“十一五”期间，我国制造领域国家优先发展的重大专项中包含了能源、汽车、航空航天以及交通运输等有关国计民生的重要领域，而这些行业重大装备制造中所涉及到的典型、关键零件的特点是：大、重、复杂、精密，其中新型难加工材料(如硅铝合金、钛合金、高强度耐热钢、碳纤维及复合材料等)的切削加工占据了相当大的比重。这给数控切削加工技术和数控切削机床装备提出了新的课题，也对数控刀具和数字化测量技术和量具量仪提出了新的要求和挑战，提供了新的发展机遇和舞台。当前我国数控刀具和仪器的发展落后于数控机床的发展，已经成为阻碍我国数控切削技术和数控切削机床发展的瓶颈，改变现状刻不容缓。
为了更清晰、真实的了解数控机床用刀具和量仪在我国重大机械装备制造业中的需求和应用现状，尤其是为了进一步明确在关键零部件切削加工中，国产数控刀具和量仪的现状及其与国外先进技术和产品的差距，以便有助于客观、科学的确认：在“十一五”期间及今后一段时间内，我国工具行业在数控刀具和数字化测量仪器领域的攻关方向和目标，2008年6月，作者有幸参加了由中国机床工具工业协会组织的、对核电风电装备制造业及工具制造业部分厂商的调研，对我国数控刀具和量仪在国家重要机械装备制造业中的现状和发展有了更深刻的感受。
一、核电风电设备制造业中数控刀具和数字化量仪应用现状
能源装备制造业，尤其是清洁能源如核电、风电设备制造业近年发展迅猛。发电设备中一些典型关键零部件如汽轮机叶片、转子轮槽以及汽轮发电机转子嵌线槽等的切削加工，由于被加工材料属于耐热高强度合金钢、不锈钢等难加工材料，切削量大，切削负荷重，对数控刀具的切削性能，诸如高温红硬性、弯曲剪切强度、抗磨损性、抗粘接性、摩擦系数等有很高的要求。与此同时，高精度复杂型面的切削对数控刀具本身的精度也提出了更高的要求。因此，这些发电装备典型零件的加工和检测，在一定程度上代表并反映了先进切削技术及先进数控刀具、先进数字化测量技术及测量仪器的{zx1}成果和水平，备受工具制造行业的关注。此外，调研所见到的高精度、大规格风电增速传动箱齿轮成形加工和测量，以及传动滚动丝杆硬切削成形加工等新技术也给人留下了深刻印象。
1．汽轮机叶片型面的数控切削加工
当今，汽轮机叶片五轴联动数控切削加工工艺已得到广泛应用。汽轮机叶片数量大、规格多、轮廓形状复杂、精度高，难加工。而具有耐热、高强度、抗腐蚀的高性能合金钢工件材质更增加了切削加工的难度，因而对叶片数控刀具的可转位刀片基体材质和涂层性能要求很高。目前，工厂加工中大多采用的仍是国外硬质合金涂层刀具/刀片。在调研中了解到，对于整体锻件冲击式水轮机叶轮叶片的加工还有待攻关。关于汽轮机叶片形状精度的检测，通常采用三坐标测量机进行点位测量，如采用PC-DMIS BLADE软件在三坐标测量机上进行测量及叶片参数分析；或在现场用样板光隙法检测，但是后者缺乏定量判定。企业期待市场上能提供方便应用于生产现场、能对批量叶片实现快速精密测量的数字化仪器。
2．汽轮机转子枞树型轮槽的数控切削加工
加工汽轮机转子枞树型轮槽的成形铣刀精度要求很高，型线精度达微米级。目前国产化(包括汽轮机厂自行开发)的枞树型轮槽铣刀(M42高速钢基体+TiAlN涂层)的切削性能和精度基本上已能满足用户需求，正逐步进入生产现场，替代进口。
3．汽轮发电机转轴嵌线槽的数控切削加工
汽轮发电机转轴嵌线槽是采用专用可转位转子槽铣刀，在数控转子槽铣床上加工而成。由于转轴材质为高强度合金钢，切削槽深，铣刀直径大，切削速度高，切削负荷重，对不重磨数控硬质合金涂层刀片的质量要求较高。生产现场仍以国外刀具产品为主。
4．风电增速传动箱齿轮的数控切削加工
作为清洁环保、可再生能源的风力发电设备近年在我国发展迅猛。为适应风电增速传动箱的高精度、大模数硬齿面齿轮批量生产要求，齿轮数控成形加工技术和装备得到推广应用。我国重要的风电增速箱开发制造基地南京高速齿轮箱厂，采用了先进的齿轮成形干铣削技术和成形磨削技术，以及相应的大型CNC数控成形铣齿机和CNC数控成形磨齿机等数控装备进行生产，实现了高质量风电增速箱产品的快速增长。在加工过程中及完成后，对每个齿轮进行了规定的精度检测和监控，这是制造高性能、长寿命风电增速传动箱的重要保证。格里森一普法特大型成形磨齿机上采用了数控在机齿轮测量装置，可对齿轮的齿廓、齿向偏差进行在机扫描测量；新进的克林贝格P300型3米座式CNC齿轮测量仪能对齿轮加工几何精度进行高精度测量。该仪器采用工作台面气浮技术，便于重型工件的安全装调，高精度光栅传感器测头能对工件安装偏心进行快速找正和实施软件补偿。值得一提的是，国产的数控大型成形铣齿机和数控铣齿刀盘已在该厂得到应用。
5．传动滚珠丝杆的数控切削加工
南京工艺装备厂近年引进了德国先进的滚珠丝杆硬切削成形加工技术和数控切削装备，采用CBN成形铣刀盘对淬硬钢棒进行精密车铣硬切削，一次完成传动滚珠丝杆螺纹的精密成形加工。由于不使用冷却液，因而既符合环保要求，又能实现高效、高性能切削加工。值得一提的是，国产激光滚动丝杆检查仪在该厂得到了很好的使用。
二、我国工具制造业数控机床用刀具和量仪技术现状及发展
这次调研了工具行业3个主要生产厂家：上海工具厂有限公司、哈尔滨量具刃具集团有限责任公司和哈尔滨{dy}工具制造有限公司。深切感受到，我国经济实力快速增长，尤其是机械制造业的连续多年高速发展，为我国工具制造业创造了前所未有的发展机遇。国家“十一五”计划和重大专项的启动又提供了新的发展机遇。有关工厂都根据自身特点，制定了近期发展方针和长期发展战略目标，并已经进行了实施阶段，取得了显着的成效，技术进步加快，产品质量不断提高，企业竞争力提高，可持续发展能力得到增强。归纳起来，有以下几个特点：
1．立足于传统强势产品，加大技改投入，引进先进技术、产品和装备，提高质量，扩大规模，确立并强化在行业中的优势地位。
上海工具厂根据所制定的发展目标，有计划地连续投入巨资进行技改，引进并自行研制了先进硬质合金孔加工刀具和丝锥加工的数控设备和技术、先进超硬刀具数控制造装备和技术、先进数控刀具/刀片涂层装备和技术，以及高速钢热处理技术等等。在消化吸收基础上，积极开发创新，重视夯实与发展数控刀具制造核心技术，实现产品结构升级换代，以确保上工加工刀具和丝锥产品在行业中的龙头地位。新一轮技改投入和发展规划的实施，为公司迅速发展成为生产规模{zd0}、产品品种最齐全、整体配套能力最强的国内工具制造企业而做出了积极贡献。
哈量近10年不断强化在齿轮测量仪器、表面粗糙度测量仪及轮廓测量仪等精密仪器开发制造领域的优势，成功开发了目前国产{zd0}的2米CNC齿轮测量仪，成为国内{zj1}竞争实力的精密测量仪器制造厂商。2005年，通过收购德国凯狮公司，引入国外先进设计与制造技术和专利，迅速建成先进的、双面约束定位夹紧HSK工具系统生产线，并形成批量生产；迅速建成CCD数控刀具预调测量仪系列产品生产车间，形成年产500～600台套的能力，已批量出口欧洲。成功的兼并、引进、开发创新、实现国产化，使哈量在精密量仪产品方面，迅速确立了在国内的{lx1}地位，在相关技术和产品方面，迅速缩小了与国际先进水平的差距。
哈一工通过国债技改（二年投入上亿元），修建了新厂区，投资了新设备，面目焕然一新。尤其在拳头产品拉刀上，引进了国外成套先进数控拉刀磨床和检测仪器，以期在国内继续{lx1}，并在数控可转位刀具和齿轮滚刀等复杂刀具上的传统优势得到进一步加强。硬质合金弧锥齿轮铣刀盘和新近开发的数控圆柱齿轮成形铣刀盘获得成功应用，得到了用户好评。
株洲钻石切削刀具公司近年投资10亿元，在包括硬质合金材料、数控刀具在内的整体硬质合金刀具、数控可转位刀片等领域，引进了成套先进制造技术和设备，使产品开发能力和制造质量得到很大提升，成为当今国内竞争实力最强、开发研究投入最多、生产规模{zd0}的硬质合金数控刀具/可转位刀片制造企业。
2．因势利导，按照工具行业发展规律，拓展上下游延伸技术和产品领域。以便更好满足、适应市场/国家发展需求，为企业战略发展目标的实现打下基础。
株洲钻石在原母公司以硬质合金原材料、半成品制造为主的基础上，向数控刀具、可转位刀片的深加工领域拓展，成为国内{zd0}的硬质合金数控刀具/刀片制造商。而上工则规划从刀具制造向刀具材料（硬质合金）制造、xx数控刀具制造装备制造等领域发展，目标是建成为国内{lx1}的大型综合性金属切削工具制造企业，集刀具研究、制造和服务的国内xxxx之一。
3．注重基础、共性、关键技术研究开发，积极承接国家、地方科技攻关项目，建立“产学研用”科研开发体制，迅速提升企业创新能力和技术/产品优势。
哈量近年投入科研经费平均占销售收入的4%以上，年开发新产品30余项，专利165件。2005年承担国家863计划项目“HSK工具圆锥量具”标准起草制定，2006年承担了哈尔滨市“高速数控机床用HSK工具系统的研究和应用”项目。2007年承担国家标准“刀具预调测量仪”的制定工作，以及承担哈尔滨市“CNC及CCD自动瞄准高精度刀具预调测量仪的研制”科技攻关项目等。上工近年承担了国家科技部创新基金“汽车制造业精密复合孔加工刀具和高效复合涂层刀具开发”，上海市经委科技攻关项目“刀具研究开发的计算机平台建设”、“高速切削涂层刀具的研究与开发”、“高效精密数控刀具制造和应用技术”等，获得了多项刀具涂层专利。
4．通过企业收购兼并、专业人才及技术引进，实现资源整合优化，提高企业整体实力。
哈量于2005年成功兼并德国凯狮公司，奠定了批量生产国际水平HSK工具系统和数控刀具预调测量仪的制造开发技术和能力。上工则依靠上海集优股份有限公司在香港的上市，募集资金，2007年投巨资开展了“发展数控刀具生产技术改造项目”。通过与意大利SU公司组建的上优公司，引进了先进齿轮刀具制造工艺和技术诀窍，增强了齿轮刀具制造实力。
通过调研，我们在感受到工具行业技术水平和生产规模得到快速发展进步的同时，也看到与国外先进水平的差距仍然很大。在风电、核电等能源装备制造业，关键零部件切削加工所采用的数控刀具和测量仪器，几乎全部由国外产品所垄断，主要厂商为山特维克、肯纳、伊斯卡、赛科等。国内刀具主要用于非关键部位及粗、半精加工工序。与国外产品相比，除了切削性能指标有较大差距外，更大的问题是质量不稳定，不可靠，产品性能分散性大。此外，在用户服务上的差距也小可忽视。
为了更清晰、真实的了解数控机床用刀具和量仪在我国重大机械装备制造业中的需求和应用现状，尤其是为了进一步明确在关键零部件切削加工中，国产数控刀具和量仪的现状及其与国外先进技术和产品的差距，以便有助于客观、科学的确认：在“十一五”期间及今后一段时间内，我国工具行业在数控刀具和数字化测量仪器领域的攻关方向和目标，2008年6月，作者有幸参加了由中国机床工具工业协会组织的、对核电风电装备制造业及工具制造业部分厂商的调研，对我国数控刀具和量仪在国家重要机械装备制造业中的现状和发展有了更深刻的感受。
一、核电风电设备制造业中数控刀具和数字化量仪应用现状
能源装备制造业，尤其是清洁能源如核电、风电设备制造业近年发展迅猛。发电设备中一些典型关键零部件如汽轮机叶片、转子轮槽以及汽轮发电机转子嵌线槽等的切削加工，由于被加工材料属于耐热高强度合金钢、不锈钢等难加工材料，切削量大，切削负荷重，对数控刀具的切削性能，诸如高温红硬性、弯曲剪切强度、抗磨损性、抗粘接性、摩擦系数等有很高的要求。与此同时，高精度复杂型面的切削对数控刀具本身的精度也提出了更高的要求。因此，这些发电装备典型零件的加工和检测，在一定程度上代表并反映了先进切削技术及先进数控刀具、先进数字化测量技术及测量仪器的{zx1}成果和水平，备受工具制造行业的关注。此外，调研所见到的高精度、大规格风电增速传动箱齿轮成形加工和测量，以及传动滚动丝杆硬切削成形加工等新技术也给人留下了深刻印象。
1．汽轮机叶片型面的数控切削加工
当今，汽轮机叶片五轴联动数控切削加工工艺已得到广泛应用。汽轮机叶片数量大、规格多、轮廓形状复杂、精度高，难加工。而具有耐热、高强度、抗腐蚀的高性能合金钢工件材质更增加了切削加工的难度，因而对叶片数控刀具的可转位刀片基体材质和涂层性能要求很高。目前，工厂加工中大多采用的仍是国外硬质合金涂层刀具/刀片。在调研中了解到，对于整体锻件冲击式水轮机叶轮叶片的加工还有待攻关。关于汽轮机叶片形状精度的检测，通常采用三坐标测量机进行点位测量，如采用PC-DMIS BLADE软件在三坐标测量机上进行测量及叶片参数分析；或在现场用样板光隙法检测，但是后者缺乏定量判定。企业期待市场上能提供方便应用于生产现场、能对批量叶片实现快速精密测量的数字化仪器。
2．汽轮机转子枞树型轮槽的数控切削加工
加工汽轮机转子枞树型轮槽的成形铣刀精度要求很高，型线精度达微米级。目前国产化(包括汽轮机厂自行开发)的枞树型轮槽铣刀(M42高速钢基体+TiAlN涂层)的切削性能和精度基本上已能满足用户需求，正逐步进入生产现场，替代进口。
3．汽轮发电机转轴嵌线槽的数控切削加工
汽轮发电机转轴嵌线槽是采用专用可转位转子槽铣刀，在数控转子槽铣床上加工而成。由于转轴材质为高强度合金钢，切削槽深，铣刀直径大，切削速度高，切削负荷重，对不重磨数控硬质合金涂层刀片的质量要求较高。生产现场仍以国外刀具产品为主。
4．风电增速传动箱齿轮的数控切削加工
作为清洁环保、可再生能源的风力发电设备近年在我国发展迅猛。为适应风电增速传动箱的高精度、大模数硬齿面齿轮批量生产要求，齿轮数控成形加工技术和装备得到推广应用。我国重要的风电增速箱开发制造基地南京高速齿轮箱厂，采用了先进的齿轮成形干铣削技术和成形磨削技术，以及相应的大型CNC数控成形铣齿机和CNC数控成形磨齿机等数控装备进行生产，实现了高质量风电增速箱产品的快速增长。在加工过程中及完成后，对每个齿轮进行了规定的精度检测和监控，这是制造高性能、长寿命风电增速传动箱的重要保证。格里森一普法特大型成形磨齿机上采用了数控在机齿轮测量装置，可对齿轮的齿廓、齿向偏差进行在机扫描测量；新进的克林贝格P300型3米座式CNC齿轮测量仪能对齿轮加工几何精度进行高精度测量。该仪器采用工作台面气浮技术，便于重型工件的安全装调，高精度光栅传感器测头能对工件安装偏心进行快速找正和实施软件补偿。值得一提的是，国产的数控大型成形铣齿机和数控铣齿刀盘已在该厂得到应用。
5．传动滚珠丝杆的数控切削加工
南京工艺装备厂近年引进了德国先进的滚珠丝杆硬切削成形加工技术和数控切削装备，采用CBN成形铣刀盘对淬硬钢棒进行精密车铣硬切削，一次完成传动滚珠丝杆螺纹的精密成形加工。由于不使用冷却液，因而既符合环保要求，又能实现高效、高性能切削加工。值得一提的是，国产激光滚动丝杆检查仪在该厂得到了很好的使用。
二、我国工具制造业数控机床用刀具和量仪技术现状及发展
这次调研了工具行业3个主要生产厂家：上海工具厂有限公司、哈尔滨量具刃具集团有限责任公司和哈尔滨{dy}工具制造有限公司。深切感受到，我国经济实力快速增长，尤其是机械制造业的连续多年高速发展，为我国工具制造业创造了前所未有的发展机遇。国家“十一五”计划和重大专项的启动又提供了新的发展机遇。有关工厂都根据自身特点，制定了近期发展方针和长期发展战略目标，并已经进行了实施阶段，取得了显着的成效，技术进步加快，产品质量不断提高，企业竞争力提高，可持续发展能力得到增强。归纳起来，有以下几个特点：
1．立足于传统强势产品，加大技改投入，引进先进技术、产品和装备，提高质量，扩大规模，确立并强化在行业中的优势地位。
上海工具厂根据所制定的发展目标，有计划地连续投入巨资进行技改，引进并自行研制了先进硬质合金孔加工刀具和丝锥加工的数控设备和技术、先进超硬刀具数控制造装备和技术、先进数控刀具/刀片涂层装备和技术，以及高速钢热处理技术等等。在消化吸收基础上，积极开发创新，重视夯实与发展数控刀具制造核心技术，实现产品结构升级换代，以确保上工加工刀具和丝锥产品在行业中的龙头地位。新一轮技改投入和发展规划的实施，为公司迅速发展成为生产规模{zd0}、产品品种最齐全、整体配套能力最强的国内工具制造企业而做出了积极贡献。
哈量近10年不断强化在齿轮测量仪器、表面粗糙度测量仪及轮廓测量仪等精密仪器开发制造领域的优势，成功开发了目前国产{zd0}的2米CNC齿轮测量仪，成为国内{zj1}竞争实力的精密测量仪器制造厂商。2005年，通过收购德国凯狮公司，引入国外先进设计与制造技术和专利，迅速建成先进的、双面约束定位夹紧HSK工具系统生产线，并形成批量生产；迅速建成CCD数控刀具预调测量仪系列产品生产车间，形成年产500～600台套的能力，已批量出口欧洲。成功的兼并、引进、开发创新、实现国产化，使哈量在精密量仪产品方面，迅速确立了在国内的{lx1}地位，在相关技术和产品方面，迅速缩小了与国际先进水平的差距。
哈一工通过国债技改（二年投入上亿元），修建了新厂区，投资了新设备，面目焕然一新。尤其在拳头产品拉刀上，引进了国外成套先进数控拉刀磨床和检测仪器，以期在国内继续{lx1}，并在数控可转位刀具和齿轮滚刀等复杂刀具上的传统优势得到进一步加强。硬质合金弧锥齿轮铣刀盘和新近开发的数控圆柱齿轮成形铣刀盘获得成功应用，得到了用户好评。
株洲钻石切削刀具公司近年投资10亿元，在包括硬质合金材料、数控刀具在内的整体硬质合金刀具、数控可转位刀片等领域，引进了成套先进制造技术和设备，使产品开发能力和制造质量得到很大提升，成为当今国内竞争实力最强、开发研究投入最多、生产规模{zd0}的硬质合金数控刀具/可转位刀片制造企业。
2．因势利导，按照工具行业发展规律，拓展上下游延伸技术和产品领域。以便更好满足、适应市场/国家发展需求，为企业战略发展目标的实现打下基础。
株洲钻石在原母公司以硬质合金原材料、半成品制造为主的基础上，向数控刀具、可转位刀片的深加工领域拓展，成为国内{zd0}的硬质合金数控刀具/刀片制造商。而上工则规划从刀具制造向刀具材料（硬质合金）制造、xx数控刀具制造装备制造等领域发展，目标是建成为国内{lx1}的大型综合性金属切削工具制造企业，集刀具研究、制造和服务的国内xxxx之一。
3．注重基础、共性、关键技术研究开发，积极承接国家、地方科技攻关项目，建立“产学研用”科研开发体制，迅速提升企业创新能力和技术/产品优势。
哈量近年投入科研经费平均占销售收入的4%以上，年开发新产品30余项，专利165件。2005年承担国家863计划项目“HSK工具圆锥量具”标准起草制定，2006年承担了哈尔滨市“高速数控机床用HSK工具系统的研究和应用”项目。2007年承担国家标准“刀具预调测量仪”的制定工作，以及承担哈尔滨市“CNC及CCD自动瞄准高精度刀具预调测量仪的研制”科技攻关项目等。上工近年承担了国家科技部创新基金“汽车制造业精密复合孔加工刀具和高效复合涂层刀具开发”，上海市经委科技攻关项目“刀具研究开发的计算机平台建设”、“高速切削涂层刀具的研究与开发”、“高效精密数控刀具制造和应用技术”等，获得了多项刀具涂层专利。
4．通过企业收购兼并、专业人才及技术引进，实现资源整合优化，提高企业整体实力。
哈量于2005年成功兼并德国凯狮公司，奠定了批量生产国际水平HSK工具系统和数控刀具预调测量仪的制造开发技术和能力。上工则依靠上海集优股份有限公司在香港的上市，募集资金，2007年投巨资开展了“发展数控刀具生产技术改造项目”。通过与意大利SU公司组建的上优公司，引进了先进齿轮刀具制造工艺和技术诀窍，增强了齿轮刀具制造实力。
通过调研，我们在感受到工具行业技术水平和生产规模得到快速发展进步的同时，也看到与国外先进水平的差距仍然很大。在风电、核电等能源装备制造业，关键零部件切削加工所采用的数控刀具和测量仪器，几乎全部由国外产品所垄断，主要厂商为山特维克、肯纳、伊斯卡、赛科等。国内刀具主要用于非关键部位及粗、半精加工工序。与国外产品相比，除了切削性能指标有较大差距外，更大的问题是质量不稳定，不可靠，产品性能分散性大。此外，在用户服务上的差距也小可忽视。
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