刀具是最直接与被加工零件“亲密接触”的工具，它对最终产品的质量和制造成本有着非常直接的影响。在机加工中，刀具所消耗的费用在总的制造成本中虽然只占很小的比例，但刀具技术的进步对制造成本的降低和产品质量的提高常常能起到事半功倍的作用。以轿车生产为例，刀具的消耗只占其制造成本的3％，但是却影响到整个制造成本的25％甚至更多。因此，如何正确合理地选用和使用刀具已成为汽车制造企业热切关注的话题之一。

汽车人的心声

AI: 面对汽车制造业日益激烈的市场竞争，“高效率、低成本”已经成为企业保持竞争力所不懈追求的目标，金属切削机床和刀具在其中发挥着越来越重要的作用，单就刀具而言，您认为当前国内企业用户所面临的主要问题有哪些？

张景德：从近几年的发展状况来看，汽车制造业的竞争说穿了就是产品的竞争，新产品产出的快慢显得尤为重要。系列产品的推出大多都是通过生产线的局部改造而实现的，刀具/刀辅具设计改善在这里起着决定性的主导作用，大多新产品的生产准备周期要取决于刀具的设计制造周期。从这个意义上来看，当前国内企业用户所面临的首要问题应该是在生产准备过程中所面临的国外刀具/刀辅具的供应周期问题。

其次，各个汽车制造企业的规模、设备状况、工艺水平都存在着差异，他们对刀具的需求当然也存在很大的差异，这就需要刀具供应商根据不同的用户及其不同的加工条件认真开发设计适用的刀具，以满足不同的加工需要。而现有刀具供应商不能根据用户的使用条件准确进行选用或开发合适的刀具，对每个厂家的制造状况及差异掌握的不够导致很多供应商仅凭以往的经验为用户供货。国外刀具厂家在这方面的实力明显强于国内厂家，但交货期却是困扰我国用户企业的主要问题。

再次，国内供应商在供货周期方面虽不成问题，但产品开发存在一定的局限性，新开发的产品质量稳定性也有待改进。目前，面向轿车制造业，有竞争力的国内刀具制造厂家屈指可数，根据品种细分每种刀具的生产厂家也就那么一两家，用户在使用中常会担心出现问题，大有“一棵树上吊死”的危机感。传统刀具（包括材质、结构等）不能满足高效、低成本生产高品质产品的加工要求，如焊接刀具、高速钢刀具等，而国内刀具厂家的主打产品还没有实质性的突破。

章戡平：刀具对提高生产效率和产品质量、降低制造成本的重要性已被越来越多的企业所认同。就刀具而言，国内企业所面临的首要问题是应该加强对刀具的应用，因为刀具是一种技术含量极高的产品，只有应用得当才会给企业带来实实在在的好处。因此，培养一批与企业发展相适应的刀具技术人员对于企业来说是十分必要的，能够有效提高刀具的应用水平。

其次，企业应重视对刀具的管理，通过提高刀具的管理水平增强企业的竞争力。

此外，企业还要进一步加强与刀具供应商的合作。企业与刀具供应商之间不仅是单纯的买卖关系，还应建立一种互利双赢的伙伴关系。通过合作，可以提高企业的刀具应用水平，引入先进适用的刀具，以实现提高企业竞争力的最终目的。　

AI: 先进刀具技术和产品不但是推动制造技术进步和工艺改进的重要因素之一，还是提高产品质量、降低加工成本的重要手段。请结合实例谈谈汽车制造业企业选用高效先进的刀具的重大意义以及贵公司在选用和使用刀具方面的宝贵经验。

张景德：选用高效先进刀具可以极大地提高生产效率、提高加工精度及降低切削阻力。

制造技术的全面进步把切削技术推向了高速切削的新阶段，高速切削作为一种新的切削工艺，显示出了独特的优越性。首先，切削效率成倍提高；其次，高速切削有利于提高产品质量、降低制造成本、缩短交货周期。此外，在高速切削技术的基础上开发的干切削（准干切削、微量润滑切削）、硬切削（以车代磨、以铣代磨）等新工艺，不仅提高了加工效率，改变了传统意义上不同切削工艺之间的界限，而且开创了切削加工“绿色制造”的新时代。与此同时，根据不同的加工要求，还出现了高进给速度的高效加工工艺（HPM）和高生产率加工工艺（HSM），显示出高速切削技术的巨大发展潜力。

随着产量的不断提升，神龙公司在选用和使用刀具方面采用的原则是：在提高刀具寿命、确保劳动生产率不断提高的基础上，降低刀具消耗成本。其中，新刀具的使用效果尤为显著。

1、CBN刀具的采用

在加工缸盖气门阀座时，原随机带的刀具为德国MAPAL公司的硬质合金刀片，平均寿命为400件。采用CBN刀片后，刀具寿命提高到2000件，刀具消耗成本下降了30％。

2、陶瓷刀片的采用

在加工曲轴平衡块时，原来使用硬质合金刀片，但由于加工条件恶劣，寿命仅为15件/刃左右，改用陶瓷刀片后，寿命提高到25件/刃，而且原刀片仅可用4次，改进后刀片可用8次，大幅度地降低了制造成本。

3、PCD刀具的采用

变速箱壳体、离合器壳体及离合器壳体总成上的零件都是铝合金材质的，原来使用硬质合金刀片加工进口的毛坯件，可加工2000件。毛坯国产化后，材质的可加工性与进口毛坯存在很大的差异，经常出现打刀现象。后来经过改进试验，采用PCD刀具，不仅满足了工艺要求，而且寿命也大幅度提高，可加工20000件。

4、热涨刀柄的采用

超高速加工中，热涨刀柄的采用确保了刀具的稳定性和耐用性。章戡平：高效、批量、稳定地生产出高品质的产品是汽车制造业生产的典型特点。选用先进刀具成为汽车制造业提高产品质量、降低制造成本的一个非常有效的手段。先进刀具能否给企业带来效益，关键在于应用。俗话说，“好钢用在刀刃上”，合理地选用先进刀具应从以下几个方面考虑：

1、选择高效的先进刀具可减少对设备的投入，从而减少项目资金的投入

庆铃汽车投入的一条轴类（调质钢）生产线，按常规应采用4台数控车床，而实际上，由于在工艺上采取高速、高效切削，选择了Kennametal的kc9010可转位刀片，Vc为200～260m/min，换刀时间为0.5～0.7s，dp为2～6m , 减少了两台数控车床的投入仍能满足生产节拍的要求。

2、在瓶颈工序采用先进刀具

我们在一条轴类生产线进行工序能力平衡时，磨削工序成为了瓶颈。若再增加一台磨床，能力则会有些富裕，不仅增加了投入而且还要增加一个工位。而采用泰利莱的CSS砂轮，虽然砂轮价格会增加1倍，但寿命同时也增加了1倍，且效率可提高20%～30%，同时还减少了砂轮的修正次数和金刚石修正器的消耗，减少了砂轮的更换时间。

3、在主要零部件的关键质量工序采用先进刀具能高效、稳定地保证产品质量

在发动机连杆大小孔的精加工工序中，孔的尺寸精度、粗糙度以及圆柱度要求都很高，而且产量大。对此，我公司采用NAGEL珩磨工艺，工作时珩磨头一上一下就完成活塞销孔（铜套）和曲轴孔（钢）的加工，尺寸精度可控制在0.001mm以内，圆柱度＜0.003，粗糙度Ra0.2左右，效率很高，且质量非常稳定。

AI: 在满足加工节拍的情况下使用一些替代性的刀具能够有效地降低制造成本，在此，能否结合实际介绍一下贵公司在这方面的成功案例？

张景德：由于神龙公司从投产开始就面临着严峻的挑战，所以在降低成本方面做了大量的工作。当然，刀具作为直接与被加工零件“亲密接触”的工具，对最终产品的质量和制造成本有着直接的影响。通过多年来的刀具优化工作，神龙公司使刀具成本降低了近40％，同时还大大提高了生产效率。

对于加工曲轴轴径和平衡块端面的车拉刀，我们原来用德国WIDIA公司的刀片，价格昂贵，采购周期长，给生产部门、供应部门和采购部门都造成了很多不利的影响。经过我们与成都工具研究所及株洲钻石切削刀具有限公司的共同努力，合作开发出了满足我们生产需要的车拉刀片，寿命和进口刀片相当，价格约为进口刀具的一半，供货周期仅是进口的1/3，不仅降低了刀具成本，同时还降低了刀具的库存积压。

还有，在主轴承盖的切断加工中，由于加工工艺的限制，主轴承盖的加工在工作面上容易出现掉渣现象。原来使用瑞典SANDVIK公司的TAILOR MADE刀片，为了解决掉渣问题，我们将切削主偏角由90°改变为45°，掉渣现象得到明显的改善，但是进口的非标刀具成本很高，后来，我们与株洲钻石切削刀具有限公司进行探讨和分析，对刀片做了进一步的改进，增加了30°的第二主偏角，同时将刀片由原来的2个角改成了4个角。这样不仅掉渣现象得到了更进一步的改善，刀具寿命也由最初的200件/刃提高到了现在的2000件/刃，刀具的单工序成本由采用进口刀具时的6元/件以上降到现在的不足2元/件。

章戡平：替代刀具，我们又理解为刀具国产化，也称为“刀具优化”，其目的是在保证质量和节拍不变的前提下，通过刀具的替代来降低刀具成本，从而达到降低制造成本的最终目的。

近年来，随着我国汽车工业的发展，国内很多刀具厂家在技术上有了长足的进步，使得替代刀具大有可为。虽然国内厂家在刀具的材料、涂层、槽形的研究开发上与国外厂家相比还有较大的差距，但就单一门类的刀具制造而言，有些方面已经接近或达到进口刀具的水平。比如，株洲钻石的硬质合金孔加工刀具，哈一工、汉江的拉刀、滚刀，深圳中天和上海舒伯哈特的CBN和金刚石刀具，威海兰旗的砂轮，陕硬的焊接非标刀具，成量和上工的高速钢钻头，关中工具厂的丝锥等。

由于进口刀具与国产刀具存在较大的差价，一些非标刀具差价更大，而汽车制造中的非标刀具又特别多，这就给国内的刀具厂家留有很大的生存和发展空间，也是我们刀具国产化的重点方向。

我公司引进生产线的进口刀具约2500多种，多年来，我们在刀具国产化方面做了大量的工作，在刀具国产化的进程中总结了以下几点经验：

1、领导重视、组织保证。1996年我公司就成立了刀具国产化技术组，由集团公司的一位副总经理担任组长，主抓刀具国产化的工作。对能国产化的刀具必须国产化，对有可能国产化的要创造条件国产化。

2、根据公司进口刀具的情况和技术人员的特点，我们按可转位刀片、 孔加工刀具、 磨料磨具、复杂刀具（滚、插、剃、拉）、 螺纹刀具和超硬刀具（CBN、PCD陶瓷）、工具系统等门类对刀具技术人员进行分工，并对进口刀具实物进行测绘，完成了所有进口刀具图纸的国产化工作。

3、通过考察国内有条件的工具厂家，根据其特长确定投放的品种，建立伙伴关系，进行技术合作，提供试切条件，反馈试刀信息，提出改进建议。

4、建立“图纸国产化—厂家考察—技术交流—样刀制作—试切—信息反馈—小批量试切—完善图纸—鉴定报告—商务采购”的刀具国产化程序。

在刀具国产化中，我们并没有采取简单的替代。由于国产刀具和进口刀具在材质、涂层和工艺上存在着一定的差距，在同样的切削条件下，国产刀具是很难替代进口刀具的。为此，我们针对国产刀具在切削中的失效形式进行分析，对刀具的槽形、刃口、几何角度以及切削参数作适当的调整（不改变节拍），达到了意想不到的效果。另外，我们对有些价值高、消耗量大，暂不能国产化的刀具采取优化，如：我们有一种加工曲轴的外铣刀片，4个刀盘一次装刀，共360多片，原使用日本一家刀具厂的刀片，价格较高，后委托一家欧洲刀具厂家制作，价格下降了25%。经过不到三年的时间，我公司缸体、缸盖加工线的刀具国产化率几乎达到100%，曲轴、连杆、凸轮轴线的刀具国产化率达到60%左右，大大降低了企业的刀具费用，取得了非常可观的效益。

AI: 现在，数控机床所使用的刀具种类、数量繁多，如何对其进行集中有效地管理从而降低制造成本是大家都很关心的问题。在刀具管理方面，您认为刀具供应商和汽车制造业企业所面临的当务之急是什么？

张景德：作为企业，管理的好与坏、水平高与低最终都体现在是否能以最少的投入获取最大的产出这个最终目标上。对于刀具管理，我认为生产企业的当务之急应该是如何保证最小的库存满足最大的产量。

一方面，库存量的扩大不仅造成了资金的积压，而且还增加了管理成本；另一方面，在新产品不断推出的过程中，很有可能导致库存刀具的报废，造成很大的浪费。为了达到降低库存的目的，每个企业状况不同所采取的管理方式和方法手段也有所差异。先期投资方式的不同将导致每个企业的刀具管理方式全然不同，上海通用的外包式管理就是其中的一个典型的例子。

刀具管理是否适合自己的企业？要回答这个问题，首先要清楚刀具管理的含义。通常人们认为，刀具管理就是把刀具的全部或一部分由另一家企业供应，该企业仅承担刀具供应的责任，而现代刀具管理的目的则要广泛得多，它包括提高生产率、减少刀具总费用和所需的资金、减少刀具供应商的数目、降低加工成本等诸多方面。

对于美国或德国的用户，大量成熟的刀具制造商就在当地办厂，用户可以获得非常及时的服务。这对于刀具管理的开展无疑提供了极大的便利。而在中国，由于目前国内刀具市场仍然以进口刀具为主体，特别是刀具供应方面，信息传递、生产周期、报关运输等等均会给刀具管理设置障碍，由此而引起的停产将是用户可以承受的底线；另外，一种担心的心理目前还无法排除，即用户对刀具管理供应商产生强烈的依赖，在下一轮选择中如选中另一家刀具管理供应商，将不可避免地混乱一段时间，这主要是由于作为刀具管理的用户本身也不够成熟，其次是中国市场可供选择的刀具管理供应商还很少。

中国用户不仅将在合作中逐渐成熟，也将通过这种新的形式获得更多利益。当然，随着多品种柔性化生产线的不断扩展建设，神龙公司正在积极努力完善适合自己的刀具管理模式，以便以最少的投入获取最大的产出。神龙公司现行的刀具管理都是围绕以下两种管理方式而开展的：

1、定额管理的思想。在每种刀具及每个使用点，利用科学有效的方式制定出其使用消耗定额（生产线上表现为换刀频次），以此定额制定采购计划，并依据采购周期制定最小库存量、组织生产并拉动生产、确定成本预算及年技术降成本的目标基数。

2、定置配刀管理方式，即生产线上每个使用点的刀具要确保有3套调整好的刀具标码放置在固定的位置（除工序上使用的一套刀具外，机床边、调刀间各定置一套调整好的待用刀具）上所采用的组织管理形式。

以上这两种方法互相牵制，缺一不可，其目的是确保生产的进行及刀具的低库存。

作为刀具供应商，当务之急是应加大与用户的交流和沟通力度，面对众多不同用户的管理特点，积极应变，完善自己的操作管理方式，尽量避免运作不畅、反应迟缓或信息不畅的局面，同时，简化内部管理程序，缩短供货周期。此外，根据用户需求，适当地留出一些中间储备量也不失为一种有效措施。

章戡平：刀具管理的内容包含两部分：其一，刀具的采购供应、刃磨、交换以及在使用过程中的异常（消耗、质量）处理等，使企业的刀具使用成本一直处在一种受控状态之中。其二，对现使用刀具进行优化、新建生产线对先进刀具的应用，降低企业制造成本。

当前，国内的汽车制造业普遍都是由企业自己管理刀具，这种管理形式往往会因企业的综合管理水平和刀具技术水平的高低而效果不一。企业每年只控制刀具采购费用和库存资金的额度，许多间接的刀具费用未进入刀具成本的核算。企业反映出来的仅是刀具消耗的费用，并非刀具的总成本。

现在，一种新的刀具管理模式已成为企业谈论的热点，这就是刀具管理对外承包，即企业将刀具管理的功能承包给企业外的一家有实力的刀具公司进行管理，制造企业只按约定的单台刀具费用和生产总量支付费用。这种管理模式的好处大家谈论很多，这里不再复述。但是有两点应引起汽车制造业的注意：第一，企业选择这种对外承包方式后，一旦因种种原因与刀具承包商终止合同，更换承包商时，必然会使企业的生产变得很被动，企业对此应有相关的应急机制；第二，因刀具的承包，企业外的人员能深入企业制造系统，企业的关键核心制造技术有外泄的可能，企业对此应有对应的措施。

我个人认为，汽车制造业应根据企业的条件选择适合企业的刀具管理模式。虽然国外很多大的刀具厂家都具备了承包汽车制造企业刀具管理的能力，但就目前中国的绝大多数企业而言，要走出刀具管理对外承包这一步仍很艰难，因为这里不仅存在许多技术问题，还有一种文化和价值取向的问题，需要时间去认识，去改变观念。实际上很多刀具厂商已不同程度地进入了制造企业的刀具管理范畴，如承包企业新的项目配刀，对企业的刀具进行局部优化等，企业也大量选用刀具厂商的刀具，这些都是良好的开端。刀具供应商应通过这些合作，更加深入地了解企业的需求，向汽车制造企业提供急需的技术和服务，并真正站在企业的角度来考虑问题，逐步建立良好的诚信合作关系，逐渐扩大合作的范围。

刀具供应商的响应

AI: 随着汽车更新换代速度的不断加快，汽车零部件的技术革新周期越来越短，加工工艺变得越来越复杂。您认为金属切削技术的发展特点是什么？刀具供应商所面临的挑战是什么？

蒋文德：制造技术的全面进步使切削效率成倍提高，而且高速切削有利于提高产品质量、降低制造成本、缩短交货周期。以硬质合金为主的各种刀具材料性能全面提高，涂层成为提高刀具性能的关键技术，刀具结构创新速度加快，切削加工配套技术快速发展。

刀具是直接对零件进行切削的，因此，刀具性能和质量的优劣都直接影响切削的加工效率、加工精度和表面质量。刀具的改进和发展往往起到促进加工工艺和机床设备进步的作用。“工欲善其事，必先利其器”，因此，研究和改进刀具的设计、制造和使用，提高切削加工效率，对整个机械制造工业有着重要的现实意义。

越来越多的客户不再停留在只要求供应产品的初级阶段，他们将会要求“提供更广的服务”。随着刀具产品的同质化趋势更加明显，国内外刀具供应商之间的竞争愈加激烈，信息渠道、技术支持、交货周期、非标刀具响应等指标在竞争中所起的作用越来越重要。这就要求优秀的供应商必须能提供“销售差异性”及优异的总体方案。

杨晓：近些年来，由于科学技术的不断进步和人们消费需求的不断异化，包括汽车产品在内的各类产品的寿命周期逐渐在缩短，产品更新换代的速度也在加快。这种形势迫使许多生产企业转向多品种小批量的生产方式，以适应市场需求的多变性，并提高本企业产品的市场占有率。与此同时，这种形势也为少品种大批量生产奠定基础、开辟道路的标准化活动提出了挑战。在金属切削行业，不管是机床供应商、刀具供应商、夹具供应商、油品供应商，作为客户供应链的一个组成部分，只有大家站在一条战线上共同面对挑战，才能成功应对瞬息万变的市场挑战。

面对现代制造业的要求，机床行业通过可重构机床等方式、夹具行业通过组合夹具等方式、油品行业通过添加剂等方式，对客户的多品种小批量的生产趋势做出了积极的应对措施。刀具行业也毫不例外，而刀具供应商的应对措施并不仅仅局限于对新品的开发，刀具的模块化设计和模块化制造就是其应对措施中的一个重要组成部分。刀具的模块化解决方案是当产品的结构、尺寸、材料等有所变化时，通过更换刀具的工作模块使刀具的切削性能能够适应新的加工需要。

AI: 先进刀具的推广需要生产商和用户的互动，只有让用户在使用后得到实实在在的好处，生产商和用户才能获得双赢。在此，请介绍一下贵公司是如何与企业用户密切合作并引导他们正确选用和使用刀具的？在推广高效先进刀具方面的成功经验有哪些？

蒋文德：正确选用和使用刀具需要经过刀具供应商与最终用户彼此的沟通，了解相关的技术资料才能得以实现。用户可以通过我们的样本资料来了解山高刀具产品的结构特点与应用场合，可以与我们的销售、技术人员交流沟通以进一步熟悉刀具产品；而销售工程师也需要尽早了解客户的机床、夹具、零件特征与加工工艺。针对客户的具体应用，山高的销售工程师推荐刀具型号与切削参数。山高可提供相近工况的成功案例，通过PCA软件进行生产率与成本分析，得到量化的优化结果。山高每年在重点的汽车、航空航天、模具、电站设备等行业都举办较大规模的研讨会，邀请总部专家交流新产品、新工艺，并在客户现场协助解决技术难题。公司的销售人员与技术支持人员密切配合，相互补位，不仅能提供满意的试刀结果，而且也能帮助客户编制全套的工艺方案，对于客户开发新产品特别有效。

杨晓：的确，先进刀具只有让用户在使用后得到实实在在的好处，才会被用户所接受。我始终认为，从使用者的立场看问题，只有最合适的产品，没有最好的产品，如：高速切削是近年来发展起来的先进技术，但对刀具的平衡和安全性有严格的要求，因此，作为刀具商，应该尽可能地向用户全面介绍先进刀具的特点、适用场合、使用注意事项等全面的信息，要让用户在使用先进刀具前对该技术的适用性能有充分和足够的了解。

作为中国刀协的常务理事和瓦尔特（无锡）的市场主管，近年来我在全国各地进行了题目为“高速切削刀具”的系列技术讲座。与传统的商业演讲不同的是，这些演讲的主题并不是针对厂商产品，而是针对高速加工技术中涉及刀具的部分，对高速切削刀具的两个关键应用技术——平衡和安全性进行了重点的介绍，例举了瓦尔特的高速切削刀具及其切削参数，从而使许多听众对高速切削刀具有了比较全面的认识。同时，对推广瓦尔特的高速切削刀具也起到了积极的作用。　　

AI: 面对汽车制造业企业在“提高效率、降低制造成本”方面越来越高的需求，您有何看法？在新产品/新技术开发上，贵公司做了哪些努力来满足用户的这些需求？

蒋文德：在制造成本的构成里，劳动力占40%、管理与场地占20%、机床占20%、材料占15%，而切削刀具只占制造成本的3%，所以，提高效率、缩短零件的加工时间是降低成本的关键。牺牲切削速度、进给量而单纯追求刀具的寿命是一种错误的做法。现在，像汽车这样大批量生产的企业越来越追求提高效率来降低成本。

山高在孔加工方面推出了舍弃式多刃硬质合金铰刀PreciMaster，铰削精度达H7级，每转进给量高达0.6mm。新推出的机夹式钻头的刀体表面镀有镍基特氟珑涂层，有利于排屑并改善被加工孔的表面粗糙度。在铣削方面，山高拥有高速加工灰铸铁的CBN铣刀，在CBN300之后新推出了铣刀片材质等级CBN350，CBN350在减少切削刃微崩和剥落方面性能优于CBN300。在车削方面，全新的TPx000刀片材质等级使得切削速度更高，刀具寿命的可预计性提高，更适用于无人化的自动生产。