那么，当前哪些课题对刀具工业最重要呢?可以列出以下十个方面：

(1)如何加工新出现的工件材料；

(2)关于硬-干-高速加工；

(3)关于电泳沉积工艺，以及梯度结构的硬质合金；

(4)关于多层涂层、纳米级涂层；

(5)关于润滑性涂层和微量润滑技术；

(6)一次性刀具；

(7)智能刀具；

(8)提供具有管理功能的切削技术；

(9)互联网对刀具工业带来的影响；

(10)专利技术与推广普及的关系。

新的刀具要加工什么样的工件材料

在未来十年里，新开发的刀具应能加工什么样的工件材料呢?从与刀具工业关系最密切的两个工业部门--汽车工业和航空工业可以得到明确的答复。

在汽车工业里，铝合金占主导地位，图1是瑞典Volvo汽车厂工件材料构成的变化趋势。铝合金还是制造飞机机身的主要材料。在飞机发动机制造业，除了铝合金外，主要材料还有镍基合金和钛基合金，图2是瑞典Volvo飞机发动机厂工件材料构成的变化趋势。此外，上述材料构成的格局还正在发生变化，预计蠕虫状石墨铸铁(GGV)和镁合金在今后将起重要作用。

表1是这两种材料与普通灰铸铁(GG)、铝合金性能的比较，它们将影响切削加工的效率和刀具的寿命。

a 灰铸铁 b 球墨铸铁 c 锻钢 d 铝合金 e 其它	a 钢 b 铝合金 c 钴基合金 d 镍基合金 e 钛合金 f 合成材料
图1 轿车工业工件材料发展趋势	图2 飞机发动机工业工件材料发展趋势

表1 材料性能比较

工件材料	灰铸铁GG25	GGV铸铁 (70%珠光体)	GGV铸铁 (95%珠光体)	铝合金AlSi9Cu3	镁合金AZ91HP
强度MPa	230	440	480	255	225
弹性模量Gpa	130	145	145	74	45
硬度HB	190	200	250	100	72
汽缸盖毛重kg	40.4	30	30	27.5	21.5
汽缸盖净重kg	35.2	24.5	24.5	22	17

硬-干-高速切削：干切削的十个相关技术

硬加工，主要是指渗碳淬火钢的加工，目前能达到的技术水平见表2。当前制造技术中最重要的趋势肯定是干切削。下面列出经济地应用这项技术的十个最重要的相关技术：

(1)只有可通用的干式或准干式切削工艺才有价值，由于在孔加工(钻、攻丝、铰)的切削区有很高的切削温度，因此孔加工是干式切削能否通用的关键。

(2)必须采用新的特殊的刀具几何角度，以减少刀具与工件之间的摩擦，有利于切屑的流动。

(3)刀具材料应适合磨出锋利的刃口，以降低切削温度。

(4)采用含TiAlN的多层涂层，阻止热量传入刀具。

(5)用减摩涂层降低切屑流动的摩擦。

(6)外部的微量润滑方法只对不经常更换刀具的加工是简单且有效的。

(7)对于频繁更换刀具的加工中心机床，需要采用经主轴-刀具的内部微量润滑供给方式。

(8)要有抽吸切屑和油雾的装置。

(9)适用于干切切削的机床应有利于切屑的落下，并能很快将切屑从加工区清除。工作台的移动有高的加(减)速度，以提供最佳的进给速度。

(10)必须采用高的切削速度，使热量由切屑带走。

表2 硬切削的技术状况(由汉诺威工业大学提供)

	用陶瓷、CBN硬车削	用超细颗粒硬质合金 TiN涂层硬铣削	用超细颗粒硬质合金 TiAlN涂层硬铣削
切削速度Vc(m/min)	120～250	200～350	40～60
进给量f mm	0.05～0.15	0.1～0.2	0.02～0.1
粗糙度Ra μm	1～4	2～5	2～4
精度	IT5～7		IT7～10

图3 干式切削在德国机械制造行业发展前景

上述十条中有几条还要进一步说明，其中最重要的是第10条，因为只有当干式切削在不降低生产率的前提下，它的优点才有现实意义，并得到广泛应用。实践证明，采用干式切削必须提高切削速度，使热量由切屑带走。实际情况比预期的还好，生产率不但没降低，甚至还提高了。关于该项技术推广的速度会有多快，专家们的看法不完全相同，图3为德国机械制造行业干式切削所占的比例：目前为6%，到2003年最佳的估计可达40%，而现实的估计为20%。

为了加快干式切削的推广工作，德国第二大汽车制造厂的做法可供借鉴，其项目实施安排的原则是：

凡是可采用干式切削的工序，必须投入适合干式切削的机床，否则可按以下原则进行加工：

①首先采用微量润滑，看加工是否可行。

②如果必须采用冷却，则应优先考虑乳化液。

③只有在迫不得已情况下才使用油冷却。

关于干式切削机床的开发，目前至少已有12家机床厂能提供新开发的可适用干式切削的加工中心或近期将推出样机。

可替代高速钢和焊接式PCD的硬质合金

目前在市场上占主导地位的刀具材料还是传统的格局：P类用于加工钢，K类用于加工铸铁和铝合金。这样的格局即将过时，P类硬质合金的优点仅仅在于，在加工钢材时重磨后可不重涂。实际上，这个优点已显得无关紧要，如果采用涂层的超细颗粒硬质合金，与P类硬质合金相比，在重磨前寿命的增加远远超过重磨后的寿命损失，因此总寿命有很大提高，见图4。

为提高硬质合金的韧性，通常是增加钴的含量，由此带来的硬度降低现在可通过细化粒度得到补偿(见图5)，从而使超细颗粒硬质合金受到青睐。尤其在机床刚性较差或加工条件不稳定的场合，如果用普通硬质合金刀具迟早会打刀。图6是用超细颗粒硬质合金制造的曲轴油孔钻，孔深为25d，代表了此类刀具当前的最高水平。