不僅僅是針對(duì)部件裳扯，在航空和汽車等行業(yè)，輕型結(jié)構(gòu)也起到舉足輕重的作用谤职。在刀具制造方面饰豺，輕型結(jié)構(gòu)也是非常重要的。其原因是多方面的允蜈，例如通過降低運(yùn)動(dòng)物體重量冤吨，從而達(dá)到更好的能源效率》铮可以采用多種方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)精密刀具的輕型化制造训寝，只要其是有可能和有意義的勾勃，不僅僅關(guān)系到刀具的高效節(jié)能生產(chǎn)，同時(shí)也涉及到允許最大部件重量的加工條件等問題恨蒙。

輕型化結(jié)構(gòu)在刀具制造領(lǐng)域扮演著越來越重要的角色

輕型刀具在生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)

機(jī)床主軸区糟、刀庫(kù)和換刀機(jī)械手等的刀具最大允許重量是要求刀具制造廠商提供相應(yīng)輕型刀具的主要原因。同理教够，加工中心所具備的傾覆力矩也限制住了刀具的最大重量潮兼。在某些生產(chǎn)場(chǎng)合，如果運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量過大权煎，就無法實(shí)現(xiàn)最大運(yùn)行速度和所需的加工精度蒂扇。刀具重量越大，機(jī)床主軸所受到的載荷也就越大狱揩。因此喝暂，輕型刀具就意味著更長(zhǎng)的設(shè)備使用壽命。同理彻犁，通過采用較輕型的刀具叫胁，也可以縮短生產(chǎn)輔助時(shí)間。例如在換刀過程中可以提高設(shè)備的行走速度;由于驅(qū)動(dòng)力矩變小了汞幢，因此主軸的加速與制動(dòng)也無需耗用太多能源驼鹅。這對(duì)于能源效率來說能夠產(chǎn)生積極的影響。在搬運(yùn)方面森篷，較重的刀具也往往會(huì)構(gòu)成是一種挑戰(zhàn)：刀具重量越大输钩，其換刀和調(diào)設(shè)的過程就越發(fā)顯得困難。此外仲智，刀具的最大重量在測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置上也發(fā)揮著作用买乃。

精密刀具制造廠商愿意加工輕型刀具的另外一個(gè)根本原因在于刀具的功能。例如钓辆，刀具越輕剪验，則外部珩磨效果就越好。

刀具以其較輕的重量而見長(zhǎng)

輕型刀具的各種著力點(diǎn)

為了使得刀具輕型化前联，應(yīng)考慮各種不同的著力點(diǎn)功戚。除了諸如鈦金屬、碳素纖維強(qiáng)化塑料(CFK)或鋁材等較輕型的材料之外橱孽，還利用了輕型刀具的焊接結(jié)構(gòu)和增材制造技術(shù)拥臼。

針對(duì)較大的孔和較長(zhǎng)的凸緣長(zhǎng)度，可采用帶有CFK元件的刀具來取代鋼質(zhì)延長(zhǎng)裝置愁豆，以免超出機(jī)床設(shè)備的最大重量限度春异。由于重量減輕了，機(jī)床設(shè)備的應(yīng)用范圍即可獲得擴(kuò)展则徒。帶有CFK元件的刀具除了有重量較輕的特點(diǎn)之外氛坪，還有其它一些優(yōu)勢(shì)：與常規(guī)的鋼鋁材質(zhì)刀具不同瞳弱，橋式刀具的CFK造型非常重要，這是因?yàn)镃FK刀具具有很低的熱膨脹特性骡侮。由此可以確保尺寸的穩(wěn)定性和刀具在溫度波動(dòng)情況下的恒定精度纽债，省去二次校準(zhǔn)和檢驗(yàn)等步驟。盡管刀具尺寸較大束沼，但由于其重量較輕倚痰，因此更換起來也非常方便。此外揣誓，刀具的抗彎剛度很高系谐。

針對(duì)高轉(zhuǎn)速作業(yè)的鋁質(zhì)銑頭

高轉(zhuǎn)速機(jī)床需要輕型刀具，例如在亞洲地區(qū)有很多小型加工設(shè)備讨跟，有些設(shè)備也用于對(duì)鋁質(zhì)外殼的制造纪他。此類設(shè)備擁有精確的主軸，其最高轉(zhuǎn)速可以達(dá)到33000 r/min晾匠。大多數(shù)機(jī)床設(shè)備上的最大刀具重量為3 kg茶袒。除主軸外，這也與離心力有關(guān)：刀具愈重凉馆，離心力即愈強(qiáng)薪寓。一旦在高轉(zhuǎn)速下一把刀具的重量過大的話，則刀具自身或主軸就會(huì)受到損傷澜共。

出于這種原因向叉，也為了能夠應(yīng)用于高轉(zhuǎn)速作業(yè)場(chǎng)合，許多銑頭均采用可更換的鋁材質(zhì)的銑刀嗦董，例如Fly Cutter母谎，一種加工鋁質(zhì)外殼的銑刀。直徑規(guī)格從80 mm～160 mm的所有可供使用的銑頭均可安裝在同一種套式刀桿上(與部件大小相匹配)展懈。例如销睁，直徑為140 mm的Fly Cutter銑刀與BT30型套式刀桿一起祟勿，僅重1.5 kg停柬。

在特別的“異端”應(yīng)用場(chǎng)合，也會(huì)采用鈦金屬材料來加工刀具耀旅，以避免刀具重量超標(biāo)盯糠。這里通常是指經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的特種刀具。

針對(duì)在大型外殼(例如減速箱外殼)內(nèi)的多級(jí)加工傅女，需要用到大尺寸的刀具洁揽，這是因?yàn)樵诖朔N情況下，300 mm和600 mm的直徑外延長(zhǎng)度并非是個(gè)別現(xiàn)象原酷。當(dāng)然杉轿，通過加工中心設(shè)備可以對(duì)刀具最大重量和最大傾覆力矩進(jìn)行限定疙鸟。由于對(duì)同軸性和臺(tái)階尺寸的要求很高，出于經(jīng)濟(jì)性考慮也需要較高的生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間昏络，因此對(duì)各個(gè)臺(tái)階的加工不能僅僅依靠一把刀具來實(shí)現(xiàn)树戴。

700 mm長(zhǎng)的焊接結(jié)構(gòu)精鏜刀具上設(shè)有40多個(gè)刀刃，用于對(duì)減速箱進(jìn)行加工

針對(duì)大孔徑焊接結(jié)構(gòu)

作為一種焊接結(jié)構(gòu)件的導(dǎo)向板式刀具便是一種技術(shù)解決方案慕然。薄壁管被用作基體万栅，刀具很輕、很穩(wěn)固西疤，其剛性也很強(qiáng)烦粒。與傳統(tǒng)的鉆桿相比，焊接結(jié)構(gòu)件的重量可以降低一半代赁。刀架和導(dǎo)向板相互焊接在一起扰她，通過連接支撐板，實(shí)現(xiàn)相互支撐管跺，由此可以把振動(dòng)降低到最低程度义黎。通過管件結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定筋條的作用，抗彎力矩處于非常好的狀態(tài)豁跑，因此廉涕，即使發(fā)生破碎性的切割狀況，也可以確保有足夠的支撐;即使在外延長(zhǎng)度不夠理想的情況下艇拍，刀具也可以達(dá)到所需的加工精度狐蜕。

制造輕型刀具的最新技術(shù)工藝便是增材制造。采用了選擇性激光熔煉工藝(即一種基于粉末冶金的制造工藝)卸夕。松散金屬粉末通過激光光束的作用层释，在所選定的相應(yīng)部位上逐層熔化。部件自下而上地逐步生成讨拷。被熔化了的表面被劃分成方格形(棋盤狀)馅拗，它并非呈現(xiàn)依次熔化，而是呈現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)分布熔化依粮。因此可以達(dá)到所需的熱滲透分布宿替。對(duì)外部輪廓和表面則采用不同的工藝參數(shù)來進(jìn)行加工，這是因?yàn)榧庸?shù)會(huì)對(duì)材料特性產(chǎn)生影響党令。選擇性激光溶化過程是一個(gè)“毛加工”的過程锚渺，它幾乎不會(huì)產(chǎn)生廢料。剩余下來的金屬粉末可以被完全地投入到下一個(gè)加工流程中去猖等，繼續(xù)得以利用歪缅。主要采用了一種特殊的、顆粒大小為10～45 μm的粉末狀熱功鋼谎秃，用于增材制造的場(chǎng)合鼓募。這種材料具有眾多優(yōu)點(diǎn)：它的焊接性能和錫焊性能良好灶鹦，變形量小，非常適用于混合型制造工藝买雾。借助于增材制造技術(shù)馒胆，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)幾乎所有任意的立體幾何外形和復(fù)雜幾何外形以及內(nèi)部腔室的加工，而不受設(shè)備夾具凝果、刀具和制造器械等的不良影響祝迂。因此，在很多領(lǐng)域上會(huì)涌現(xiàn)出很多新的機(jī)會(huì)器净。和行業(yè)里的其它企業(yè)在制造外側(cè)珩磨頭時(shí)借機(jī)掏空內(nèi)腔型雳，從而降低部件的重量。通常山害，外側(cè)珩磨頭重量越輕纠俭，則工作能力就越強(qiáng)，特別是在加工小直徑的軸件時(shí)浪慌，尤為如此冤荆。但是，采用傳統(tǒng)工藝制造的諸如8.5?mm直徑的鋼質(zhì)刀具已經(jīng)重約390?g权纤。這個(gè)重量和所產(chǎn)生的慣量極大地限制了最大切割速度钓简。因此，對(duì)重量的優(yōu)化可以立刻帶來生產(chǎn)效率的顯著改善眉挥。此外朋蚜，通過在刀具內(nèi)側(cè)使用專門開發(fā)的加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，可以制造出重量?jī)H為172 g的珩磨頭深七，其重量減輕了一半多茧滞。通過采用增材制造工藝所制造的外側(cè)珩磨頭，加工作業(yè)可以明顯加快粉霹，精度也得到提高狠劳。

刀具輕型化是3D打印技術(shù)在刀具制造上所能提供的優(yōu)勢(shì)之一

生產(chǎn)效率得以改善，工件質(zhì)量得到提升

采用輕型刀具的緣由來自于機(jī)床設(shè)備因其轉(zhuǎn)速喉侨、最大刀具更換重量品隅、主軸柔度和所改進(jìn)的軸動(dòng)力性能等各項(xiàng)因素而提出的要求。至于擺動(dòng)支架上的外側(cè)珩磨頭吻毅，其輕型化的動(dòng)機(jī)則在于要提高工件的質(zhì)量筑背。根據(jù)不同的加工任務(wù)和現(xiàn)有的公輔設(shè)施條件跛究，可以對(duì)外提供最佳的輕型化刀具妆墩。對(duì)此，該企業(yè)應(yīng)用了各種不同的方法：制造輕型材質(zhì)刀具重虑，或者制造由輕型材質(zhì)(鈦金屬践付、鋁材和CFK等)元件所構(gòu)成的刀具秦士，或者采用焊接和增材制造工藝來制造刀具。

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