汽車作為高效生產的產品，對生產設備的精度和柔性有很高的要求。而刀具在金屬切削加工中占有舉足輕重的地位。對于汽車制造業而言，許多工序必須使用專用刀具，如發動機曲軸，無論是內銑、車車拉還是高速外銑工序，所使用的都是專用刀具，這些刀具的刀體制造復雜，價格昂貴。由此，面向汽車制造的柔性化需求，模塊化刀具系統作為柔性解決方案應運而生。

　　近年來，由于科學技術的不斷進步和人們消費需求的不斷變化，汽車產品的壽命周期縮短了，產品更新換代的速度加快了。這種形勢迫使許多生產企業走上多品種、小批量的生產方式，以提高本企業產品的市場占有率，適應市場需求的多變性。美國著名的未來學家阿爾溫·托夫勒在《第三次浪潮》中預言，今后的社會是一個“打破標推化”的多樣化社會，今后的一切將“越來越不一致和沒有標準了”。

　　長期以來，加工業的批量與其經濟效益存在著密切聯系。如果不能達到經濟批量，則生產企業要不沒有必要的利潤維持企業的發展，要不產品價格缺乏競爭能力而無法取得足夠的市場占有率。因此，我們必須設法尋找一些解決方案，比如降低經濟批量的數額，使我們在小批量生產時同樣達到接近大批量生產的經濟效益。

　　刀具在汽車制造中發揮著重要作用。模塊化刀具系統就是面向汽車制造的柔性化需求的柔性解決方案。

　　模塊化的基本概念

　　模塊化是指以產品(或系統)的總功能為對象，以功能的分析分解為基礎建立模塊體系，運用模塊組合成產品(或系統)。我們可以把具有某種功能的產品看成一個系統，通過對系統的分析，把系統的總功能分解成若干個子功能，而用以完成這些子功能的要素就是該系統的子系統。如果其中某些子系統可與其他系統中的另一些子系統在功能上通用、互換，又具有一致的接口，這些子系統便可以從母系統中分離出來，形成一個個通用的子系統(即模塊)，這就是分解。為了滿足不同的使用要求，我們在模塊體系中選擇若干個模塊并按照新產品(或系統)的要求結合起來，就會產生一個具有新功能的產品(或系統)，這就是組合。這一過程與積木玩具極相似。例如，我們在某車床上使用一刀具系統，其裝上鉆頭作為切削模塊，用彈簧套作為鏈接切削模塊與環境(機床)的橋梁──主柄模塊，就形成了鉆削系統；而如果把切削模塊換為絲錐，它就成了攻絲系統。對于鉆削系統，由彈簧套和直柄鉆頭組成的系統在使用功能上與錐柄麻花鉆等效。

　　模塊化刀具的建立

　　在建立模塊時，屬于同一功能單元的、安裝于同一些部件(或模塊)上的一組模塊，應具有相同的結合要素(包括相同的安裝與聯結形式)，以保證性能、用途和內部結構不同的模塊在組合成產品時具有互換性。這樣，當汽車制造廠的工件結構、尺寸、材料有了改變之后，我們就有可能通過更換新的模塊，組合成符合新功能要求的刀具，來滿足汽車制造者新的需求。

　　建立模塊時應使其功能單一、合理細化，以達到靈活性大、適應性強、壽命周期長的效果，并使其適應產品品種和參數變化的要求，形成經濟合理的系列化，最大限度地滿足用戶的不同需要，利于高效生產、降低成本和提高產品質量。如模塊式可轉位面銑刀，一類是一種刀體可配用不同的刀墊，可以形成45°主偏角通用面銑刀、45°主偏角輕切削低功耗面銑刀、75°主偏角通用型面銑刀、89°45′主偏角的經濟型立銑刀、90°主偏角的小切深(ap<9mm)和大切深(ap<15mm)以及刀尖角較小(60°)的立銑刀、修光銑刀、圓刀片型腔銑刀、八角刀片的多功能銑刀等10種類型的銑刀；另一類是各種刀墊可分別在直徑80、100、125、160、200、250、315、400、500mm的各種刀體上使用，這樣就可以擴大刀具的使用范圍，減少刀具的庫存，提高刀具使用者的應變能力。

　　某德國公司的銑刀片目前有20種常用刃口形狀，由于刀片的前角不同，因此能改變銑刀的工作角度。例如，在該模塊化銑刀(如圖1所示)上使用90°主偏角的小切深(ap<9mm)或大切深(ap<15mm)的刀墊時，如裝用A57刀片，其徑向前角為0°；如裝用D55刀片，徑向前角增至10°；如裝用F55刀片，則徑向前角增至16°；而如裝用K88刀片，徑向前角則增至25°。

　　這樣的模塊式刀具設計可以提供很多種組合，形成千姿百態的刀具，為制造廠快速適應市場變化，開發制造新產品在技術上提供了可能。這樣的模塊式刀具系統可用于各種自動化程度的場合，應用范圍可從普通銑床、專用銑床到復雜的數控加工中心和柔性生產線。與當前使用的其他刀具相比，該系統的可變性非常強。

　　汽車行業的模塊式刀具

　　汽車制造業不同于普通機械加工業，許多工序必須使用專用刀具，如發動機曲軸，無論是內銑、車車拉還是高速外銑(見圖2、圖3、圖4)工序，所使用的都是專用刀具，這些刀具的刀體制造復雜，價格也比較昂貴。但是，如果汽車產品的變型要牽涉曲軸曲拐或頰平面的尺寸，都有可能導致必須使用新的刀體來加工曲軸，這就會影響汽車制造廠的產品開發周期和制造成本，最終影響汽車制造廠的競爭能力。因此，作為專業的刀具制造商，都應該致力于開發柔性化的曲軸制造專用刀具，與汽車制造廠密切合作，盡可能縮短汽車制造廠的產品開發周期，降低制造成本。

　　模塊式刀具的技術優勢

　　模塊化刀具在設計上一般都具有很大的靈活性和適應性，對用戶會帶來如下所示的很多好處：

　　·更換部分模塊可改變刀具品種，適應于新材料或新結構，從而有利于用戶改進工藝，提高生產效率及開發新產品。例如，八角刀片銑刀是一種新的刀片類型，而隨著毛坯制造水平的不斷提高及加工余量的日趨減少，八角刀片銑刀應運而生。刀具廠商可以在模塊式銑刀中增加了用于裝八角刀片的刀墊，客戶也就可以在不需要采購新刀體的情況下使用八角刀片來提高經濟效益。

　　·減少因機床控制系統失誤、停電、人為因素或其他原因造成撞刀、悶刀等的經濟損失和停工風險。由于在發生這些突發事故后絕大部分可通過更換新的刀座和刀片來快速恢復生產，可以最大限度地降低風險，因此可以成為用戶生產系統應急機制的一個組成部分。

　　·減少刀具的儲備和修磨，從而改善刀具管理。

　　·易于采用可調整結構，可使裝配后的刀具精度更高，從而減少刀具的磨損，增加刀具壽命，降低生產成本。

　　·減少調整和裝拆刀具，發展自動換刀技術，從而減少停機時間，減輕工人勞動量【MechNet】。