近年来，制造业的不断更新为加工带来了新的挑战和机遇，同时也使刀具的要求变得更加丰富。硬质合金刀具以其卓越的性能，特别是可转位类型的硬质合金刀具，在满足各种复杂加工需求的同时，提高了生产效率，有助于降低制造成本。我国拥有丰富的钨储量和产量，使得“钨”成为硬质合金刀具的重要材料之一，为我国在硬质合金刀具领域拥有独特的优势。
随着新能源汽车、轨道交通、3C等新兴行业的快速发展，越来越多的加工企业开始将目光从使用欧美、日韩刀具转向本地品牌。尤其在过去几年，口罩等需求的迅速增长使人们更加认识到“国产替代”和“自主可控”的重要性。据统计，我国刀具市场需求近年来保持稳定增长，2021年刀具市场消费额达到477亿元，同比增长13%，2005-2021年复合年均增长率约为8%。预计到2030年，中国刀具市场消费额有望达到631亿元。刀具作为机床重要附件之一，市场一直处于增长态势，并具有良好的前景。
然而，硬质合金刀具的本地化仍面临一些挑战。近200年历史的德国光学巨头——蔡司，能够提供尺寸测量、材料分析和缺陷测量等方面的解决方案，为客户提供从材料研发到产品质量全面掌控的一站式解决方案。
碳化物横截面结构分析
在硬质合金中，WC（碳化钨）的微观结构直接决定了材料的机械性能，通过蔡司的Axio光学显微镜和Gemini扫描电子显微镜，不仅能够观测WC晶粒尺寸和平均Co长度，还能直观了解Co、WC和不良脆性相η-相（Co3W3C）的含量和平均长度，利于了解材料的真实状态。蔡司的光电联用分析技术实现了在不同显微镜之间的无缝切换样品，并且能够快速自动重定位感兴趣区域，轻松获取更多相关数据。
使用蔡司光学显微镜Axio观测到的影像
钻头涂层磨损分析
在钻孔中，钻头磨损至关重要，直接影响孔质量。如何迅速获取并精确分析磨损状态？蔡司提供数字显微镜Smartzoom5和EVO扫描电子显微镜解决方案。蔡司扫描电子显微镜的五轴电动马达台可以方便的移动样品以便观察样品的各个部位，同时获取高分辨大景深的图像。
图a：无涂层钻头切削刃的状态；图b：钻20个孔之后的状态。
图a：DLC涂层的切削刃未使用的状态；图b：钻2000个孔后的状态。
刀片缺陷分析
在加工中，刀片直接与材料接触，内部潜在缺陷如裂纹、气孔、夹渣会影响强度、耐用性和加工性能。为解决这问题，蔡司提供工业CT解决方案，支持无损测量，准确评估产品微米级别特征和缺陷，确保刀片质量可靠。
刀体的尺寸测量
确保可转位刀具刀体尺寸准确至关重要，因为尺寸偏差可能导致刀片定位不准确，从而影响加工精度。尺寸过小可能导致刀片夹持不稳，引发振动和晃动；而尺寸过大则可能导致刀片夹持过紧，引发热量集中和刀片磨损，进而影响加工精度和刀具寿命。这类刀体通常结构复杂，由多个刀片槽、夹紧原件组成，对直径、跳动、同轴度、对称度、轮廓度等尺寸的高精度要求，通常采用量仪和三坐标测量方式实现。
蔡司的PRISMO和MICURA系列高精度三坐标测量机在一台机器上实现尺寸和形状的同时测量，不仅具备超高测量精度，还拥有卓越的重复测量精度，为零件的品质控制提供强大保障。
滚刀的尺寸测量
滚刀尺寸测量面临多个挑战。首先，齿数必须与被加工的工件匹配，否则可能导致加工误差，需要重新调整齿数或更换滚刀。其次，齿形一致性至关重要，不同则可能引起齿形误差，需要检查刃磨质量和安装精度并作出调整。此外，滚刀的轴向窜动可能导致表面粗糙度增加或振动产生，需要确保滚刀的安装精度和机床主轴的几何精度，并进行必要的调整。最后，径向跳动也是一个难点，可能导致被加工齿轮的质量问题。
因此，在滚刀尺寸测量中，细致的调整和精准的匹配至关重要，以确保高质量的加工效果。借助于蔡司的高精度三坐标测量机PRISMO配置四轴转台和专业的GEAR PRO Hob软件可以一站式解决上述的问题。
刀塔的尺寸测量
刀塔是一种能够实现自动换刀的装置，通过在加工过程中自动更换刀具，从而提高加工效率。为确保准确的刀具定位，刀塔的多面体需要具备高精度的定位能力，使得刀具能够精准地定位在指定的位置。
对于刀塔上多面体加工精度的验证，蔡司建议采用Contura+XTR高性价比的解决方案。该方案借助XTR Gold探头，不仅具备高精度，还集成了旋转式技术，使探针能够以15度步距角转动，提升了测量的灵活性。这一特性特别适用于测量刀塔等多面体，确保了测量机的精准性和稳定性，同时大幅缩短了测量时间。
刀柄的尺寸测量
刀柄是机床关键连接件，上端连接主轴，下端与刃锯端对应，具有精准的公母配合。为应对不同切削特点的刀柄，如IBT、HSK，蔡司提供高精度测量硬件，包括Prismo、Micura。此外还有myPTI测量模块，模块化处理PTI的测量过程和测试需求，不仅涵盖了标准内轴的公差需求，还能测量轮廓，全方位支持刀柄等零件的质量控制。
在刀具质量控制领域，作为世界光学巨头，蔡司展现出强大的综合解决方案能力，涵盖材料分析、缺陷检测和尺寸测量等全方位服务。通过蔡司为客户提供从材料研发到产品质量全面掌控的一站式解决方案，国产刀具在走向世界的征程中更有底气，助力于实现中国制造高端化。