以增材制造为推动力

为一些世界知名的大公司设计、开发全新的切削加工解决方案是一项非常艰巨的任务。“现代工业企业一直在缩短产品交货期。因此，我们希望客户都能从我们设计、研发、制造的特种刀具中获益。”位于德国巴登-符腾堡州的精密工具制造商Guhring公司的PKD多晶金刚石刀具生产经理AlanPearce先生强调说道。

“在我们多年坚持不懈的努力下，我们在缩短特种刀具切削加工工时方面取得了长足的进展。在这一领域中我们要做到的是在超越竞争对手的同时还要尽可能降低开发成本、缩短产品研发周期，这并不是一件容易的事情，而3D打印技术为我们提供了优化改进的可能性。”Pearce先生继续说道。

3D打印技术将许多复杂的工艺技术集成到一起。从打印碳纤维增强材料的原型样件到金属粉末打印的系列刀具。

Guhring公司决定在其技术学院中安装由Markfoded公司研发生产的MarkTwo型和MetalX型3D打印机各1台。

第一批原型产品是用MarkTwo型3D打印机生产制造的，工程师快速地得到了自己设计的刀具，这也就使刀具产品的研发团队能够更早地讨论和落实自己设计的刀具解决方案，供内部和客户使用。在3D打印技术的帮助下，Guhring公司已经完成了在加工设备中用塑料刀具进行空运转测试。

一旦塑料原型试验成功，就可以用3D打印机打印金属粉末材料的原型刀具进行进一步的验证了。Guhring公司将金属粉末打印的刀片钎焊到刀体上，安装到标准刀架上，刀具设计团队开始进一步验证冷却方向的问题，进行实际切削实验。

独特的冷却通道

刀具设计一个要考虑到的重要因素是要将冷却液和切削液直接输送到切削刃处，这与切削刀具的使用寿命直接相关，也决定了刀具的使用次数。

“我们的目标是延长刀具的寿命，这也是客户提出的最主要要求之一。目前，我们正在测试冷却通道准确地对准切削刃与零件接触点的刀具，研发团队很期待看到成果。我们需要打印各种所需的冷却通道开口，并使冷却液在刀体内畅通无阻地流动。”Pearce先生说。此外，这一技术也有助于排屑。

3D 打印技术提供了逐层可见的冷却通道设计自由度。

严苛的验证过程

铣刀的工作环境是十分恶劣的。因此，Guhring公司的研发团队为3D打印铣刀刀体制定了非常苛刻的测试计划。

首先，制造出具有铰刀几何形状的工具，以承受垂直载荷并进行小切口。测试是在技术学院进行的，该工具通过了所有测试。随后，研发团队对刀尖的几何形状进行了一些小的更改，在偏心载荷下进行了测试，以模拟铣削。该工具再次通过了测试。

“我们与特定的客户一起合作，以便能够直接对新的铣刀设计方案进行比较。例如设计开发能够铣削出超高铸件表面质量的铣刀。3D打印铣刀测试得到的数据表明：新设计的铣刀在高速和偏心载荷作用下具有很好的切削加工性能。”Pearce先生说。

Guhring公司的另一位客户也积极地参与了这项铣刀设计计划。新设计的铣刀目前已在整个欧洲市场上市，并使得公司的客户群不断扩大。

完整的生产流程

有许许多多组装切削刀具的可能性。到目前为止，Guhring公司已经成功地使用了锁紧套、液压卡盘、快速锁紧和整体紧固等多种刀体固定方式。

旨在延长刀具使用寿命的冷却和切屑流动的实际测试。

一旦打印出了3D刀体，操作人员会首先将其清洗干净，然后用Markforged公司提供的设备进行烧结，然后按照常规工艺技术，例如磨削、钎焊和线切割将其精加工到正确的几何尺寸、形状。

在完成全部生产制造过程之后，在这些刀具在包装出厂发往客户之前，还要进行动平衡检验。Guhring公司的工程师也常常参加客户的首次试切。

由于在设计制造过程中使用了MetalX型3D打印机，Guhring公司因此大大缩短了PKD多晶金刚石刀具的交货时间。现在，Guhring公司也能够实现低成本的小批量刀具设计、生产了。而技术研发专家认为：3D打印技术还有巨大的应用潜力可以挖掘。

本文译自德国WerkstattundBetrieb杂志