近幾年來，隨著我國 經濟的持續發展，汽車的需求量繼續保持高速增長，汽車及汽車零部件產業已成為了金切機床行業和工具行業的最大、最主要的用戶。發動機是汽車的心臟、是汽車最主要的組成部分，其零件制造工藝水平普遍高于其它汽車零件，涂層刀具、陶瓷刀具、超硬刀具獲得了廣泛的應用。我國汽車生產線，特別是轎車的生產線大部分是從國外引進的，在投產時各生產線上多采用進口刀具，而且這些刀具基本上是世界先進水平，集新材料、切削原理、新工藝，表面處理等各項技術于一身，其特點是：高性能、高壽命、高可靠性。刀具切削用量均采用國外推薦值。由于我國刀具生產企業，長期以來面向的是卡車、拖拉機等行業，相對來說與轎車刀具相比，刀具水平較低。因此，國內刀具制造商要想參與國際化競爭，提升企業整體技術是十分重要的。
我國汽車發動機制造趨勢及刀具應用現狀
國內新上的汽車發動機生產線，在制造上有三個比較明顯趨勢：
◆高速化：要實現高速加工，其基本要求是：第一，機床要使用能實現高速運轉的主軸；第二，采用帶強力夾頭的 HSK 刀柄，定位精度高，同時剛性也較好；第三，大量采用涂層硬質合金刀具，金屬陶瓷，陶瓷 CBN 、PCD刀具。
◆柔性化：發動機生產制造柔性化是走向之一，在傳統的自動線局部工位用 CNC 或加工中心，來實現柔性加工的生產線叫柔性自動線 FTL ，日本工廠使用的較多。而用專用加工中心構成的柔性制造系統，主要用在缸蓋和缸體，從產量角度分析，可以達到，從傳統的 FMS 系統起步產量年產量 5 萬件到傳統自動線的產年產量 20 萬件。
◆高效率：從日本汽車制造業的情況來看，平均每五年切削效率要提高 28% ，其中切削速度平均提高 19% ，進給量平均提高 8% ，而最近幾年切削效率提高的幅度在 30% 以上。目前制造發動機主要零件的生產節拍已經縮短到了 30 ～ 40 秒，比十幾年前縮短 50% 以上。例如在灰鑄鐵材料缸體的銑削加工，用高速加工中心機床，切削速度可達到 V=700 ～ 1500m/min ，刀具采用 CBN 刀片。在缸體、缸蓋鋁合金材料銑削加工時，廣泛采用 PCD 刀具，考慮到高速回轉時將會產生很大的離心，故刀體采用高強度鋁合金材料制作。
總之，發動機制造業一個明顯的走向，就是采用高速加工來提高效率，縮短交貨時間，最終降低成本，提高市場競爭力。
汽車工業是專用刀具應用最多的行業，也是衡量一個國家或一個刀具公司技術水平高低的標志。我國汽車生產線，特別是轎車生產線大部分是從國外引進的，而刀具均是隨設備進口時定的。目前，國內的汽車生產線有美國型，歐洲型和日、韓型，以及以歐洲設備為主的自主型。這樣，在中國活躍著五大刀具派系主流，一是山特系 ( 包括山高 ) ，山特維克公司有著龐大而復雜的刀具分支，在中國的銷量最大；二是美國系，主要以肯納 Kennametal 、英格索爾、萬耐特等為代表；三是歐洲系，主要以德國為主，包括 MAPAL 、 Guehring 、 Widia 、 TITEX 、瓦爾特等；四是日韓系，包括三菱、住友、東芝、 OSG 、黛杰、不二越、日立等，以及韓國的 Taegutec 、 KORLOY 公司；五是以色列系，主要是 ISCAR( 伊斯卡 ) 。這些公司幾乎填滿了市場空間，在一些大型汽車制造廠，國產化刀具可能只占總項目的 10% 左右。因此，進口刀具仍占主導地位。
國內刀具行業面臨的狀態是刀具行業起步晚，先進的數控刀具僅僅是隨著近年來數控機床的發展而發展，因此數控刀具產品發展速度緩慢，基礎比較薄弱，競爭力不高。為什么國外刀具行業能搶灘中國的市場？主要原因是：國外產品檔次高、品種多，產品質量好；而且，刀具是與機床緊密聯系在一起的，國外機床往往選用在國外已經配套使用的刀具，再加上產品精加工、高性能切削，國內產品品種不全，特殊需要時也使用外國刀具，這就是國產刀具形成被動局面的原因。 以轎車生產線為例，我國在引進轎車車型和先進數控自動生產線的初始，往往并不重視刀具的國內配套技術問題，沒有及時提升國內轎車刀具技術水平。引進生產線后，隨之而來的專用刀具、工具品種規格繁多，工藝技術、專業化程度要求又高，國產現有刀具、品種、質量和供貨服務能力均不能滿足要求。而與此同時，配套完善、即裝即用的幾十個國外刀具品牌則虎視眈眈，使得對具國產化工作處于明顯的被動狀態。
國內刀具制造商參與國際化競爭對策
從 20 世紀八十年代開始，在世界制造業的發展及制造技術進步的帶動下，切削技術和刀具逐漸進入了高速、高效、創新工藝的發展新階段，切削加工的效率成倍提高，為制造業的發展作出了重要貢獻。高效的切削工藝和刀具已成為汽車制造業的基礎工藝和關鍵技術。高速切削、干切削、硬切削等新的切削工藝正在改變傳統的加工工藝，顯現出強大的生命力。筆者認為，國內刀具制造商要參與國際化競爭，最根本的就是提升企業整體刀具技術水平，具體來說要在以下三個方面下功夫。
一、 加快刀具新技術的研發。
首先要全面提高硬質合金為主的各種刀具材料性能。在各種刀具材料的發展中，硬質合金起著主導作用，此外，其它刀具材料的性能也得到了顯著改善，擴大了各自的應用領域，形成了各種刀具材料既有獨特優勢、使用范圍又相互取代補充的整體格局。正是刀具材料全面、迅速的發展為當今高速、高效的金屬切削加工奠定了基礎。
硬質合金的性能不斷改進，應用面不斷擴大，成為切削加工的主要刀具材料，對推動切削效率的提高起到了重要作用。首先，細顆粒、超細顆粒硬質合金材料的開發顯著提高了硬質合金材料的強度和韌性，用它制造的整體硬質合金刀具（尤其是量大面廣的中小規格通用刀具如鉆頭、立銑刀、絲錐等）用于替代傳統的高速鋼刀具，使切削速度和加工效率大幅度提高，把量大面廣的通用刀具帶入了高速切削范圍。其次，硬質合金加壓燒結等新工藝的開發和應用，提高了硬質合金的內在質量，針對不同加工需求開發專用牌號的做法進一步提高了硬質合金的使用性能。開發了具有良好抗塑性變形能力和韌性表層的梯度硬質合金，作為化學涂層硬質合金刀片牌號的基體材料，提高了涂層硬質合金刀片的切削性能和應用范圍。
陶瓷和金屬陶瓷刀具材料品種增多，強度和韌性提高，應用領域和加工范圍不斷擴大，在鋼材、鑄鐵的精加工、半精加工中代替硬質合金，提高了加工效率和產品質量。目前，此類刀具材料不僅可用于單件、小批量生產，而且已應用于流水線的批量生產，由于價格較低，可作為干切削、硬切削的首選刀具。
PCD、CBN超硬刀具材料改性和制造工藝的改進，使其應用領域不斷擴大。用 CBN 制造的缸孔鏜刀已可用在自動生產線以及鑄鐵、淬硬件的加工中，并從精加工領域擴大到半精加工領域，使切削加工效率大幅提高。鋁合金是汽車工業廣泛使用的重要材料，鋁合金的高效加工是一項關鍵技術。目前，由于廣泛應用各種高性能 PCD 刀具，使切削效率顯著提高，最高切削速度已達 7000m/min 。產品已從車刀、面銑刀擴大到立銑刀、鉆頭、鉸刀、成形刀具等；
其次要將涂層作為提高刀具性能的關鍵技術。刀具涂層技術近幾年取得了重大進展，表面涂層成為提高刀具性能的關鍵技術。化學涂層 (CVD) 仍然是可轉位刀片的主要涂層工藝，已開發出中溫 CVD 、厚膜 Al 2 O 3 、過渡層等新工藝，在改進基體材料的基礎上，使 CVD 涂層的耐磨性和韌性均得到提高； CVD 金剛石涂層也取得了較大進展，提高了涂層表面光潔度，并進入實用階段。目前，國外硬質合金可轉位刀片的涂層比例已達 70% 以上。在此期間，物理涂層 (PVD) 的進展尤為引人注目，在涂層爐結構、工藝過程、自動控制技術等方面都取得了新進展，不僅開發了適用于高速切削、干切削、硬切削的高耐熱性涂層 ( 如超級 TiAlN) 以及綜合性能更好的 TiAlCN 通用涂層和 DLC 、 W/C 減摩涂層，而且通過對涂層結構的創新，開發了納米、多層結構，大幅度提高了涂層硬度和韌性。
PVD 涂層技術的新進展，顯示了涂層技術對提高刀具性能的巨大潛力和獨特優勢，通過對涂層工藝參數的控制和對靶材、反應氣體的調整，可不斷開發出新的高性能涂層，以滿足加工多樣性的需要。涂層技術將成為提高和改善刀具性能的捷徑，有著十分廣闊的應用前景。
二、刀具結構的不斷創新
隨著制造業的高速發展，汽車工業、航空航天工業、模具工業等重點產業部門對切削加工不斷提出更高要求，推動著可轉位刀具的持續發展。為汽車工業流水線開發的專用成套刀具突破了傳統的按需供刀、 “ 閉門造刀 ” 的做法，成為革新加工工藝、提高加工效率、降低加工成本的重要工藝因素，發揮著重要的作用。
汽車工業的敏捷制造成為推動可轉位刀具結構創新的強大動力，促進了多功能面銑刀、各種模塊式立銑刀系統、大進給銑刀等高效加工刀具不斷涌現。為滿足高效加工鋁合金構件的需要，開發出了結構新穎的鋁合金高速加工面銑刀等先進刀具。
隨著五軸聯動數控工具磨床功能的完善及普及應用，使立銑刀、鉆頭等通用刀具的幾何參數進一步多樣化，改變了標準刀具參數 “ 千篇一律 ” 的傳統格局，可適應不同的被加工材料和加工條件，切削性能也相應提高。一些創新的刀具結構還可產生新的切削效果，如不等螺旋角立銑刀與標準立銑刀相比，可有效遏制刀具的振動，提高加工光潔度，增大刀具的切削深度和進給速度。硬質合金絲錐及硬質合金螺紋銑刀的開發將螺紋加工效率提高到高速切削的水平，尤其是硬質合金螺紋銑刀，不僅加工效率高，而且通用性好，可顯著降低刀具費用。
三、重視配套技術和刀具管理
切削加工配套技術 ( 包括刀柄與機床主軸的聯接方式、刀具在刀柄中的夾緊方式、刀具系統平衡及刀具管理等 ) 是隨著切削加工技術的進步而逐漸發展起來的，是現代切削技術不可缺少的組成部分，并與切削技術和刀具保持著快速同步發展，不斷改變著切削技術的內涵，推動切削技術進步。
隨著切削技術的發展，工具行業正經歷著經營機制的變革。面對日益更新的生產模式和新的工件材料，刀具已不再是可以 “ 一售了之 ” 的簡單商品，而是優化加工工序或生產線加工技術的重要工藝因素。刀具制造商必須能為用戶提供成套加工技術，幫助用戶實現提高加工效率和產品質量、降低制造成本的目標，這已成為國外刀具制造商業務發展的方向和經營宗旨。目前，刀具制造商通過各種形式的“為用戶服務 ”、“ 提供解決方案 ”等經營模式，將工具行業帶入一個更高的發展階段。事實證明，國外刀具制造商的這種做法有利于制造業整體水平的不斷提高，為用戶帶來更大的經濟效益，必將受到用戶的歡迎。
刀具管理 (ToolManagement) 是刀具總承包，就是將某一個工廠的刀具外包到一個公司整體管理，以適應各種各樣的刀具需要，全面提供包括刀具采購、庫存管理、修磨、清潔調整、配送等成套的服務。根據瓦爾特提供的資料表明，刀具所占成本僅占 3% 左右，但投入生產之中將會影響生產效率的 20% ～ 30% ，因此，成本降低的概念，就需要采用高效刀具，適當增加刀具費用，強化刀具管理，對提高生產企業的競爭力非常重要。
刀具管理 (ToolManagement) 的概念首先出現于美國。它的核心是通過刀具外包達到以下目的：減少初期投入 ( 刀具重磨可以委外進行或由刀具管理供應商進行 ) ；減少庫存資金 ( 刀具庫存資金由刀具管理供應商承擔 ) ；減少管理成本，使企業將精力放在自己的核心競爭力上。在上世紀 90 年代末到本世紀初，對具管理在美國和歐洲得以推廣應用。由于歐美市場上刀具供應商較為成熟，各方操作比較規范，刀具管理漸漸得到用戶的認可。對于美國或德國的用戶，大量成熟的刀具制造商就在當地辦廠，用戶可以獲得非常及時的服務。這對于刀具管理的開展無疑提供了極大的便利。而在中國，這條路似乎未得有些遲緩，只是在汽車行業率先應用。由于目前國內刀具市場仍然以進口刀具為主體，特別是刀具供應方面，信息傳遞、生產周期、報關運輸等等均會給刀具管理設置障礙，由此而引起的停產將是用戶可以承受的底線；另外，一種擔心的心理目前還無法排除，即用戶對刀具管理供應商產生強烈的依賴，在下一輪選擇中如選中另一家新的刀具管理供應商，將不可避免地混亂一段肘間。這主要是由于作為刀具管理的用戶本身也不夠成熟，其次是中國市場可供選擇的刀具管理供應商還很少。
此外，提升企業整體刀具技術水平還需從基礎做起，解決好加工典型零件的關鍵刀具。如曲軸粗加工，由于發動機曲軸自身結構的特殊性，目前國內轎車曲軸生產線多為高速柔性生產線 FTL(Flexible Transfer Line) ，這種生產線的特點是不僅可以加工同系列曲軸，而且還可加工變型產品、換代產品和新產品。 對于曲軸平衡塊側面需加工，主軸頸加工應優先選用 CNC 內銑或 CNC 高速外銑，連桿頸的加工用 CNC 高速外銑。如果毛坯是鍛鋼毛坯， CNC 內銑更有利于斷屑。不宜采用 CNC 車 - 車拉，由于平衡塊側面是斷續車削，曲軸轉速又很高 ( 約 1000r/m) ，崩刀現象很嚴重。 對于曲軸平衡塊側面不需加工，主軸頸加工選用 CNC 車 - 車拉比較合理，加工精度高。由于連桿頸軸線不在一條中心線上，如六拐曲軸，用車 - 車拉加工就有一些麻煩， CNC 高速外銑就比較合理。 對于軸頸有沉割槽的曲軸，此時 CNC 車 - 車拉體現出其優越性，若軸向有沉割槽， CNC 高速外銑和 CNC 內銑不能加工，而車 - 車拉能加工。
在現代汽車工業中，平面銑削應用極為普遍。為適應汽車工業的需要，工具制造廠商也推出了銑削鑄鐵及其它材料的銑刀和刀片系列。這些刀具、刀片使得加工效率和零件表面質量都得到大幅度的提高。
選用高硬度、高強度的刀具材料，再附以適當的涂層，是延長刀具壽命的首要措施。但是，改進刀具幾何形狀，也是增加刀具壽命的重要手段，特別是銑削鑄鐵時。在汽車工業中，加工一系列合金鑄鐵，包括灰鑄鐵、球墨鑄鐵和高密度球墨鑄鐵，這些鑄鐵都有不同的加工特性，其中灰鑄鐵含有網狀硬組織，表現為脆性，加工時，刀具易產生崩刃；球墨鑄鐵和高密度球墨鑄鐵有一定塑性，可產生鐵屑，但刀具切出時，工件也會產生 “ 翻邊 ” ，導致刀尖損壞。因此，對銑刀幾何角度進行改進是很重要的。比如，按傳統，加工鑄鐵的銑刀帶有負的軸向和徑向前角 ( 雙負角銑刀 ) ，這種負的幾何角度使刀刃比較牢固 。相反，正負角銑刀 ( 軸向正前角、徑向負前角 ) 切削平穩，也降低了機床功率要求，更便于采用先進的刀具材料。
高速鉆頭切削也是一種高速大進給量的發展趨勢，類似球頭立銑刀切削條件的發展趨勢。切削實踐表明，提高切削速度有利于切屑形態的合理化和改善加工表面的粗糙度，預計今后仍將沿著高速切削的方向發展；提高進給量對斷屑排屑和延長刀具壽命非常有利，因此，今后也仍將沿著大進給的方向不斷發展。
近幾年來，我國工具行業在面向國內國際市場激烈競爭中，積極進行重點技術改造，引進國外先進技術和設備，提高企業的技術制造能力和市場競爭活力方面有了長足的進步。但是，必須清醒地看到，國內工具行業在技術水平、生產工藝和制造設備等方面與國外工具企業相比，還存在較大差距，其刀具壽命、加工質量很難滿足用戶的要求。因此，國內刀具制造商還有大量的工作要做，任重而道遠。
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