新千年迎來了金屬切削應用領(lǐng)域的革新性解決方案苔寝。伊斯卡公司作為金屬切削領(lǐng)域的技術(shù)先行者之一 翠节，正研究如何將增材制造工藝集成至刀具制造體系中相种。富于開創(chuàng)性的金屬切削技術(shù)促成伊斯卡的研發(fā)工程師們能在為用戶帶來降低生產(chǎn)成本威恼，提高生產(chǎn)率的技術(shù)創(chuàng)新的解決方案方面不斷推陳出新。

增材制造技術(shù)

數(shù)字化革命（也稱為第三次工業(yè)革命）的主要成果之一就是推出了3D打印技術(shù)——即在計算機控制下通過熔融材料寝并，逐層疊加生成具有三維（3D）特性物件的一種方式方法沃测。以前，3Ｄ打印技術(shù)被視為“科幻小說”元素，在過去的二十幾年間蒂破，3D打印已成為一項為制造商們和設(shè)計師們這類群體所接納的一項頗受歡迎的因技術(shù)推動而帶來的增益項馏谨。

今天，該方式方法主要被稱為增材制造（AM）附迷。增材制造這一詞條準確折射出3D打印最重要的兩大特點：制造：已經(jīng)超越了原先人們所認知的快速成型領(lǐng)域惧互，該方法已推廣至許多工業(yè)應用中，用于生產(chǎn)各種零部件喇伯；增材：與傳統(tǒng)的減材制造技術(shù)形成了鮮明對比喊儡，該方式方法通過不斷地疊加材料制造出所期許的物件。而傳統(tǒng)的制造方式只有在裝配階段才添補材料組件稻据。

現(xiàn)在市面上有各種各樣的增材制造技術(shù)艾猜，這些技術(shù)基于不同的物理原理：激光立體印刷術(shù)（SL）、多噴頭建模（MJD）和激光燒結(jié)（LS）等等霉枢。根據(jù)最新的國家標準和國際標準首冒，AM增材制造被明確地劃分為幾類。上世紀八十年代斑宴，3D打印開始被作為一種設(shè)計工具烙损，用于實現(xiàn)原型的快速制造。通過3D打印窒埃，人們可以不再依賴于傳統(tǒng)的二維圖紙诺订，而是可以創(chuàng)建出全息還原的3D模型；從而使人們能從美學宽考、功能性马榆、重量和表面光潔度等產(chǎn)品特性方面更好更直觀地理解物件；并且該技術(shù)的采用還能夠?qū)崿F(xiàn)更快速的生產(chǎn)制造時間啃碗。

增材制造技術(shù)的應用

隨著3D打印工藝持續(xù)不斷的技術(shù)進步糟糊，人們最終步入了AM增材制造的時代。二十一世紀初盐儿，該技術(shù)開始被用于批量生產(chǎn)讳臣。與所有的技術(shù)創(chuàng)新一樣，隨著AM增材制造技術(shù)的普及稠鼻，不斷增長的產(chǎn)業(yè)應用和規(guī)模經(jīng)濟帶來相關(guān)設(shè)備銷售的快速增長冈止，促使AM增材制造設(shè)備制造商之間產(chǎn)生了激烈的競爭，其結(jié)果是人們獲取該技術(shù)的代價在降低候齿。盡管在某些人看來熙暴，3D打印機似乎是來自未來的技術(shù)；但是在許多應用領(lǐng)域慌盯，該技術(shù)已經(jīng)變得像CNC機床一樣周霉，成為了主流。

根據(jù)媒體和技術(shù)報告所稱，3D打印主要應用于航空航天俱箱、軍事国瓮、汽車和醫(yī)療行業(yè)，其中AM不僅僅用于原型制造狞谱，也可以用于小批量甚至大批量生產(chǎn)乃摹。盡管該技術(shù)的應用日益廣泛，但是距離成為全球金屬加工的主流技術(shù)跟衅，仍然還有很長一段路要走踪觉。

在醫(yī)藥、航空航天载呢、汽車和軍事等難以盡數(shù)的行業(yè)中撕第，增材制造技術(shù)為各種組件的生產(chǎn)打開了全新的視野。更令人驚喜的是取蓝，數(shù)字化技術(shù)簡單地抹去了物理空間的邊界抓深，現(xiàn)在無論3D打印機與計算機相隔有多遠，人們只需將計算機模型發(fā)送到3D打印機即可進行生產(chǎn)捏表，并且在組件生產(chǎn)過程中完全不需要進一步的人工干預。例如降井，現(xiàn)今在太空飛行期間镊迟，能實現(xiàn)在飛船上直接打印必要的備件。此外隘吆，還可以設(shè)計并特別定制骨科植入物箭溜。神奇的是，3D打印機還具有自我修復功能晕石，甚至可以快速地生產(chǎn)自身所需的破損的部件或臨時替代部件桦陨。

在航空航天業(yè)中，雖然有一些小型零件据途、配件及硬件非常適合采用3D打印制造绞愚，但是為安全起見（可以理解為，因為航空航天業(yè)對安全性的要求非常高）颖医，AM增材制造生產(chǎn)出的關(guān)鍵部件還需要通過各種嚴格的測評后位衩，才能用于取代依賴傳統(tǒng)加工方法所制造出的零部件。然而熔萧，人們通常能將AM增材制造用于制造各種各樣的固定裝置糖驴、夾具、量具佛致；飛機的生產(chǎn)涉及了整條復雜的生產(chǎn)制造鏈贮缕，需要大量的夾具。從這一方面來看，在生產(chǎn)中引入AM增材制造從根本上減少了生產(chǎn)準備的時間和成本感昼。

大大減小的尺寸和不那么嚴苛的安全標準為AM增材制造應用于無人機（UAV）制造開啟了大門装哆，這種新方法不僅可以減輕重量，還能以更低的成本更有效地從空氣動力學角度來塑形無人機抑诸。

在全球的航空航天領(lǐng)域友移，鈦是最常用的材料之一。而鈦基合金零件通常都通過減材制造的方法加工來的玷仗。在典型的加工過程中洽灿，大多數(shù)昂貴且難以加工的材料被切除。飛機制造商們正在致力于使用鈦粉來生產(chǎn)相對小型的鈦基合金零件仅犬。類似于航空航天業(yè)的這一做法盆述，人們同樣也將AM增材制造技術(shù)應用于汽車制造業(yè)。

增材制造的優(yōu)缺點也是并存的案哄，準確理解這些優(yōu)點和缺點就可以更好地在金屬切削領(lǐng)域定義AM增材制造：

優(yōu)點：在生產(chǎn)制造復雜零件時霜铸，采用增材制造能顯著降低生產(chǎn)成本；極大的靈活性是該技術(shù)的另一項主要優(yōu)勢沐亏，例如灌大，您可以使用同一臺3D打印機來輕松制造不同的零部件，而無需進行大幅度的調(diào)整耸挟；此外死唇，在實際的原型制作中，只需通過編輯零件的計算機模型卿捎，并進行重新打印即可完成零件的設(shè)計更改配紫，因此AM增材制造技術(shù)不但能夠顯著地縮短從概念到交付的這一周期，還能夠通過快速制造相合的部件對現(xiàn)有設(shè)計進行更改午阵；從工程的角度來看躺孝，該方式方法確保了所生產(chǎn)出的原型零件非常貼近人們的設(shè)計：比如不同壁厚卻具有同等強度；必不可少的可提高有效流動效率的管道形狀等等底桂；另外植袍，在增材制造過程中，因所用即所得從而大大節(jié)約了生產(chǎn)中的物料成本籽懦。

然而奋单，AM增材制造并非沒有缺點：在精度方面，該技術(shù)尚不能滿足零件表面精度要求猫十，因此通常需要采用傳統(tǒng)加工方法進行精加工览濒；并非每種工程材料都適合于通過增材制造方法制造零件；目前的3D打印機工作空間尺寸有局限性拖云，不能用于生產(chǎn)大型部件贷笛。

伊斯卡將增材制造應用于刀具制造領(lǐng)域

伊斯卡的研發(fā)部門深諳AM增材制造的優(yōu)缺點应又，并基于這個認知將其應用于金屬加工領(lǐng)域。當用于生產(chǎn)切削刀具時石被，3D打印也可以提供多種情況下的解決方案鲜映。通過AM增材制造能實現(xiàn)在刀體內(nèi)創(chuàng)建復雜的內(nèi)部通道和腔體。這些特征可以使冷卻液流經(jīng)刀體內(nèi)流道直達刀具切削區(qū)域?qū)崿F(xiàn)冷卻低吠。在設(shè)計高壓冷卻刀具(HPC)時袭仲，刀體內(nèi)部冷卻通道及其橫截面形狀是關(guān)鍵因子；增材制造為內(nèi)部通道的“成型”提供了理想的解決方案非淹。此外箭基，AM增材制造技術(shù)還能夠制造具有排屑槽，復雜表面形狀周讯，背錐和清根等特征的刀體芭甚。而采用傳統(tǒng)技術(shù)時，這些特征都只能通過切削加工來實現(xiàn)的奔沐。在這些領(lǐng)域中少煮，AM增材制造的應用將減少生產(chǎn)工步并縮短加工周期。此外碘展，AM增材制造還能確保在成形過程中兼顧刀體強度和排屑槽空間之間的完美平衡竿丙。

當AM增材制造發(fā)展到允許采用硬質(zhì)合金粉末或具有相似物理性能的材料來打印物件時，刀具制造將抵達一個全新的起點言秸。伊斯卡研發(fā)工程師們正在采用新的加工方法來制造可轉(zhuǎn)位刀片软能，取代早前昂貴且耗時的模具壓制工藝；能顯著縮短刀體和刀片的從研制到實施切削試驗的周期井仰。

盡管AM增材制造在刀具行業(yè)的應用有著鼓舞人心的前景埋嵌，但仍有幾個障礙需要克服破加。目前俱恶，由于受到精度的限制，3D打印還無法完全取代傳統(tǒng)加工范舀。例如心軸或刀柄的中心孔表面需要磨削加工合是；刀體的刀片定位槽基準面需要銑削加工；內(nèi)孔螺紋也需要進行螺紋加工锭环。值得注意的是聪全，機床生產(chǎn)商已經(jīng)推出了“混合制造”加工機床，融合傳統(tǒng)的金屬減材制造技術(shù)與3D打印技術(shù)于一體辅辩。但這些采用增材制造技術(shù)生產(chǎn)的零件的疲勞壽命难礼、疲勞斷裂和高速旋轉(zhuǎn)下的可靠性都還有待考究。

伊斯卡作為世界領(lǐng)先的切削刀具生產(chǎn)商之一墩倔，其研發(fā)部門已引進了AM增材制造這一全新的技術(shù)涂颠，目前還有限地應用于制造原型固脸；另外還主要用于小批量生產(chǎn)。這些領(lǐng)域的進展意味著在不久的將來俗齿，3D打印技術(shù)將在切削刀具生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛應用典患。

（Andrei Petrilin，伊斯卡公司可轉(zhuǎn)位銑刀技術(shù)經(jīng)理）

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