刀具行業產業鏈及分類有哪些？

工業牙齒，廣泛應用于制造業的重要耗材。

1. 產業鏈：上游為金屬材料，下游為各大制造業

切削加工約占機加工工作量的 90%，刀具是工業機床的“牙齒”，直接影響制造業的加工水平。切削加工 是指從工件表面切除多余材料，保證工件的幾何形狀、尺寸精度、表面質量等方面符合設計要求的機械加工方 法，約占整個機械加工工作量的 90%。切削加工通常由切削機床實現，而刀具是關鍵耗材，作為工業機床的“牙 齒”，其質量直接影響機械制造業生產的工藝水平、生產效率和產品質量。 刀具上游為原材料供應商，下游應用于各大制造業。以最主流的硬質合金刀具為例，其按被加工材料可分 為：鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬、耐熱合金、淬硬鋼等。上游為對應原材料（碳化鎢、鈷粉、鉭鈮固溶體等） 的生產商，代表公司有中鎢高新、廈門鎢業等。下游應用領域集中于制造業，主要應用于汽車與摩托車、機床 工具、通用機械、模具、工程機械等領域，航空航天、軍工、醫療機械等領域也為硬質合金刀具提供了更廣闊 的技術應用和改造的空間。

上游原材料中，硬質合金刀具主要原料為碳化鎢，直接材料成本中占比超 50%。以華銳精密硬質合金數控 刀片成本構成為例，生產成本可分為直接材料、直接人工和制造費用，三者分別占比 45.1%、9.5%、45.4%。其 中直接材料分為原材料（碳化鎢粉、鈷粉、鉭鈮固溶體）與輔材料。原材料占比高達 69.7%，其中碳化鎢粉、鈷 粉、鉭鈮固溶體、其他金屬粉末占比分別為 52.72%、7.39%、5.97%、3.58%。其余輔材料占比為 30.34%，其中 涂層輔料備件、配套刀桿刀盤、磨削材料占比最高，分別為 4.98%、4.42%、4.03%。

我國碳化鎢和鈷粉儲量豐富、供應充分。硬質合金刀具原材料主要是碳化鎢粉和鈷粉，碳化鎢粉占原料成 本的比例在 75%以上（如按質量計算，其用量占比達到 85%以上），鈷粉占比則在 10%左右。根據中國鎢業協會 的數據顯示，2020 年硬質合金刀具占中國鎢消費總量的 50%。我國鎢資源約占世界儲量的 60%左右，產銷量一 直穩居世界第一。我國鈷冶煉工藝也處于世界領先水平，為全球第一大精煉鈷供應國。我國鎢資源豐富且精煉 鈷供應能力強，能夠保證硬質合金主要原材料的正常供應。

切削刀具下游應用場景廣泛，需求有望持續增長。根據第四屆切削刀具用戶調查分析報告，切削刀具在汽 車與摩托車、機床工具、通用機械、模具、工程機械、航空航天應用較多，2018 年占比分別為 20.9%、18.1%、 15.0%、7.4%、6.8%、6.3%。下游應用廣泛且領域較為分散，需求交替出現熨平了行業周期。近年來新能源汽車、 醫療器械、航空航天等領域的加工需求快速增長，對高端硬質合金刀具的需求不斷提升。

2. 分類：刀具種類繁多，硬質合金數控刀具為主流

2.1 按材料不同，刀具分為高速鋼、硬質合金、陶瓷和超硬刀具，硬質合金為主流

按材料不同，刀具可分為高速鋼、硬質合金、陶瓷和超硬刀具等，國內硬質合金刀具占比約為 53%。刀具 在切削過程中需承受不同的壓力、沖擊力和熱載荷。通常而言，刀具硬度越高切削速度越快，但沖擊韌性相對 越差，因此需根據加工場景選擇不同的刀具材料，以匹配適合的刀具硬度與沖擊韌性。硬質合金刀具具備良好 的綜合性能，其切削速度是高速鋼切削速度的 4 倍以上，廣泛應用于鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬等材料的加 工，2018 年在我國切削刀具中占比為 53%，明顯高于傳統高速鋼刀具的 21%。

不同材料刀具適用于不同材料工件，普通鋼和鑄鐵加工量下滑，難切削材料和碳纖維復合材料加工量增多。 目前被加工工件材料主要有普通鋼、鑄鐵、不銹鋼/耐熱鋼/鈦合金等難切削材料、鋁(鎂)合金以及碳纖維復合材 料等。通過近兩屆切削刀具用戶調查分析報告的對比數據可知，普通鋼及鑄鐵的加工量呈下滑趨勢，兩者占比 總體下降近 10%。難切削材料的加工量上升，占比達 23%，反映出被加工材料的復雜化。鋁(鎂)合金則基本持 平，占比為 18%。碳纖維復合材料加工量呈現倍增的形式，由 2％上升至 9％，主要得益于近年來航空航天、船 舶及核工業等行業的突飛猛進，傳統材料難以滿足其性能要求，碳纖維復合材料得到大量的應用。難切削材料 增多帶動陶瓷和超硬刀具使用量增加。通過近三屆的對比數據來看，硬質合金刀具使用量始終維持在 50%以上， 而高速鋼刀具使用量下降明顯。陶瓷刀具由于其硬度大大高于前兩種刀具，且切削速度快、壽命長，主要用于 加工硬質合金刀具不能加工的高硬材料，占比提升至 8%。立方氮化硼具有很高的硬度和耐磨性，其硬度僅次于 金剛石，此外還有優良的化學穩定性及高溫下的熱穩定性；金剛石刀具具有硬度高、抗壓強度高、導熱性及耐 磨性好等特性，兩者均適合切削高硬度及難加工材料，占比分別提升至 8%和 6%。

2.2 按照結構不同，刀具分為焊接、機夾和整體刀具，數控刀具主要為后兩者

按照結構不同，刀具可分為焊接、機夾和整體刀具，機夾可轉位刀具換刀方便，整體刀具適于高精度加工。 （1）焊接刀具：將刀片焊接在刀柄上，刀片一般為硬質合金，具有結構簡單、適應性強等特點，廣泛應用 于傳統機床中。但硬質合金刀片經過高溫焊接和刃磨后，產生內應力和裂紋，使其切削性能下降，且換刀過程 時間較長，不適于高效數控機床的加工方式，在切削刀具中的占比逐漸萎縮。 （2）機夾刀具：分為機夾重磨式刀具和可轉位式刀具。重磨式刀具避免了高溫焊接帶來的缺陷，刀柄能夠 重復使用，但換刀依然會造成停機時間損失。可轉位刀具是將有一定幾何形狀的多邊形刀片，安裝在刀體上。 當刀片的一個切削刃用鈍后，轉位到新的切削刃即可繼續切削，極大縮短的了換刀、調刀的時間，大幅提高加 工效率。但夾持機構的存在，限制了細孔等特殊加工場景中的應用，且刀體與刀片之間的配合誤差不可避免的 會在一定程度上影響加工精度。 （3）整體刀具：整體刀具是由硬質合金棒材通過精密加工、涂層等工序制成的刀具，常見的整體刀具有鉆 頭、立銑刀、整體鉸刀、雕刻刀等。刀具尺寸可根據加工場景靈活選擇，加工精度不受夾持工具的影響，適用 于精密和超精密加工。但其對刀具材料的消耗較大，且需要通過拆卸重磨的方式進行換刀，降低了加工效率。

數控刀具主要為可轉位刀具和整體刀具，刀片更換時間從十幾分鐘到幾個小時不等。數控刀具是數控機床 用刀具的簡稱，數控機床是一種裝有程序控制系統的自動化機床。隨著制造業水平的不斷提高，傳統機床逐步 發展為數控機床，對于高性能數控刀具的需求也與日俱增。可轉位刀具與整體刀具目前大量應用于數控機床中， 可轉位刀具是將刀體（刀盤/刀桿）與刀片采用機械裝夾方式組合的刀具，主要應用于輪廓直徑大于 20mm 的車 削、銑削、鉆削加工；整體硬質合金刀具則直接與刀柄相連，主要應用于輪廓直徑小于 20mm 的銑削和鉆削加 工。數控刀片材料多為硬質合金，具有耗材屬性，根據被加工工件的材質、切削方式、應用場景等不同因素， 刀片更換時間有所差異，從十幾分鐘到幾個小時不等。

2.3 按切削方式不同，刀具分為車削、銑削和鉆削刀具，設計難度依次提升

刀具按切削方式可分為車削、銑削和鉆削刀具，刀具設計難度依次提升。車削是指工件旋轉而刀具做直線 或曲線運動的切削方式，主要用于外圓、內圓和端面的加工，切削過程比較平穩，易于保證位置精度，應用較 為普遍；銑削是指刀具旋轉而工件固定或運動的切削方式，主要用于型面、平面、方肩、仿形和凹槽的加工， 生產效率較高，但由于存在刀片的切入和切出，切削過程不平穩，熱和力的沖擊將加速刀具的磨損；鉆削是指 刀具和工件相對旋轉，并沿軸向方向做進給運動的切削方式，鉆孔時鉆頭處于工件的包圍之中，面臨引偏、排 屑困難、不易散熱等問題，對鉆削刀具的材料和結構設計提出了更高的要求。