0 引言

    當(dāng)今世界正處在先進(jìn)制造技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)期。隨著數(shù)控機(jī)床的問世，現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展了一系列的數(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(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)、并聯(lián)機(jī)床等。這些技術(shù)與高速加工技術(shù)、刀具技術(shù)、切削加工工藝緊密結(jié)合，使機(jī)械加工中的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，輔助時(shí)間大大縮短，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率大大提高，對(duì)制造業(yè)乃至全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用。目前切削加工約占整個(gè)機(jī)械加工工作量的90％，現(xiàn)代切削技術(shù)是制造技術(shù)的主力軍之一，切削加工(含磨削)在整個(gè)21世紀(jì)仍是機(jī)械制造業(yè)的主導(dǎo)加工方法。作為切削加工中重要的基礎(chǔ)工藝裝備，刀具技術(shù)對(duì)現(xiàn)代制造的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

1 刀具在切削加工中的重要性

    在機(jī)械加工中，金屬切削機(jī)床和刀具是切削加工的基礎(chǔ)工藝裝備。目前切削機(jī)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(dá)10000-50000／min，有的甚至可達(dá)150000r／min。采用滾珠絲杠的進(jìn)給機(jī)構(gòu)其速度可達(dá)40～60m／min，直線電機(jī)可達(dá)90～120m／min，精密數(shù)控加工中心的加工加速度可以達(dá)到2g(g為重力加速度)。切削機(jī)床的快速發(fā)展為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展提供了基本的前提和技術(shù)保障，但無論是什么樣的金屬切削機(jī)床，都必須依靠與工件直接接觸、從工件上切除材料的刀具才能發(fā)揮作用。刀具性能和質(zhì)量直接影響到切削機(jī)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(gè)機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益。

    正因?yàn)槿绱?，?guó)外制造業(yè)才有“企業(yè)的紅利在刀刃上”的說法，漢語成語中的“工欲善其事，必先利其器”、“磨刀不誤砍柴功”也對(duì)刀具在切削加工中的重要性進(jìn)行了生動(dòng)而深刻的描述。如一根20萬千瓦發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，其凈重為30噸，而其鍛件毛坯達(dá)60～70噸，需切除的切屑占了零件毛重的50％以上，很難想象如果沒有高效的刀具如何能完成這樣的加工任務(wù)。國(guó)際上一位切削與機(jī)床方面的權(quán)威專家對(duì)切削刀具的作用作了如下評(píng)價(jià)：“改進(jìn)刀具對(duì)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(yīng)用現(xiàn)代切削刀具是降低生產(chǎn)成本，獲得主要經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵?！泵绹?guó)的N·茲拉丁曾說過： “一臺(tái)價(jià)值25萬美元的NC機(jī)床，其效率的發(fā)揮在很大程度上取決于一把價(jià)值30美元立銑刀的性能”。

2 刀具在制造中的成本分析

    隨著現(xiàn)代科技水平的提高，設(shè)備更新?lián)Q代速度越來越加快，目前更新?lián)Q代的速度可達(dá)10-15年更換一代。要在這樣短的時(shí)間內(nèi)賺回設(shè)備投資并創(chuàng)造利潤(rùn)，必須充分挖掘刀具的潛力。據(jù)有關(guān)資料分析：刀具費(fèi)用占制造成本的2.4～4％，但它卻直接影響占制造成本中20％的機(jī)床費(fèi)用和38％的人工費(fèi)用。

    還有一種算法是機(jī)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(jìn)給速度每提高15～20％可使制造成本降低10～15％。有資料對(duì)切削加工進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析指出：由于刀具成本在零件制造成本中所占的比例僅為3％～5％，如果把刀具的購(gòu)買價(jià)格降低30％，企業(yè)只節(jié)省了1％的零件成本；如果購(gòu)進(jìn)了較好的刀具，使刀具壽命延長(zhǎng)50％，企業(yè)也只節(jié)省1％的零件成本；但是如果購(gòu)進(jìn)了性能優(yōu)異的刀具，從而改善切削能力，提高加工效率(假設(shè)提高20％)，那么就能節(jié)省15％的零件成本。至今，這個(gè)理論已經(jīng)被很多切削加工的實(shí)例所證實(shí)。