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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?cè)O(shè)計(jì)、研發(fā)、制造的特種刀具中獲益。”位于德國巴登-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?cè)诳s短特種刀具切削加工工時(shí)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(duì)手的同時(shí)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?！盤earce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(tái)。

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(gè)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(duì)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(dòng)?！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?？量痰臏y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(duì)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(duì)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。”Pearce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(gè)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(dòng)的實(shí)際測試。

一旦打印出了3D刀體，操作人員會(huì)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(dòng)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(shí)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。