我國機床工具產業作為裝備制造業的重要支撐產業,是為國民經濟各領域提供工作母機的基礎產業,是國家綜合實力和國家強盛的重要標志之一,具有基礎性和戰略性地位。機床工具行業為航空航天、國防軍工、燃氣輪機、能源裝備、船舶、現代交通、農業機械、醫療器械、石油化工、特大型超重設備等重點行業、重點領域、重點工程提供基礎技術裝備,其中包括以高速、精密、復合、智能為特征的高檔數控機床和具有高效率、高精度、高可靠性和專用化的“三高一專”數控刀具。
切削技術和刀具是裝備制造業的基礎工藝和裝備,涵蓋了機械加工的各個領域乃至各行各業。沒有數控刀具,數控機床既不能發揮高效能,也不能制造出優質的機加工產品。切削技術和數控刀具的水平,直接關系著數控機床的效率高低、質量好壞和裝備制造業的整體水平。因此,工具行業承擔著提高我國切削加工技術進步和裝備制造業水平的重任。
一個機械零部件的完整切削加工過程,是不同切削工藝組合,以多種的數控刀具為載體,與被加工工件作用,從而實現將工件毛坯加工成所需結構的完整過程。這個過程需要包括刀柄、刀體、切削耗材等一整套核心工具體系的協同配合才能完成,每類工具都扮演著舉足輕重的作用。
從整體上來看,對于上述工具體系,我國的設計制造水平發展不平衡、不充分問題較為突出,整體與西方發達國家還存在著較大差距。從局部觀察,我國數控刀具產業經過多年發展,已經逐步在刀片等切削耗材領域涌現出包括株洲鉆石、廈門金鷺、歐科億、華銳精密等在內的一批優秀企業,其技術能力已開始逐漸接近國際水準。而在高端刀柄、刀體領域,則明顯落后,這在較大程度上制約了我國機械加工領域的整體技術水平。切削耗材對工件加工的成本、效率和精度起到較為重要的影響,而刀柄、刀體則直接決定了加工工藝能否作用于被加工工件,是影響加工效率和精度、導致機械加工領域“卡脖子”問題的癥結所在。在這一細分領域的落后,直接導致我國在包括航空發動機、燃氣輪機、精密齒輪等尖端裝備制造加工板塊嚴重依賴國外刀具產品。
促進我國各類數控刀具企業之間的平衡發展,在高端刀體、刀柄領域培育一批擁有一定國際競爭力的優勢企業,將是實現我國機械加工產業高級化和產業鏈現代化的必要舉措,也是打破我國尖端裝備加工嚴重依賴西方加工工具這一尷尬局面,維護國家經濟、產業安全的必要手段。
一、數控刀具市場概況
1.數控刀具產品的分類
從整個數控刀具的宏觀維度來進行分類,大致可分為刀柄、刀體、切削耗材,每一類工具的具體功能如下:
(1)刀柄:俗稱工具系統,是一端與機床主軸直聯接,另一端與刀體或整體式刀具聯接,將機床主軸的回轉精度、轉動扭矩傳遞給被加工工件的裝置。刀柄設計制造的優劣直接決定了數控機床的加工性能能否有效、精準、穩定、持久地向被加工工件傳遞。
(2)刀體:刀體是一端與刀柄聯接,另一端承載切削耗材,用于實現不同切削工藝的裝置。通過不同的刀體結構設計,才能實現車、銑、鏜、鉆、磨等不同種類的加工工藝。刀體的結構設計和制造水平,一是直接決定了能否將特定加工工藝通過切削耗材作用于被加工工件的某個位置,即該工件能否被順利制造;二是直接決定了在某一工件上完成某種加工工藝所需的有效功率,即決定了加工效率;三是在較大程度上決定了加工精度和精度維持能力,即該工件的精密程度。
由于不同的被加工工件,因其形狀、結構、材質、復雜程度各不相同,在不同工件的不同加工位置上實現同一種類的加工工藝所需的刀體結構存在較大差異;同時,完成一個工件的加工,往往需要不同種類加工工藝的相互配合,進而需要設計不同結構的刀體,以滿足加工需求;隨著被加工工件種類的增加,所需要設計的刀體結構數量將呈現幾何增長。所以,對刀體結構持續不斷地優化迭代,從而在保證加工精度的同時,實現更高的加工效率,是數控刀具行業的關鍵和難點之一。
(3)切削耗材:直接與被加工工件發生相互作用的部分,主要包括不同類型的數控刀片、整體式合金刀具。通常,數控刀片以不同的壓緊方式安裝在刀體上;而整體式刀具根據被加工工件所需要的加工工藝不同,既可以安裝在刀體上,也可直接與刀柄聯接。按照材質不同對切削耗材進行分類,可以大致分為高速鋼、硬質合金、陶瓷、超硬材料等產品。
2.數控刀具行業發展現狀
(1)全球數控刀具行業領軍企業
國際主要高端刀具品牌生產廠家以瑞典山特維克SANDVIK、德國瓦爾特WALTHER、瑞典三高SECO、美國肯納KENNAMETAL、德國MAPAL、以色列伊斯卡ISCAR、日本三菱MITSUBISHI MATERIALS、韓國特固克TAEGUTEC、日本京瓷KYOCERA等國際巨頭為代表,具有專業技術優勢和細分市場等優勢,在刀具材料、設計和制造工藝方面均已領先全球。用戶涉及汽車、航空工業、采礦建筑行業、化工、石油和燃氣、動力、紙漿紙張、居家用品、電子、醫學技術,以及醫療行業的各個應用領域。全球跨國工具集團在全球范圍內的發展格局呈現出“高起點、大投入、規模化、國際化”的特點,占有現代高效刀具約三分之二的市場份額。
(2)我國工具行業的排頭兵企業
我國工具行業的領軍企業主要以株洲鉆石切削刀具股份有限公司、廈門金鷺特種合金有限公司、森泰(英格)成都數控刀具有限公司、株洲歐科億數控精密刀具股份有限公司、上海工具廠有限公司、株洲華銳精密工具股份有限公司、北京沃爾德金剛石工具股份有限公司、恒鋒工具股份有限公司、成都成量工具集團有限公司等國有、民營企業為代表。










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