1.1 刀具是製造業加工的基礎部件
，硬質合金刀具占比逐漸提升
刀具是機械製造的重要工具
，全球市場規模接近 400 億美元
。刀具是在機械製造 中用於切削加工的工具
，也被稱為切削工具
。切削加工占整個機械加工工作量的 90%
，並且高效先進刀具可以明顯提高加工效率
，可以降低 10%~15%的生產成本
， 因此刀具在機械加工中占有重要地位
，也被稱為“工業牙齒”
。根據 QY Reasearch 報告 2017 年全球切削刀具消耗量約為 340 億美元，預計 2022 年全球消耗量可達 到 389.84 億美元
。從我國市場上看
，2021 年我國刀具消費總額達到了 477 億元
。
根據加工方式的不同
，刀具可以分為車削刀具
、鑽削刀具
、鏜削刀具
、銑削刀具 等
，可適用於不同類別的機床
。刀具按工件加工表麵的形式可分為五類，加工各 種外表麵的刀具
、孔加工刀具
、螺紋加工刀具
、刨削刀具
、切斷刀具
。
根據刀具結構的不同
，刀具可以分為可轉位刀具
、整體刀具和傳統刀具（焊接刀 具等）
。可轉位刀具是指將能轉位使用的多邊形刀片用機械方法夾固在刀杆或刀體上的刀具
，可轉位刀具通常由刀體和刀片構成
，其中刀片是直接用於切削加工 的部件
，屬於工業耗材
。整體刀具包括孔加工工具
、銑削工具等
。可轉位刀具與整體刀具是主流刀具產品
。傳統刀具的加工效率和加工精度較低
， 將逐步被可轉位刀具和整體刀具替換
。可轉位刀具可以通過更換刀片實現切削刃 更新
，加工效率較高
，但是由於刀片需要機械夾固定
，刀具直徑較大
，無法加工 小直徑的工件
。整體刀具的加工直徑更加靈活
，而且加工精度不會受到刀體的影 響，在精加工和超精密加工領域有優勢
。不過由於整體刀具需通過拆卸重磨方式 實現切削刃更新，因此加工效率低於可轉位刀具
。可轉位刀具由於是采用機械裝 夾的方式來組合
，因此可轉位刀具的加工精度除了刀片以外
，刀體也有較大的影 響
。刀體可以影響刀片的定位精度
、裝夾強度
，因此刀具與刀片之間的適配性極 為重要
。高端的數控刀片具有一定的定製性
，為了保證刀片的加工性能
，數控刀 體也需要針對數控刀片進行設計
，不過中低端市場通常會使用通用的數控刀體產 品
。
刀具的材料的不同不僅會影響加工精度和表麵加工質量
，還會影響切削加工效率 和生產成本
。刀具材料可以分為硬質合金
、工具鋼（碳素工具鋼
、合金工具鋼
、 高速鋼）
、陶瓷
、超硬材料（人造金剛石 PCD
、立方氮化硼 CBN 等）
。從硬度上看
，超硬材料
、陶瓷
、硬質合金
、高速鋼等硬度逐級下降
，而從韌性上看
，與 之相反
。通常硬度高的刀具加工精度也更高
，適合半精加工和精加工
，韌性好的 刀具加工精度較低
，適合粗加工
，而超硬材料的硬度和耐磨性最好
。工具鋼是較早出現的刀具材料
，其硬度
、耐磨性
、耐熱性相對較差
，但抗彎 強度高
，價格便宜易焊接
，通常用於具有較強衝擊性的中低速切削
，典型刀 具形態包括鑽頭
、絲錐
、鋸條以及滾刀
、插齒刀
、拉刀等
。硬質合金的硬度和韌性居中
，其綜合性能比較好
，耐熱性
、耐磨性
、耐腐蝕 性等好於工具鋼
，但是不適合衝擊性強的加工環境
。 超硬材料分為人造金剛石和立方氮化硼，人造金剛石的硬度和耐磨性最高
， 但是摩擦係數小
，不耐高溫
，高速性能好
，適合加工有色金屬和非金屬材料
。 立方氮化硼的硬度僅次於人造金剛石，但耐高溫
，高速性能好
，比較適合高 溫合金
、淬硬鋼
、冷硬鑄鐵等難加工材料
。 金屬陶瓷材料具有硬度高
、紅硬性好
、耐磨性強
、化學穩定性好的特點
，在 金屬加工
、模具製造
、電子工業以及軍工等領域具有廣闊的應用前景
。歐美 和日韓企業在金屬陶瓷刀片領域具有較強的競爭力
。
普通鋼的加工需求最大
，難切削材料與碳纖維加工量增長明顯
。刀具加工材料主 要包括鋁（鎂）合金
、不鏽鋼／耐熱鋼／鈦合金等難切削材料
、碳纖維複合材料
、 普通鋼及鑄鐵等
，根據《第四屆切削刀具用戶調查分析報告》
，普通鋼的加工量 最大
，占比 30%
。不鏽鋼／耐熱鋼／鈦合金等難切削材料
、鑄鐵
、鎂鋁合金
、碳 纖維複合材料加工量的占比分別為 23%
、20%
、18%和 9%
。難切削材料和碳纖維 加工量占比在第四屆調查中有明顯提升
，分別增長 2pct 和 7pct
，傳統的普通鋼
、 鑄鐵等材料加工量占比有所下滑
。
硬質合金刀具占據主要刀具市場
，國內硬質合金刀具市場占比逐漸提升
。從全球 範圍來看
，硬質合金依靠較強的綜合性能占據全球切削刀具市場的 63%
，而高速 鋼刀具是第二大品類
，占 26%的市場
，金屬陶瓷刀具
、金剛石刀具和立方氮化硼 刀具市場占比均低於 5%
。從國內刀具材料變化趨勢來看
，硬質合金材料的應用占 比呈現逐步提升的態勢
，2008 年硬質合金占比約 53%
，2018 年國內硬質合金占比 已經達到了 64%
。
從刀具產值上看
，硬質合金市場占比超過 50%
。根據中國機床工具工業協會數據
， 2015 年我國刀具市場中高速鋼刀具產值占比 51.45%
，是最大的刀具類型
，2019 年 硬質合金刀具產值超過高速鋼成為最大的刀具類型
，2021 年高速鋼刀具產值占比 下降到 41.39%，硬質合金刀具占比為 51.06%，硬質合金刀具產值占比超過 50%
。 硬質合金刀具在數控機床上應用比較廣泛
，硬質合金刀具產值的提升也反映了我 國機床數控化率逐步提升的現象
。2021 年我國機床數控化率在 45%左右
，相對於 日本等發達國家超過 90%的數控化率還有巨大的差距
。