今天，當(dāng)我們正在為實(shí)施“十二五”規(guī)劃而整裝待發(fā)的重要時(shí)刻，回顧“十一五”期間大家熟知的與裝備制造業(yè)相關(guān)的一些重大成就，一定會(huì)感到我們從事切削加工和刀具制造的行業(yè)在“十二五”期間所肩負(fù)的重大責(zé)任，并對(duì)即將遇到的挑戰(zhàn)和機(jī)遇作好充分的準(zhǔn)備。
首先，來(lái)看刀具的大用戶汽車工業(yè)的狀況。在2009年我國(guó)汽車產(chǎn)量達(dá)到1379.10萬(wàn)輛，首次超過(guò)日本成為世界汽車生產(chǎn)大國(guó)，2010年1～9月我國(guó)的汽車產(chǎn)銷均超1300萬(wàn)輛，全年有望超過(guò)1700萬(wàn)輛，為2005年產(chǎn)量的3倍多。“十二五”規(guī)劃預(yù)測(cè)到2015年我國(guó)的汽車產(chǎn)量將達(dá)到2000～2500萬(wàn)輛。汽車工業(yè)的發(fā)展與切削加工和刀具密切相關(guān)。
再看能源工業(yè)。首先，歷時(shí)18年舉世矚目的三峽工程到2010年底已基本建成，其中26臺(tái)70萬(wàn)kW發(fā)電機(jī)組全部并網(wǎng)發(fā)電。在風(fēng)電領(lǐng)域，截止2009年，我國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)達(dá)到1380萬(wàn)kW，超過(guò)美國(guó)，成為當(dāng)年新增風(fēng)電裝機(jī)容量世界的國(guó)家；2020年將達(dá)到2.3億kW，相當(dāng)于13個(gè)三峽電站。在核電領(lǐng)域，2010年10月20日我國(guó)一座自己設(shè)計(jì)建造的秦山核電二期工程(3號(hào)機(jī)組)投入商業(yè)運(yùn)行，至此我國(guó)投入商業(yè)運(yùn)行的核電基地已有4個(gè)，核電機(jī)組數(shù)量達(dá)13個(gè)，裝機(jī)容量1000萬(wàn)kW；到2020年我國(guó)核電的裝機(jī)容量將達(dá)4000萬(wàn)kW。能源工業(yè)對(duì)先進(jìn)刀具將會(huì)有很大的需求。
近幾年，我國(guó)高速列車技術(shù)發(fā)展之快受到世界各國(guó)的高度關(guān)注，隨著滬杭高速的通車，我國(guó)投入運(yùn)營(yíng)的高速鐵路運(yùn)行里程已達(dá)7431公里，居世界一；2011年京滬高速鐵路通車后，我國(guó)的高速鐵路將達(dá)1.3萬(wàn)公里；到2020年預(yù)計(jì)將建成1.6萬(wàn)公里的高速鐵路網(wǎng)。我國(guó)高速鐵路的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)和發(fā)展勢(shì)頭給刀具行業(yè)提供了新的發(fā)展機(jī)遇。
在航空航天領(lǐng)域，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的民用支線飛機(jī)AJR21已有四架投入試飛，累計(jì)飛行時(shí)間600多小時(shí)，計(jì)劃首架飛機(jī)將于今年交付用戶運(yùn)營(yíng)。而大家期盼已久的國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919的開(kāi)發(fā)工作進(jìn)展迅速，將于2014年首飛，2016年交付用戶，由此將逐步結(jié)束我國(guó)長(zhǎng)期依賴進(jìn)口國(guó)外大型民用飛機(jī)的局面。在航天事業(yè)方面，“十一五”期間，我國(guó)先后成功發(fā)射了嫦娥一號(hào)和二號(hào)探月飛船，成為世界探月俱樂(lè)部的第五個(gè)成員。我國(guó)將在2025年前后實(shí)現(xiàn)載人登月，中國(guó)人登上月球的夢(mèng)想正在變成現(xiàn)實(shí)。航空航天工業(yè)的難加工材料、合成材料的加工是切削技術(shù)的制高點(diǎn)，將帶動(dòng)我國(guó)切削加工和刀具技術(shù)水平攀上新的高度。
通過(guò)以上這些例子，我們自然會(huì)聯(lián)想到這樣的事實(shí)：汽車、機(jī)車、各種電站的發(fā)電機(jī)組、航空航天器等機(jī)械零件加工效率的高低和加工質(zhì)量的好壞，都直接取決于刀具的切削性能；而在裝備制造行業(yè)，很多新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和新材料的應(yīng)用也都少不了切削加工工藝和刀具的創(chuàng)新。可見(jiàn)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)中很多重要工業(yè)部門的發(fā)展和進(jìn)步都離不開(kāi)切削加工技術(shù)和刀具。另一方面，也正是制造業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大需求，推動(dòng)著切削加工技術(shù)的快速發(fā)展和創(chuàng)新。
因此，伴隨著制造業(yè)的發(fā)展，切削加工技術(shù)和刀具的發(fā)展和創(chuàng)新同樣取得了很大的進(jìn)展。經(jīng)過(guò)了從上個(gè)世紀(jì)末到本世紀(jì)初的發(fā)展，從世界范圍看，切削加工技術(shù)進(jìn)入了現(xiàn)代切削技術(shù)的發(fā)展階段，并顯現(xiàn)出現(xiàn)代切削技術(shù)的明顯特征，包括：切削加工技術(shù)水平全面提高，切削加工的效率成倍提高；開(kāi)發(fā)了高速切削、高效切削、硬切削、干切削等新的切削工藝和新的加工方法，突破了傳統(tǒng)切削加工的工藝范疇；刀具產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)全面更新：硬質(zhì)合金成為主要的刀具材料，涂層刀具的比例顯著增加，可轉(zhuǎn)位刀具的比例提高，整體硬質(zhì)合金的標(biāo)準(zhǔn)通用刀具進(jìn)入實(shí)用階段，應(yīng)用量不斷增加；刀具的創(chuàng)新速度大大加快，新牌號(hào)、新涂層、新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)，整個(gè)行業(yè)充滿著活力；切削技術(shù)的內(nèi)涵更加擴(kuò)大，材料科學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用效果顯著，刀具應(yīng)用技術(shù)重要性增加；刀具行業(yè)確立了“面向制造業(yè)，面向用戶”的經(jīng)營(yíng)理念，完成了從傳統(tǒng)的刀具行業(yè)向現(xiàn)代刀具行業(yè)的轉(zhuǎn)型，形成了刀具行業(yè)持續(xù)快速發(fā)展的機(jī)制。
從我國(guó)刀具行業(yè)的現(xiàn)狀來(lái)看，一方面我們?cè)谝陨狭鶄€(gè)方面也取得了不小的進(jìn)步，為我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)，但是與國(guó)外的先進(jìn)水平比，與先進(jìn)制造業(yè)對(duì)高性能刀具的要求相比，還有一定的差距。主要差距在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整、刀具的創(chuàng)新和行業(yè)的轉(zhuǎn)型三方面，我們必須在“十二五”期間取得新的進(jìn)展，以滿足“十二五”發(fā)展規(guī)劃對(duì)刀具行業(yè)的需求，并為更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展打下基礎(chǔ)。
刀具材料的發(fā)展
現(xiàn)在已是硬質(zhì)合金為主要刀具材料的時(shí)代，與高速鋼相比，硬質(zhì)合金有著更好的性能和更高的切削效率，它和超硬刀具材料一起是現(xiàn)代切削技術(shù)高效率的重要的保證。我國(guó)目前硬質(zhì)合金刀具的比例約40%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，制約了我國(guó)刀具產(chǎn)品總體水平的提高。而沒(méi)有好的刀具材料，任何刀具的創(chuàng)新和切削加工的進(jìn)步都缺少必要的物質(zhì)基礎(chǔ)，只能是空中樓閣。然而要從根本上解決這個(gè)問(wèn)題，涉及行業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，除了現(xiàn)有的株洲鉆石切削刀具股份有限公司外，要加快具有硬質(zhì)合金材料和刀具研發(fā)能力的生產(chǎn)基地的建設(shè)進(jìn)程，迅速增加硬質(zhì)合金刀具在所有刀具中的比重。這是一項(xiàng)投入較大的工程，需要政府有關(guān)部
刀具材料是刀具工業(yè)的基礎(chǔ)，刀具材料的發(fā)展對(duì)刀具切削性能的提高起著決定性的作用。沒(méi)有好的刀具材料，好的刀具從何而來(lái)？高效切削從何而來(lái)？1900年高速鋼問(wèn)世，使切削速度較原合金鋼刀具提高3倍；20世紀(jì)中期推廣使用的硬質(zhì)合金刀具，又使切削速度較高速鋼提高2～3倍；現(xiàn)在使用的立方氮化硼和陶瓷等超硬材料刀具，又使切削速度提高數(shù)倍?，F(xiàn)在的刀具材料主要有高速鋼、硬質(zhì)合金和超硬材料三大類。
?。?）高速工具鋼GB/T9943-2008《高速工具鋼》將高速鋼分成三個(gè)檔次：即低合金高速鋼（HSS-L）、普通高速鋼（HSS）、高性能高速鋼（HSS-E）。所謂低合金高速鋼是指鎢當(dāng)量（W+2Mo）小于12%但必須≥7%的高速鋼。此鋼??過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚恚捕瓤伞?3HRC，在軋制麻花鉆、機(jī)用絲錐等低速切削刀具中發(fā)揮重要作用，但國(guó)內(nèi)不少刀具專家則不認(rèn)同，他們說(shuō)低合金高速鋼不符合高速鋼性能要求，涉嫌假冒偽劣，在國(guó)際上聲譽(yù)不好，應(yīng)該把它從高速鋼中驅(qū)逐出去。事實(shí)上，HSS-L自20世紀(jì)80年代在我國(guó)問(wèn)世至今，在全國(guó)各地，特別在江浙，假冒偽劣非常猖獗，用合金鋼冒充低合金高速鋼，明知道不屬高速鋼，在商品上還堂而皇之地標(biāo)上“HSS”，真是“此地?zé)o銀三百兩”。
HSS-E是在HSS的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加Co、V、Al等元素，并相應(yīng)提高C，以提高其硬度和紅硬性。材料的價(jià)格雖貴，但在切削難加工材料時(shí)突顯其能。由于數(shù)控機(jī)床、加工中心和難加工材料的迅速發(fā)展，HSS-E的應(yīng)用還會(huì)逐漸增加。
粉末高速鋼力學(xué)性能較冶煉高速鋼顯著提高，強(qiáng)度可提高20%～30%，韌性提高1.5～2倍。并且安全性、可靠性強(qiáng)，刀具壽命是HSS鋼刀具的幾倍仍至數(shù)十倍，國(guó)外早已普遍運(yùn)用，但國(guó)內(nèi)至今很少采用。
?。?）硬質(zhì)合金 高速鋼稱霸刀具材料100多年，時(shí)下由于高速切削、干切削、硬切削的飛快發(fā)展，硬質(zhì)合金成了刀具材料新霸主。近年來(lái)因添加稀土金屬的硬質(zhì)合金、納米技術(shù)的應(yīng)用、提高強(qiáng)度和韌性的超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金和超硬涂層技術(shù)的開(kāi)發(fā)和利用，顯著提高了硬質(zhì)合金的高效切削性能，大大拓寬了硬質(zhì)合金的應(yīng)用領(lǐng)域，現(xiàn)在高效先進(jìn)刀具，基本上是硬質(zhì)合金的一統(tǒng)天下。PVD、CVD等表面強(qiáng)化技術(shù)在刀具上獲得重大發(fā)展，就連硬質(zhì)合金等超硬刀具也要錦上添花。但應(yīng)切記，再好涂層必須有好的前處理作支撐，如硬度低下或過(guò)熱超標(biāo)的高速鋼刀具，涂層不會(huì)有好結(jié)果。所以要想使表面強(qiáng)化好，基礎(chǔ)一定要打牢。為趕超世界強(qiáng)國(guó)作出我們應(yīng)有的貢獻(xiàn)?！『玫牡毒卟牧媳仨氂泻玫臒崽幚碜髦巍１热缤跖聘咚黉揗42的應(yīng)用就是如此。目前對(duì)M42鋼使用上存在兩個(gè)誤區(qū)：一是盲目追求高硬度；二是公式化的熱處理工藝。超硬高速鋼并非一定要超硬度。M42鋼通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚恚梢赃_(dá)到68～70HRC，如此高的硬度對(duì)大多數(shù)刀具來(lái)說(shuō)是不適用的，刀具壽命歷來(lái)不依硬度高低論英雄，我們追求高硬度，但不唯高硬度，要在滿足韌性的前提下力求高硬度。雖是同一牌號(hào)的高速鋼制作不同的刀具，熱處理工藝應(yīng)該有所不用，即應(yīng)提倡熱處理工藝個(gè)性化，公式化的熱處理工藝已經(jīng)?落伍。
?。?）超硬刀具材料 這類材料主要指陶瓷、立方氮化硼、金剛石。它們有很高的硬度和耐磨性，故可提高切削效率，近年來(lái)在制造業(yè)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。超硬刀具及其材料國(guó)內(nèi)均有生產(chǎn)基地及供應(yīng)商，關(guān)鍵問(wèn)題看用戶是否誠(chéng)心使用。國(guó)家十二五規(guī)劃對(duì)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持，立方氮化硼整體聚晶刀片必將帶來(lái)新的切削技術(shù)革命。在模具加工業(yè)中，超硬刀具發(fā)揮了重要作用，深信這類刀具材料將有十分廣闊的應(yīng)用前景。
