一、切削刀具國內外行業動態

　　1. 國際制造業復蘇放緩，中國2022年3月份PMI為49.5%

　　切削刀具主要是服務制造行業，從目前國內外動態來看：國際局勢不明朗，制造業復蘇放緩;國內1月PMI回落至50.1%，2月份為50.2%，3月份為49.5%;隨著原材料價格大幅上漲，以及疫情帶來的負面影響，造成供應鏈危機的風險加大，同時勞動力短缺，這些都將成為制約制造業復蘇的關鍵因素。

　　總體來看，全球制造業PMI指數在1-2月連續2個月出現回落，3月歐美PMI走勢開始分化。根據IHS Markit的數據，3月美國制造業PMI(58.5)與服務業PMI(58.9)較前月分別上升1.2與2.4，為半年來最高。歐元區經濟活動也受益于防控措施放松，但地緣沖突對歐元區經濟活動的影響更加顯著。3月歐元區制造業與服務業PMI雙雙走低，前者下降1.2至57，后者下降0.7至55.5。但此前出現的復蘇勢頭仍在持續，總體趨勢依舊向好。

　　面對疫情反復和通脹等不確定因素，各國更應該加速制造業轉型，通過數字化、智能化、自動化和技術升級等手段，減少外部因素對制造業產生的沖擊，同時通過深化合作穩定供應鏈，為全球經濟復蘇注入動能。處于制造業基礎地位的機床工具業，需密切關注上下游產業變化情況，適時做出有效調整。

圖1 近期世界主要經濟體PMI指標情況

圖2 國內PMI走勢一覽表

　　2. 2021年汽車工業數據向好或給機床工具行業帶來更多機遇

圖3 2001-2021年國內汽車銷量及增長率

　　汽車制造業是機床工具行業最大的用戶領域。2021年，全年汽車產銷分別完成2608.2萬輛和2627.5萬輛，同比增長3.4%和3.8%，呈現出持續向好發展趨勢。加上近幾年新能源汽車迅猛發展、中國品牌車出口量增多，勢必給機床工具行業帶來更多市場機會。機床工具行業企業通過轉型升級，積極與汽車及零部件企業進行深度對接，上下游協同創新，更好地滿足汽車產業發展需求，將有利于提升機床工具行業的整體競爭力，最終共同實現全產業鏈上下游高質量發展。

　　3. 2020年國內刀具市場需求達歷史最好水平421億元

圖4 國內刀具市場一覽表

　　2021年機床工具行業延續2020年下半年以來恢復性增長態勢，市場需求持續改善，進出口大幅度增長。中國機床工具工業協會重點聯系企業2021年1-12月累計完成營業收入同比增長26.2%，增幅比上年擴大23.2個百分點。所有分行業同比增幅均在10%以上。由于2020年特殊的基數效應，2021年各月累計同比增速則呈現前高后低特點，但至年底仍處于較高的同比增速，全年累計需求將超過2020年水平，表明機床工具行業保持著良好的增長態勢。

　　4. 出口額達到歷史新高，比歷史次高點2019年高50多億元

圖5 2021年刀具出口分類

圖6 2021年刀具進口分類

　　2021年刀具出口額225.16億人民幣，同比2020年增長25.45%，與2019年同比增長22.28%;進口額106.32億人民幣，同比2020年增長5.69%，與2019年同比下降4.14%。進口工具價格遠高于出口價格。其中：涂層刀片的進口平均價格約為出口平均價格的3.81倍，未涂層刀片為6.41倍，攻絲工具為10.03倍，銑刀為2.71倍，量具17.06倍。可見，工具國產化在未來具有很大的潛力。

　　5. 預測：刀具行業正處國產替代黃金時期，進口替代空間約 110億元

圖7 全球工具市場預測

圖8 中國機床、刀具市場消費規模

　　全球金屬切削工具市場規模達到237.3億美元，預計在2020至2027年間將保持4.8%年復合增長率，并在 2027年達到 329.5 億美元。中國刀具消費規模在2005至2020年間保持7.75%年復合增長率，2020年約為421億元。考慮制造業轉型升級趨勢不改，“十四五”期間刀具消費市場有望迎來進一步增長，邁上新的臺階。

　　發達國家數控刀具與數控機床協調發展，刀具消費額約為機床消費額的50%左右，而國內由于機床總數控化率較低，刀具消費額占比較低。假設伴隨中國制造業轉型升級，2030年中國刀具消費在機床消費額占比有望達到37%，同時中國機床消費額以 1.5%年復合增長率增長，中國刀具市場規模有望在2030年達到631億元，2020至2030年復合增長率達4.14%。

　　高質量發展是中國刀具行業發展的內在要求。每年百億的進口刀具主要應用在一些加工精度和質量要求高、一致性要求好的重點領域，在這些領域，國產刀具任重而道遠。刀具制作涉及材料、設計和成形，以及涂層表面強化這三大方面。這些年，在刀具材料領域，通用及一般高性能材料基本實現國產化替代進口，發展較為迅速。但在后兩個方面，迫切需要加大能力提升。包括人才、裝備和工藝等各個方面，都需進行升級，增強行業技術創新力量和服務能級。

　　二、國產通用切削刀具簡介

　　國產通用刀具包括孔加工刀具、螺紋刀具、銑鉸刀具、數控硬質合金刀具、復雜刀具以及刀片等。這些刀具，按照相應國際、國內或行業標準，基于加工對象和精度等級要求，形成了各自具有自身特點的系列產品，以滿足市場的有效需求。

　　孔加工刀具，包括采用ISO、DIN、GB/T等標準的直柄麻花鉆、錐柄麻花鉆、階梯麻花鉆、擴孔鉆、深孔鉆、不銹鋼專用麻花鉆、中心鉆和直柄小麻花鉆等各類刀具，廣泛應用于機械加工業對各種被加工材料孔的切削加工。制造材料逐漸由熔煉鋼向噴射鋼、粉末鋼升級換代。

　　螺紋刀具，包括采用ISO、DIN、GB/T等標準的機用絲錐、手用絲錐、擠壓絲錐、螺尖絲錐、管螺紋刀具、搓絲板、板牙等各類刀具，廣泛應用于機械加工業對各種被加工材料的內、外螺紋切削加工。通過對比進出口刀具價格可知，進口螺紋刀具的平均售價為國產刀具的10倍以上，這類刀具，也是國產替代進口的重點關注領域之一。國內上海工具廠基于自身積累和研發，專注行業需求，先后開發出了滿足不同行業和材料加工特性需求的絲錐系列，包括：DIN標準高性能螺旋槽絲錐系列、JIS標準高性能螺旋槽絲錐系列、統一螺旋槽絲錐系列、馬氏體不銹鋼專用絲錐系列、硅鋁合金專用絲錐系列、通用螺旋槽絲錐系列、大規格螺旋槽絲錐系列、DIN標準高性能螺尖絲錐系列、JIS標準高性能螺尖絲錐系列、普通螺尖絲錐系列、高性能螺尖絲錐系列、灰鑄鐵專用絲錐系列、高釩高速鋼螺旋槽絲錐系列等，很好地滿足了市場需求。

圖9 多種系列螺紋刀具

　　數控硬質合金刀具，包括采用ISO、DIN、GB/T 等標準制造的各種整體或焊接式硬質合金鉆頭、鉸刀、立銑刀和成型刀具等，廣泛應用于現代汽車、模具、航空航天和電子通訊等行業的高精度、高效率和高速加工領域。

　　數控刀片，包含銑削刀片、鉆削刀片、車削刀片、螺紋刀片、切斷切槽刀片以及針對特殊材料加工的刀片，例如株鉆研制的難加工材料高溫合金YBS系列刀片等，發展非常迅速。

　　復雜刀具，包括拉削刀具、齒輪刀具、冷擠壓成形刀具，圓形拉削刀具，平面拉削刀具，滾刀、插齒刀、剃齒刀、齒輪銑刀，輪槽銑刀，花鍵搓齒刀、螺紋搓齒刀，花鍵量規量儀等。目前，在復雜刀具領域，體現兩個特點，一為刀具制作材料升級較快，二為精度等級要求越來越高。

　　三、切削刀具典型應用及解決方案

　　汽車和航空是刀具應用的兩大典型領域。汽車領域，刀具應用量大面廣，在一定程度上，汽車行業的增長波動將對刀具行業的發展帶來非常大的影響。涉及汽車領域加工的，包括缸體缸蓋、凸臺、曲軸、油孔、凸輪軸、連桿、剎車盤、方向機扭桿組合、轉向機萬向節球道、汽車保險杠注塑模加工、電磁閥加工等等，加工零件多，加工工序復雜及材料多樣，刀具品種多樣，涉及鉆、攻、鉸、銑、鏜、車、深孔等多種加工，對刀具質量要求非常高。可以說，汽車加工用刀具的制造水平在一定程度上代表著這個國家的刀具發展水平。目前國內在此領域基本能夠提供完整的解決方案。

　　航空用刀具是快速增長的領域之一，涉及復材加工刀具、飛機制造刀具以及飛機總裝刀具等。從加工零部件分析，涉及發動機、腹板、滑軌、機身蒙皮、垂尾、扁尾、機翼、起落架等;從被加工材料分析，包含高溫合金、鈦合金、不銹鋼、鋁合金、鈦鋁合金、復材、復材疊層等各種易切削和不易切削的難加工材料，尤其是鎳基高溫合金和復材、復材加疊層的加工，對刀具質量和刀具涂層要求非常高。鎳基高溫合金加工一般要求高硬度抗高溫氧化涂層刀具，而復材加工要求結合力良好的金剛石涂層刀具。從加工方式分析，飛機零部件加工涉及銑、鉆、锪、鉸、攻等不同工序，其中，裝配用刀具涉及鉆、锪、鉸或鉆锪、鉆锪鉸一體刀具較多。國內近幾年在航空領域刀具開發上投入的力量比較大，包括國家層面的專項支持。國內著名工具企業包括上工、株鉆等都在該領域開發了一系列的專用刀具，其中，上工還發布了國內最為完整的航空航天用刀具樣冊，對推動行業進步發揮重要作用。

圖10 航空刀具圖

　　下面結合航空和汽車領域加工，介紹上工的兩個典型加工案例。

　　案例1：虛擬五軸柔性加工機床配刀

圖11 虛擬五軸柔性加工

　　刀具采用硬質合金制造并配以金剛石涂層及獨特鉆形設計，實現高強度、高耐磨性和低切削力，在航空、航天復合疊層材料加工中，可有效應對纖維化碎屑不容易排屑、散熱，以及刀具易磨損的現象。該刀具可實現鉚釘孔的鉆、擴、鉸、锪窩一次成形。

　　案例2：發動機連桿螺紋加工

表1 加工參數一覽表

　　圖12 發動機連桿螺紋加工

　　刀具采用特殊截形設計，由五軸機床制作，確保了設計與制作精度一致性。特殊的表面處理有利于提高納米硬質薄膜的綜合性能。靶向熱處理工藝對提升刀具的內在品質起到重要作用。

　　四、最后

　　近幾年，國內刀具行業整體發展態勢較好，國產刀具在國內市場份額從10年前的66%發展到如今的75%左右，且出口比例也處于上升趨勢，對支撐國家相關產業發展起到了重要作用。未來，在提升安全、有效、可靠供給的背景下，國產化的道路還很長。畢竟，越到后面，骨頭越難啃，要求越高。為此，希望各工具企業一方面加強自身管理和人才培養，提高盈利水平;另一方面加強上下游協同發展，只有上下游聯動，行業才會健康持續發展。