其缺點是脆性大，受沖擊載荷能力差，這也是幾十年來人們不斷對其改進的重點。陶瓷刀具材料主要有氧化鋁基和氮化硅基兩大類，是通過在氧化鋁和氮化硅基中分別加入碳化物、氮化物、硼化物、氧化物等得到的，此外還有多相陶瓷材料。目前國外開發(fā)的氧化鋁基陶瓷刀具約有20余個品種，約占陶瓷刀具總量2／3；氮化硅基陶瓷刀具約有10余個品種，約占陶瓷刀具總量的1／3。陶瓷刀具可在200－1000米／分的切削速度范圍內(nèi)高速切削軟鋼材（如A3鋼）、淬火鋼、鑄鐵及其合金鋼等，其刀具耐用度為硬質(zhì)合金刀具的10倍以上。
　　
　　5、立方氮化硼（CBN）刀具材料：CBN刀具具有極高的硬度及紅硬性，是高速精加工或半精加工淬火鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金等的理想刀具材料。由于CBN刀具加工高硬度零件時可獲得良好的加工表面粗糙度，因此采用CBN刀具切削淬火鋼可實現(xiàn)“以切代磨”。由于CBN刀坯價格較高又考慮重磨等因素，一般是在可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的一個角上鑲焊上一塊CBN刀坯，刃磨出一個刀尖。研究證明，采用純CBN材料制成的刀具在許多情況下并不能獲得最佳加工效果，為此，國外已開發(fā)出各種成分配比的CBN刀片及CBN＋金屬陶瓷復合刀片，根據(jù)不同的加工用途，刀片中的CBN含量也相應變化。如：50％CBN含量的刀片，適于加工連續(xù)切削淬硬鋼（45－65HRC），80－90％CBN含量的刀片，適于高速切削鑄鐵（V＝500－1000米／分）或連續(xù)重載切削淬火鋼（45－65HRC）。用聚晶方法得到的聚晶立方氮化硼（PCBN）刀片的硬度高達3500-4500HV，可耐1300-1500℃高溫，已成為高速切削淬硬鋼的首選刀具。
　　
　　6、聚晶金剛石（PCD）刀具材料；PCD材料具有高硬度、高耐磨性、高導熱性及低磨擦系數(shù)等特點，PCD刀具可實現(xiàn)有色金屬及耐磨非金屬材料的高速、高精度、高穩(wěn)定性加工。如采用鋁基體刀盤φ100、六齒高速銑刀的最高切削速度可達7000米／分。PCD顆粒的大小對刀具影響較大，如：PCD粒徑為10－25μm的PCD刀具適于切削加工Si含量≥12％的鋁合金（切削速度V＝300－1500米／分）及硬質(zhì)合金；PCD粒徑為8－9μm的PCD刀具適于切削加工Si含量≤12％的鋁合金（切削速度V＝500－3500米／分）及通用非金屬材料；PCD顆粒徑為4－5μm的PCD刀具適于切削加工FRP、木材或純鋁等材料。
　　
　　此外，高性能高速鋼、粉末冶金高速鋼、整體硬質(zhì)合金等已成為制造滾刀、剃齒刀、插齒刀等齒輪刀具的主流刀具材料、可用于齒輪的高速切削，其切削速度可達150－180米／分，如再對其進行TiAIN涂層處理，則可應用于高速切削。
　　
　　五、刀具新結(jié)構(gòu)的應用
　　
　　1、可轉(zhuǎn)位刀具技術(shù)是刀具發(fā)展史上的一個重要創(chuàng)新，它具有不經(jīng)焊接，無裂紋等缺陷，充分發(fā)揮原有刀片的切削性能，并減少機床停機磨刀、裝卸刀具的輔助時間等優(yōu)點。國外分析資料表明；使用可轉(zhuǎn)位刀具比焊接刀具提高切削效率37.5%，并可降低單件生產(chǎn)成本30－49％。他們的結(jié)論是：應用可轉(zhuǎn)位刀具是生產(chǎn)發(fā)展的必由之路。因此西方工業(yè)化國家用了5－10年就全面普及應用，又用了10年使可轉(zhuǎn)位刀具進入成熟期，其品種不斷增加，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，幾何參數(shù)更趨合理，不僅在車削、銑削、鉆削有新的突破，而且擴大到拉削、齒輪加工等涉及高速鋼刀具領(lǐng)域的加工，目前美國、德國、日本可轉(zhuǎn)位刀具使用面達到90％左右，使可轉(zhuǎn)位刀具這顆機床的“牙齒”更加鋒利和堅硬，真正成為現(xiàn)代切削加工這個舞臺上的主角。
　　
　　2、高速加工要求現(xiàn)代刀具具有高效率、高精度、高可靠性和專業(yè)化的所謂“三高一?！碧攸c。特別是對其安全性的要求，切削對刀具結(jié)構(gòu)設計提出了新的要求，近年來，國際標準化組織正在制定和提出標準草案作為ISO的建議，征求各成員國意見。例如：高速旋轉(zhuǎn)銑刀、鏜刀的安全性、動平衡和刀具的裝夾都要有可靠的安全措施。刀具在高速旋轉(zhuǎn)時受到離心力的作用，其大小可遠遠超過切削力，甚至導致刀體的破碎，造成重大事故。試驗顯示：一把直徑80mm的機夾面銑刀在37600轉(zhuǎn)／分時破碎，一把直徑12mm的機夾立銑刀在轉(zhuǎn)速達到36000轉(zhuǎn)／分時彎曲、斷裂，刀片的夾緊螺釘斷裂并造成刀片及其夾緊零件甩飛。因此 用于高速切削的旋轉(zhuǎn)類刀具的結(jié)構(gòu)必須經(jīng)過科學的強度計算和試驗，改進現(xiàn)有刀片的夾緊方法，有的廠家在刀片底面與刀體形成園鍵連接設計，減少螺釘?shù)氖芰?、防止刀片的甩飛，其結(jié)構(gòu)要求對稱，并留有可作動平衡的位置和裝置。又如：日本大昭和公司的高速鏜刀就是帶有配重塊通過小齒輪齒條自動補償?shù)钠胶庋b置、解決了10000轉(zhuǎn)／分以上高速鏜高精度孔的問題。
　　
　　3、刀具技術(shù)發(fā)展的另一個趨勢是開發(fā)多功能刀具和高效專用刀具，如以色列依斯卡公司的“霸王刀”，在一個刀頭的幾個方向上都有切削刃，可在一次裝卡工序中完成左右車外園、車端面、切溝槽、倒角、仿形等多道工序，節(jié)省刀具數(shù)量、減少換刀時間，提高工效1－3倍。一種多功能銑刀，利用數(shù)控機床的編程功能，完成幾種不同工序的加工，對于復雜形狀模具（腔）的加工可實現(xiàn)軸向進刀。另一種孔加工專用刀具，可以在一次走刀中完成鉆孔、倒內(nèi)外角，車端面工序。這些多功能刀具或?qū)Ｓ玫毒?，充分體現(xiàn)了刀具在提高加工效率、降低制造成本、節(jié)約投資中的重要作用，因而越來越受到刀具制造商和用戶的重視，也代表了刀具結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個方向。
　　
　　4、孔加工刀具――鉆、擴、鏜、鉸、滾（擠）壓等工藝，品種繁多豐富多彩，僅舉鉆、鉸兩類刀具。一般孔采用可轉(zhuǎn)位淺孔鉆居多，深孔采用噴吸鉆效率高，而精密孔加工則采用德國瑪帕公司的單刃鉸刀和最新開發(fā)的可轉(zhuǎn)位雙刃鉸刀具有優(yōu)勢。單刃鉸刀主要特點：①切削刃與支撐塊組成“前切后擠”原理，使孔的不圓度達1-3μm，孔的精度達H6級。②刀片采用上壓和微調(diào)式結(jié)構(gòu)，夾緊可靠，尺寸精度調(diào)整精確。③內(nèi)冷卻排屑流暢、刀具壽命高。德國瓦爾特公司孔加工鉸刀在選用刀片材料與所用加工時間的切削效率做了對比；如加工灰鑄鐵，孔徑30mm，孔長50mm；高速鋼118秒，硬質(zhì)合金40分，涂層金屬陶瓷（單刃）9秒（多刃）1.5秒，而采用立方氮化硼僅0.3秒，說明材料的改變其切削效率成倍增長。
　　
　　5、近幾年可轉(zhuǎn)位銑刀結(jié)構(gòu)最突出的進展是帶前角、螺旋形刀刃及分屑槽刀片的開發(fā)，甚至加工鑄鐵的面銑刀其刀片也是帶前角的曲線刀刃，不再是千篇一律的平前傾面，而有了更合理的幾何參數(shù)、徑向前角或軸向前角由負變正、由小變大，因此切削非常輕快平穩(wěn)（降低切削力30％）。近年來國外幾個廠家同時推出一種正八方帶前角的刀片、這種正八方的刀片兩面用，變成了16個切削刃，大大提高了刀片材料利用率，同時也大大降低了刀片費用。銑刀結(jié)構(gòu)發(fā)展另一個方向就是密齒及特密齒，尤其是雙負角的陶瓷銑刀，為了增加齒含量，使切削加工更趨于平穩(wěn)，加快走刀量提高生產(chǎn)效率和表面質(zhì)量，是一個值得重視的發(fā)展趨勢。
　　
　　6、重型刀具結(jié)構(gòu)設計更為新穎，如德國瓦德利?？票ぃㄓ⒏袼鳡柟荆?，生產(chǎn)世界上最大曲軸銑機床和配套銑刀的廠家?？杉庸ご笮痛貌裼蜋C曲軸，曲軸的一個拐25噸重。銑刀直徑為5.5米，厚140mm，刀齒的粗齒44×5＝220齒、精齒4個共224齒。刀盤重30噸，機床功率200千瓦，每小時切屑重5.7噸。加工工藝：銑曲軸兩側(cè)面及軸頸，然后在刀盤上換裝一個數(shù)控車削裝置，車削曲軸軸頸和兩園根。該銑刀一個非常重要的關(guān)鍵技術(shù)：刀盤上均布有8個大孔，孔內(nèi)安裝了減振裝置（專利），解決銑削過程切削振動的問題。刀具結(jié)構(gòu)新穎、奇特、技術(shù)含量很高。
　　
　　六、與刀具相關(guān)新技術(shù)的應用
　　
　　1、高速切削時旋轉(zhuǎn)刀具的刀柄系統(tǒng)：加工中心等NC機床多年來一直采用7：24實心錐柄工具系統(tǒng)，這種實心錐柄 具有以下缺點：（1）由于只靠錐面結(jié)合刀柄與主軸的聯(lián)接剛性較低，主軸轉(zhuǎn)速超過10000轉(zhuǎn)/分時，聯(lián)接剛性的不足更為明顯；（2）當采用ATC方式安裝刀具時，重復定位精度較低，難以實現(xiàn)高精密加工；（3）當主軸高速回轉(zhuǎn)時，主軸前端在離心力作用下會發(fā)生膨脹，易導致主軸與刀柄錐面脫離，使徑向跳動急劇增大（可達15μm），易發(fā)生安全事故。為解決這一問題，開發(fā)了采用錐部和主軸端面同時定位的雙定位式刀柄如、德國的HSK空心刀柄錐部定位，并使機床主軸端面貼緊，其重復定位精度較高，軸向可達0.001mm，在高速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心作用時刀柄會牢固鎖緊，其徑向跳動不超過5μm，可保持較高的靜態(tài)和動態(tài)剛性。HSK結(jié)構(gòu)已列入國際標準，被不少國家應用到工具系統(tǒng)之間的連接上。
　　
　　2、模塊或工具系統(tǒng)是數(shù)控刀具連接結(jié)構(gòu)的一個重要環(huán)節(jié)。通過不同模塊的組合，用盡可能少的模塊組成一個功能全、柔性好的工具系統(tǒng)，實現(xiàn)高精度、高剛性并能快換的連接結(jié)構(gòu)，可以顯著提高機床的利用率，使機床的機動時間在生產(chǎn)節(jié)拍中的比例提高10-30%。目前，世界各國大工具廠家開發(fā)了許多工具系統(tǒng)，各有優(yōu)缺點，應有選擇的應用。
　　
　　3、刀具監(jiān)控系統(tǒng)：刀具的監(jiān)測技術(shù)對于高速切削加工的安全性十分重要。刀具監(jiān)測技術(shù)主要包括通過監(jiān)測切削力以控制刀具磨損；通過監(jiān)測機床功率以間接獲得刀具磨損信息；監(jiān)測刀具斷裂（破損）等。對于切削過程進行監(jiān)控是先進制造技術(shù)走向更高程度的自動化甚至無人化，提高數(shù)控機床利用率，保證加工質(zhì)量，防止意外事故的重要手段。引入現(xiàn)代的微電子傳感器、計算機和信息技術(shù)對切削過程進行可靠的監(jiān)控是現(xiàn)代金屬切削技術(shù)發(fā)展的又一特征。
　　
　　4、刀具管理系統(tǒng)：刀具的管理系統(tǒng)是柔性制造系統(tǒng)（FMS）中必不可少的重要組成部分，已在各國特別是工業(yè)發(fā)達國家中得到了廣泛的應用。刀具管理處于一個動態(tài)變化過程，其主要包括以下幾方面的內(nèi)容：（1）刀具的貯存，運輸和交換；（2）刀具的分配與調(diào)度；（3）刀具的監(jiān)控；（4）刀具的信息管理。刀具是加工中心進行金屬切削的主要工具，它的使用是否最佳，調(diào)度是否合理，管理是否完善，控制是否有效，對整個柔性制造系統(tǒng)（FMS）的利用率，生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量都將產(chǎn)生很大影響。
　　
　　5、刀具刃口鈍化問題應引起重視：目前我國絕大部分可轉(zhuǎn)位刀片刃口未經(jīng)鈍化處理，刀具耐用度低，刀具消耗費用大。而從國外引進的刀片生產(chǎn)線都帶有刀片刃口鈍化機，經(jīng)鈍化后的刀片刃口微觀缺口徹底消除，有效的增加了刃口強度，其刀具耐用度一般提高20%以上至1倍。目前已研制成功一種能普及應用的小型可轉(zhuǎn)位刀片刃口鈍化機，機型輪廓尺寸：400×400×600（毫米），其特點是：采用齒輪減速電子調(diào)速電機傳動的行星機構(gòu)，使刀片自轉(zhuǎn)并公轉(zhuǎn)，由高速旋轉(zhuǎn)的含磨料尼龍盤刷鈍化刀片刃口，采用時間繼電器控制鈍化時間和袖珍顯微鏡檢測刀片刃口鈍化參數(shù)，該小型可轉(zhuǎn)位刀片刃口純化機結(jié)構(gòu)設計緊湊合理、靈巧可靠、操作方便，適于刀片制造部門和機械加工車間應用推廣。
　　
　　七、幾點啟示和建議
　　
　　我國正處于制造技術(shù)快速發(fā)展的時期，數(shù)控機床的普及、先進制造技術(shù)的發(fā)展、制造業(yè)現(xiàn)代化步伐的加快對刀具行業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。面對機械產(chǎn)業(yè)的升級和結(jié)構(gòu)的重大調(diào)整，對工具市場的需求迅速增長，對刀具行業(yè)提供了巨大的機遇和發(fā)展空間。
　　
　　建國以來，刀具行業(yè)為機械制造業(yè)的發(fā)展做了大量工作，取得了很大成績，但隨著切削加工速度的提高，難切削加工材料的大量使用，數(shù)控設備的普及，對切削加工刀具的要求越來越高，國內(nèi)的刀具已經(jīng)滿足不了制造業(yè)發(fā)展的需求。改革開放，加入WTO，國外刀具企業(yè)大量涌入，刀具市場的競爭更加激烈。面對越來越嚴峻的市場，國內(nèi)刀具企業(yè)應轉(zhuǎn)變觀念，提高市場意識、品牌意識，抓住機遇，加快自身的技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)改造力度，加大研發(fā)力度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、優(yōu)良的服務贏得客戶的信任。只有這樣，國內(nèi)刀具廠商才能在激烈的市場競爭中確定自己的優(yōu)勢，贏得更多的市場份額。
　　
　　國外刀具企業(yè)進入國內(nèi)市場，帶來了先進刀具和經(jīng)營理念，促進了刀具技術(shù)的發(fā)展，提高了機械制造業(yè)的切削加工水平，得到了廣大客戶的認可。特別是在國內(nèi)設廠的外國刀具企業(yè)，如山特維克可樂滿、肯納飛碩、瓦爾特、鈷領(lǐng)都取得了很好的業(yè)績，從這次調(diào)查的數(shù)據(jù)中可以看出，這些企業(yè)都有突出的表現(xiàn)。
　　
　　刀具技術(shù)發(fā)展很快，先進的切削刀具、新型的切削刀具材料、涂層技術(shù)不斷涌現(xiàn)，滿足了機械制造業(yè)的需求。先進的刀具如何被客戶所接受，有一個推廣和培訓的問題，調(diào)查中用戶對刀具的培訓有強烈的要求。服務已成為產(chǎn)品的一部分，刀具企業(yè)應加強服務意識，深入用戶，了解用戶的生產(chǎn)和工藝，為用戶推薦、選用刀具，幫助用戶培訓、用好刀具。這樣一定會收到雙贏的效果。
　　
　　采用先進刀具，適當?shù)脑黾拥毒哔M用的投入，是制造業(yè)提高勞動生產(chǎn)率和企業(yè)競爭力的有效手段，這已逐漸成為業(yè)內(nèi)人士的共識。市場競爭要求制造業(yè)不斷提高質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。制造業(yè)企業(yè)只有轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，正確理解成本降低的概念，克服片面控制工具費用消耗的做法。應該看到，合理的刀具投入，可以成倍地提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，不僅增加企業(yè)的競爭力，而且促進刀具行業(yè)的發(fā)展。
　　
　　為了使我國切削技術(shù)盡快趕上世界先進水平，2003年9月在南京舉行的中國刀協(xié)二次會員代表大會暨第一屆先進切削技術(shù)高層論壇上確立了“發(fā)展切削技術(shù)、建設制造強國”的宏偉目標。2004年9月于太原舉行的中國刀協(xié)二屆二次理事擴大會議從目前國內(nèi)機械制造企業(yè)的實際出發(fā)，決定從2005年起在團體會員單位開展“中國刀協(xié)會20工程”活動。要求各企事業(yè)團體會員單位通過切削應用技術(shù)的培訓和先進刀具的推廣，用2年左右的時間率先實現(xiàn)提高切削效率20%的目標，已得到廣大會員單位和職工的積極響應，并取得了豐碩成果。
　　
　　展望未來，在以胡錦濤同志為首的黨中央領(lǐng)導下，以科學發(fā)展觀和全面建設小康社會精神鼓舞下，我們的祖國更加繁榮富強，我們的制造業(yè)與時俱進開拓創(chuàng)新、徹底甩掉“切削水平落后”的帽子，將成為現(xiàn)代制造業(yè)強國而奮斗。