為一些世界知名的大公司設(shè)計(jì)、開發(fā)全新的切削加工解決方案是一項(xiàng)非常艱巨的任務(wù)?！艾F(xiàn)代工業(yè)企業(yè)一直在縮短產(chǎn)品交貨期。因此，我們希望客戶都能從我們設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造的特種刀具中獲益?！蔽挥诘聡偷?符騰堡州的精密工具制造商Guhring公司的PKD多晶金剛石刀具生產(chǎn)經(jīng)理AlanPearce先生強(qiáng)調(diào)說道。

“在我們多年堅(jiān)持不懈的努力下，我們在縮短特種刀具切削加工工時方面取得了長足的進(jìn)展。在這一領(lǐng)域中我們要做到的是在超越競爭對手的同時還要盡可能降低開發(fā)成本、縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，這并不是一件容易的事情，而3D打印技術(shù)為我們提供了優(yōu)化改進(jìn)的可能性。”Pearce先生繼續(xù)說道。

3D打印技術(shù)將許多復(fù)雜的工藝技術(shù)集成到一起。從打印碳纖維增強(qiáng)材料的原型樣件到金屬粉末打印的系列刀具。

Guhring公司決定在其技術(shù)學(xué)院中安裝由Markfoded公司研發(fā)生產(chǎn)的MarkTwo型和metalX型3D打印機(jī)各1臺。

第一批原型產(chǎn)品是用MarkTwo型3D打印機(jī)生產(chǎn)制造的，工程師快速地得到了自己設(shè)計(jì)的刀具，這也就使刀具產(chǎn)品的研發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠更早地討論和落實(shí)自己設(shè)計(jì)的刀具解決方案，供內(nèi)部和客戶使用。在3D打印技術(shù)的幫助下，Guhring公司已經(jīng)完成了在加工設(shè)備中用塑料刀具進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)測試。

一旦塑料原型試驗(yàn)成功，就可以用3D打印機(jī)打印金屬粉末材料的原型刀具進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證了。Guhring公司將金屬粉末打印的刀片釬焊到刀體上，安裝到標(biāo)準(zhǔn)刀架上，刀具設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)開始進(jìn)一步驗(yàn)證冷卻方向的問題，進(jìn)行實(shí)際切削實(shí)驗(yàn)。

獨(dú)特的冷卻通道

刀具設(shè)計(jì)一個要考慮到的重要因素是要將冷卻液和切削液直接輸送到切削刃處，這與切削刀具的使用壽命直接相關(guān)，也決定了刀具的使用次數(shù)。

“我們的目標(biāo)是延長刀具的壽命，這也是客戶提出的最主要要求之一。目前，我們正在測試?yán)鋮s通道準(zhǔn)確地對準(zhǔn)切削刃與零件接觸點(diǎn)的刀具，研發(fā)團(tuán)隊(duì)很期待看到成果。我們需要打印各種所需的冷卻通道開口，并使冷卻液在刀體內(nèi)暢通無阻地流動?！盤earce先生說。此外，這一技術(shù)也有助于排屑。

3D 打印技術(shù)提供了逐層可見的冷卻通道設(shè)計(jì)自由度。

嚴(yán)苛的驗(yàn)證過程

銑刀的工作環(huán)境是十分惡劣的。因此，Guhring公司的研發(fā)團(tuán)隊(duì)為3D打印銑刀刀體制定了非常苛刻的測試計(jì)劃。

首先，制造出具有鉸刀幾何形狀的工具，以承受垂直載荷并進(jìn)行小切口。測試是在技術(shù)學(xué)院進(jìn)行的，該工具通過了所有測試。隨后，研發(fā)團(tuán)隊(duì)對刀尖的幾何形狀進(jìn)行了一些小的更改，在偏心載荷下進(jìn)行了測試，以模擬銑削。該工具再次通過了測試。

“我們與特定的客戶一起合作，以便能夠直接對新的銑刀設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較。例如設(shè)計(jì)開發(fā)能夠銑削出超高鑄件表面質(zhì)量的銑刀。3D打印銑刀測試得到的數(shù)據(jù)表明：新設(shè)計(jì)的銑刀在高速和偏心載荷作用下具有很好的切削加工性能?！盤earce先生說。

Guhring公司的另一位客戶也積極地參與了這項(xiàng)銑刀設(shè)計(jì)計(jì)劃。新設(shè)計(jì)的銑刀目前已在整個歐洲市場上市，并使得公司的客戶群不斷擴(kuò)大。

完整的生產(chǎn)流程

有許許多多組裝切削刀具的可能性。到目前為止，Guhring公司已經(jīng)成功地使用了鎖緊套、液壓卡盤、快速鎖緊和整體緊固等多種刀體固定方式。

旨在延長刀具使用壽命的冷卻和切屑流動的實(shí)際測試。

一旦打印出了3D刀體，操作人員會首先將其清洗干凈，然后用Markforged公司提供的設(shè)備進(jìn)行燒結(jié)，然后按照常規(guī)工藝技術(shù)，例如磨削、釬焊和線切割將其精加工到正確的幾何尺寸、形狀。

在完成全部生產(chǎn)制造過程之后，在這些刀具在包裝出廠發(fā)往客戶之前，還要進(jìn)行動平衡檢驗(yàn)。Guhring公司的工程師也常常參加客戶的首次試切。

由于在設(shè)計(jì)制造過程中使用了metalX型3D打印機(jī)，Guhring公司因此大大縮短了PKD多晶金剛石刀具的交貨時間?，F(xiàn)在，Guhring公司也能夠?qū)崿F(xiàn)低成本的小批量刀具設(shè)計(jì)、生產(chǎn)了。而技術(shù)研發(fā)專家認(rèn)為：3D打印技術(shù)還有巨大的應(yīng)用潛力可以挖掘。