第五届切削刀具用户调查分析报告.pdf

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2023年第5期冷加工24特别报道SpecialReport第五届切削刀具用户调查分析报告韩景春，曹雪雷，李一帆金属加工杂志社北京100037摘要：

汇总了第五届切削刀具用户调查数据，分析了调查对象所在的行业、企业性质，用户选用、购买刀具产品时的关注因素、各种因素的变化趋势，以及在使用刀具过程中遇到的问题。

关键词：

切削刀具；调查；用户；切削性能；使用寿命1序言切削刀具被称为“工业牙齿”，直接影响制造业的加工水平。

金属加工杂志社分别于2002年、2008年、2014年和2019年在全国范围内开展了四届切削刀具用户调查，得到了业内人士的大力支持，发布的调查报告也广受认可和好评，调查报告被行业专业媒体和证券机构转载和引用，也被切削刀具生产企业作为制定公司发展规划的参考资料。

近几年科技发展迅速，技术迭代加速，用户对切削刀具的材料、性能、加工效率及服务等各方面都提出了更高的要求，同时对成本控制又更加严苛。

为了全方位、更具体地了解用户对切削刀具的使用现状及关注因素，金属加工杂志社开启了第五届切削刀具用户调查。

本届调查报告以收到的3000余份有效调查问卷为基础，用科学的统计方法进行统计、分析，力求客观地反映刀具市场和用户的真实需求，为刀具企业制定产品和市场策略提供参考。

2调查对象分析2.1行业分析统计有效调查问卷，来自传统汽车/摩托车的代表占比20.83%（见图1），通用机械行业代表占比14.08%，机床工具行业占比12.39%，航空航天领域代表占比9.91%，新能源汽车领域代表占比6.64%，此外还有来自模具、轨道交通、医疗器械、农业机械、发电设备及3C领域代表，共计占比96.17%，这些行业是刀具的使用大户。

2.2企业性质分析统计有效问卷，有57.70%的调查对象来自于民营企业，35.00%的调查对象来自于国有企业，7.30%的调查对象来自于外资、港澳台及合资企业。

统计调查结果如图2所示。

2.3企业规模分析本届调查对象所属企业的人员数量如图3所示，50200人的企业占比22.80%，201500人的企业图1调查对象所属行业图2调查对象所属企业性质2023年第5期冷加工25特别报道SpecialReport占比27.80%，5011000人的企业占比14.60%，这三部分数据合计占比65.2%。

1000人以上的企业占比26.10%，50人以下的企业占比8.70%。

与第四届调查数据相比，50人以下的企业数量明显减少，1000人以上的企业数量有所增长。

图3调查对象所在企业规模2.4部门分析本届调查49.00%的调查对象来自工艺制造部，是刀具的直接使用部门；21.70%的调查对象来自于采购部，是刀具的直接采购者；8.1%的调查对象来自于总经理/厂长、总师办。

这三部分数据总共占比78.80%。

如图4所示。

图4调查对象所在部门3调查数据分析3.1刀具材料以硬质合金为主且逐年递增材料是刀具的基础，对刀具的切削性能具有至关重要的作用。

刀具材料的性能指标会对其加工性能、加工能力和加工质量产生直接作用。

刀具材料种类很多，有硬质合金、高速钢、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。

随着新的工程材料不断出现，加工中对刀具材料的要求也不断提高，在进行切削加工时，需要综合考虑材料硬度、韧性、耐热性、耐磨性、工艺加工性及经济性等方面，合理选择刀具材料。

对调查数据进行统计分析，发现目前硬质合金刀具产品占据大部分市场，综合占比63.08%。

此类材料刀具在不同行业、不同规模企业之间的应用占比有较大差别，有些行业或者企业其占比可以达到90%以上，但是也存在一些企业，此类材料刀具的使用量非常低。

排名第二的是高速钢，占比20.00%，虽然目前很多企业已经较少使用高速钢刀具，但是此类材料刀具在一些非数控机床上依然大量使用。

立方氮化硼占比7.15%，金刚石占比5.6%，陶瓷刀具占比4.17%。

如图5所示。

图5刀具材料对比第三届到第五届调查刀具材料的变化（见图6），可以发现，硬质合金材料的使用占比第五届相比第四届有大幅提升，第四届硬质合金占比53.00%，数值偏低，可能与调查数据中50人以下的小微企业占比高有关系。

从趋势角度分析，硬质合金材料刀具使用量逐年递增，而且随着机床行业的转型升级，数控机床使用量的提升，硬质合金材料刀具的需求还将继续增长。

这与硬质合金材料的高硬度、高抗弯强度和韧性、高耐磨性以及高性价图6第二届第五届刀具材料变化趋势占比2023年第5期冷加工26特别报道SpecialReport比有很大关系。

高速钢的使用量呈现明显的逐年下降趋势，这与多年来制造业企业转型升级，数控机床替代普通机床有很大关系。

立方氮化硼刀具和金刚石刀具的市场占有率呈现上涨的趋势，陶瓷刀具的变化趋势不明显，而且其市场占有率最低，这可能由于其机加工的局限性和对机床设备的高要求，此外这类刀具的高价位也影响了其大范围推广和使用。

据相关研究资料，未来我国刀具材料会向更高生产率和更高切削速度发展，改善现有刀具的切削性能，稀土硬质合金刀具材料、添加强化元素的硬质合金等也是重要的发展方向。

3.2工件材料中普通钢占比最高，难加工材料及复合材料使用量增长根据调查数据生成的各种工件材料加工情况如图7所示。

普通钢占比依然最高，为26.23%，其次是不锈钢、耐热钢、钛合金等难切削材料，占比24.62%，再次是铝（镁）合金，占比19.38%，铸铁占比16.76%，碳纤维复合材料占比13.01%。

图7工件材料分析第三届到第五届调查工件材料的变化如图8所示。

可以发现，耐热钢/钛合金等难加工材料、铝（镁）合金及碳纤维材料的使用量均有增长，其中碳纤维材料的增长幅度最大。

碳纤维属于轻量化材料，其使用量的大幅增长，反映出最近几年制造业一直在推进的轻量化取得了很大的成效。

普通钢及铸铁的使用量呈现逐年下降的趋势。

3.3刀具费用占生产成本比例整体增长，但与发达国家仍有差距在生产中，刀具属于消耗品，制造业企业每年都会花费大量的费用采购刀具。

一些大型企业为了节省刀具费用，成立专门的刀具修磨、再涂层部门。

本届调查将刀具费用所占生产成本的比例分为6个层次，分别为1%以下、1%2%、2%3%、3%4%、4%5%和5%以上。

统计表明（见图9），31.60%的调查对象，其企业刀具费用占生产成本的比例为2%3%；20.60%的调查对象，其企业刀具费用占生产成本的比例为3%4%；10.30%的调查对象，其企业刀具费用占生产成本的比例为4%5%。

综合这三部分数据，刀具费用占比2%5%的企业占比62.50%。

刀具费用占比5%以上的调查对象为15.40%，刀具费用占比5%以上已经达到了发达制造业国家企业的平均刀具成本占比。

占比1%2%的调查对象为16.90%，占比1%以下的调查对象为5.10%，这两部分刀具费用处于较低水平。

图9刀具费用占生产成本比例对比第三届到第五届调查数据，刀具费用在生产成本中占比的变化，如图10所示。

可以发现，刀具成本占比2%3%、3%4%和5%以上的企业数量呈现增长的趋势，占比4%5%的企业数量呈现先下降再上涨的趋势。

占比2%以下的企业数量呈现下降趋势。

通过整体数据的变化趋势，可以得出制造业企业的刀具费用整体在上升。

国外制造业企业的平均刀具成本占比为5%左右，对比本届调查数据可以发现，虽然我国的制造业企业其刀具成本占比呈现上升的趋势，刀具在向中高端转型升级，但与发达国家图8三届调查工件材料占比变化2023年第5期冷加工27特别报道SpecialReport图10三届调查刀具费用占比对比相比还存在一定的差距，还有较大的提升空间。

3.4国产刀具使用比例增长企业国产刀具使用占比如图11所示，占比40%60%的调查数据最多，为43.20%，其次占比20%40%的调查对象有29.40%，占比60%80%的调查对象有11.80%。

占比80%以上和20%以下的调查对象相对都较少。

图11国产刀具占比对比第三届到第五届调查数据，国产刀具使用占比的变化如图12所示，从柱状图上可以看出，国产刀具使用占比40%60%的企业数量大幅增长，占比60%80%的企业数量基本没有变化，占比80%的企业数量先下降再小幅增长，国产刀具使用比例20%40%及20%以下的企业数量先增长再下降。

综合比较所有数据，国产刀具使用占比呈现递增的趋势。

3.5经销商仍是企业购买刀具的主要方式企业的规模、类别不同，购买刀具的方式也存在较大的差别，统计第五届调查数据发现，44.41%的调查对象通过经销商购买刀具，30.50%的调查对象通过厂家直购，16.93%的调查对象通过五金店购买，8.15%的调查对象通过电商购买。

如图13所示。

图13购买刀具的方式对比第四届与第五届调查有关企业刀具购买方式的变化，如图14所示。

可以看出四种购买方式占比变化很小，几乎可以忽略不计。

图14两届调查购买刀具方式的变化3.6大部分企业刀具库存周期2周2个月为了保证企业在生产过程中有稳定的刀具供应，企业都会有一定的刀具库存，但是库存量又不能太大，以免影响公司的仓储管理，增加额外的运营成本，当达到稳定的运营状态后，刀具库存周期就基本固定。

第五届调查数据显示（见图15），刀具库存量为一个月的企业占比最高，为47.30%，库存量为半个月的企业占比24.60%，库存量为两个月的企业占比23.20%，库存量为一周的企业占比4.70%。

汇总调查数据，得出大部分企业的刀具库存量在2周到2个月之间。

对比第四届与第五届调查数据（见图16），企业的刀具库存周期基本没有变化，库存量为一周、半个月、一个月及两个月以上的几个不同周期其变图12三届调查国产刀具使用比例变化2023年第5期冷加工28特别报道SpecialReport化比例均在2%以内。

此对比数据表明近几年企业的生产方式、库存管理方式等均未发生大的改变。

3.7购买刀具更关注切削性能及使用寿命本届调查此问题让调查对象从众多购买刀具的因素中选择5项进行排序，根据调查结果，各项因素的排序如图17所示。

调查对象最关注的因素是切削性能，其次是刀具寿命，再次是产品价格、供货期和品牌，排名第六的是供应链管理，第七名是提供交钥匙方案能力。

可见，刀具“与生俱来”的最本质的切削性能和寿命是用户最看重的。

图17购买刀具关注因素对比第四届与第五届调查数据，在购买刀具所考虑的因素中，两届调查所关注的因素前五名保持一致，而且得分最高的一直是切削性能和刀具寿命。

因此建议广大的刀具生产企业在刀具的切削性能及使用寿命方面加大研发，不断创新。

3.8企业对刀具综合使用成本的关注度上升此题调查企业采购刀具、使用刀具过程中更注重的因素，统计调查数据如图18所示，76.50%的调查对象更注重刀具的综合使用成本，而不是刀具的一次性采购成本。

有些刀具产品一次性采购成本相对较高，但其全生命周期所创造的效益也较大，综合全生命周期其成本并不高，因此企业也越来越看重刀具的综合使用成本。

图18刀具成本控制因素对比第四届与第五届调查数据，可以看出企业关注的综合使用成本呈现上升的趋势，一次性采购成本的关注度呈现下降的趋势。

如图19所示。

图19两届调查刀具成本控制因素变化3.9提高切削效率需要多因素统筹考虑机械加工企业一直在追求切削效率。

提高切削效率的方法有多种，本届调查请用户根据其对提高切削效率各种因素的关注度进行排序，调查结果如图20所示。

采用复合、多功能先进刀具受关注度最大。

复合刀具通常是为了某一特定的零件而专门制造的能够完成两种或多种工序加工的专用刀具，由于进行了专门设计，因此可以达到与单一功能刀具相同的加工质量，此外，由于加工时无需换刀，因此可以降低加工成本、优化生产流程。

复合刀具不仅可以带来高的切削速度，还可以带来高效率和高可靠性。

由于复合刀具的设计还需要与零件的加工工艺紧密结合，因此刀具企业需要深入了解用户的产品制造工艺和机床设备。

图15刀具库存周期图16两届调查刀具库存周期变化2023年第5期冷加工29特别报道SpecialReport受关注度排名第二的是改进工装夹具，比较得分数值，改进工装夹具仅比采用复合刀具低0.07，可见工装夹具的重要性。

即使有先进的刀具，如果工装夹具不合适，零件固定、夹紧不到位，切削效率也难以得到提升。

受关注度排名第三的是改进工艺方案，工艺对产品的加工质量、生产效率有非常大的作用，通过改进工艺方案，可以优化加工流程，提升零件的加工质量和生产效率，但是改进工艺方案，刀具及工装夹具都需要重新设计，相对比较复杂。

受关注度排名第四、第五的是选用大功率的切削机床和优化切削参数。

图20提高切削效率的因素对比第四届与第五届的调查数据，用户所关注的提高切削效率因素的前五名没有变化，只是顺序稍有改变，而且各个选项之间的分数差值较小，说明这几项因素都非常重要，在实际生产中选用哪种方式来提高切削效率，需要根据具体情况确认。

对于提高切削效率，目前用户还有一个解决办法，就是使用智能刀具柜。

智能刀具柜是目前应用较多的刀具数字化管理设备，随着智能化进程的推进，越来越多的企业开始使用智能化生产线，增加了对智能刀具柜的需求。

3.10刀具系统的刚性和精度更受关注此题请调查对象对刀具系统的性能因素进行排序，统计调查数据，排在第一位的是系统的刚性，其次是系统精度，再次是互换性、动平衡性和寿命。

如图21所示。

第四届调查数据，用户关注的刀具系统性能因素排名第一的是系统精度，第二的是系统的刚性，然后是动平衡性、互换性和寿命。

虽然前四名的排序略有变化，但每一项因素总体得分数值相差不大，说明这几项因素均非常关键，建议刀具生产企业给与足够的重视。

3.11刀具使用过程中的常见问题此题是本届调查新增加的问题，旨在通过调查，了解实际生产中经常出现的问题，有助于刀具生产企业针对此类问题，进行有效的改进。

统计调查数据（见图22）发现，选择刀具磨损严重选项的调查对象最多，占比77.90%。

刀具磨损是切削加工中不可避免的，但是可以通过智能监测来减少磨损所带来的损失。

刀具故障引起的维修费用占生产零件成本的15%40%，由于刀具故障引起的停机时间约占刀具总停机时间的20%，因此，对刀具状态进行监测和预测，可减少设备停机时间，提高生产效率和质量，降低刀具磨损带来的成本增加。

常见问题排名第二的是刀具切削参数推荐值不正确，此问题需要刀具企业深入研究生产工艺，研究零件的各项技术要求，从而提出更合理的工艺方案及切削参数建议。

常见问题排名第三的是刀具出现崩刃现象，最后是刀具选型问题，刀具选型通过深入研究加工工艺及每种刀具的特性，可以得到有效解决。

图22刀具使用过程中的常见问题3.12刀具样本中切削参数的使用情况此题的题目是“对于刀具企业切削刀具样本中提供的切削参数，在实际加工中的使用情况如何？

”统计调查数据（见图23）发现，54.30%的调查对象选择“只能使用70%”，24.90%的调查对象选择“只能使用50%”，18.60%的调查对象选择图21刀具系统的性能因素2023年第5期冷加工30特别报道SpecialReport“直接使用”。

对于用户来说，最理想的状态就是可以完全直接使用刀具样本中提供的切削参数，这样可以减少试切、试错过程，提高生产效率，降低生产成本，但是由于实际生产中存在很多的不确定性，比如所加工零件材料的材质略有变化，切削参数就需要及时调整，因此刀具自带的切削参数需要根据实际情况微调。

总体而言，刀具样本自带的切削参数对用户具有较高的参考价值。

图23刀具样本中切削参数的使用情况3.13切削加工中的冷却方式目前国家制定了“双碳”计划，制造业内的企业也纷纷行动起来，推进节能减排、绿色制造，而在切削加工中，对绿色制造影响最大的就是切削液，因此本届调查增加了用户切削加工中主要冷却方式的选项。

统计调查数据，选择传统的切削液冷却方式的数据最多，占比50.90%；其次是油雾冷却，占比27.90%；再次是液氮冷却，占比14.60%；最后是干式切削，占比6.60%。

如图24所示。

图24切削加工中的冷却方式不同的冷却润滑方法在提升材料切削加工性、绿色环保以及能耗和碳排放等方面各有不同，如采用液氮冷却，虽然可以获得较好的加工质量和长的刀具寿命，然而液氮的生产本身就是一种高能耗的过程，因此其可持续性并不如低温CO2和混合干冰与MQL（微量润滑）等冷却润滑方式。

因此，从可持续性的角度考虑，现代切削加工冷却润滑技术不仅应考虑对材料切削加工性的提升和绿色环保，同时应充分考虑切削介质实施全寿命周期中的能耗和碳排放问题。

从可持续发展的角度考虑，切削加工中的冷却润滑技术应满足如下要求：

冷却润滑性能强；环境友好性高；碳排放指数和能耗低；经济性好。

3.14企业采购刀具的信息来源设置此题意在了解企业购买刀具的信息来源，题目要求给所有的渠道进行排序，综合所有数据，排在前五位的依次是刀具厂家及经销商、新媒体、展览会、专业网站及专业杂志，如图25所示。

值得注意的是，通过新媒体来获取信息的占比超过了展览会，这可能是受疫情的影响，改变了用户获取信息的渠道。

此外专业杂志凭借其权威性和信息可信度依然是用户企业采购刀具的主要信息来源之一。

图25企业采购刀具的信息来源4结束语通过本次调查，我们看到了刀具行业令人欣喜的一面，但是也发现一些问题。

相比前几届调查，无论是外部环境，还是刀具制造技术，或者数字化、智能化技术与刀具技术的融合，都发生了很大的变化。

这就需要刀具生产企业及时了解用户需求的变化，从而研发、制造出能够满足新需求的产品。

同时密切关注最新的制造技术，运用数字化技术为刀具产品赋能。

最近几年轻量化、绿色环保理念不断推进，这些行业发展趋势值得我们深思，更需要广大致力于推动金属加工行业发展的企业去努力实现，以促进我国制造业的高质量发展。

20230417