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重量降低一半，提高剛性與刀具壽命，解密一款新能源汽車電機(jī)加工的3D打印鏜刀
發(fā)布時(shí)間：
2023-01-11 12:45
混合動力汽車與電動汽車零部件企業(yè)對輕型機(jī)械加工刀具的需求不斷增長，為了滿足新能源汽車制造企業(yè)的需求，機(jī)械加工刀具制造商肯納金屬( Kennametal)開發(fā)了一種輕量化鏜孔刀具，這款鏜刀是通過增材制造-3D打印技術(shù)制造的，用于加工新能源汽車電機(jī)定子。
肯納金屬3D打印鏜孔刀具
實(shí)現(xiàn)輕量化與復(fù)雜的設(shè)計(jì)
鏜孔加工刀具的作用是將工件上原有的孔進(jìn)行擴(kuò)大或精化，其特征是修正下孔的偏心、獲得精確的孔的位置，取得高精度的圓度、圓柱度和表面光潔度。鏜孔加工作為一種高精度加工法往往被使用在最后的工序上。例如，各種機(jī)器的軸承孔以及各種發(fā)動機(jī)的箱體、箱蓋的加工等。與其它機(jī)械加工相比，鏜孔加工是屬一種較難的加工。隨著加工中心的普及，現(xiàn)在的鏜孔加工只需要進(jìn)行編程、按扭操作等。正因?yàn)檫@樣，就需要有更簡單、更方便、更精密的刀具來保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
新能源汽車的零部件通常通過更小、低馬力的CNC加工中心加工的，這類加工中心需要更輕的加工刀具?？霞{金屬推出的3D打印鏜孔刀具的重量僅為傳統(tǒng)鏜孔刀具的一半，同時(shí)仍滿足鋁電機(jī)主體鏜孔加工的精度、圓度和表面光潔度的需求。
肯納金屬3D打印鏜孔刀具
可容納新能源汽車電機(jī)定子的主孔直徑約為250毫米，長度約為400毫米，底部具有較小的軸承孔。當(dāng)使用常規(guī)刀具進(jìn)行加工時(shí)，刀具重量往往超過25千克，這個(gè)重量對于機(jī)床以及刀具操作人員來說都很重。
肯納金屬借助內(nèi)部增材制造之力，制造了3D打印的可轉(zhuǎn)位刀具，刀具中集成了冷卻通道，這一設(shè)計(jì)將有助于提高生產(chǎn)率和刀具壽命。此外，該刀具還配備了肯納金屬高精度精加工的精細(xì)可調(diào)RIQ鉸孔刀片和用于實(shí)現(xiàn)最大剛性的KM4X適配器。
肯納金屬未來制造部門表示，3D打印鏜孔刀具的設(shè)計(jì)與制造應(yīng)用了有限元仿真以及粉末床金屬3D打印技術(shù)，該刀具的慣性矩非?？拷鬏S端面，能夠在滿足新能源汽車零部件加工客戶對于重量需求的同時(shí)提高其剛性，這是肯納金屬如何使用金屬3D打印等先進(jìn)制造技術(shù)為機(jī)械加工客戶提供制造解決方案的一個(gè)很好的例子。
肯納金屬3D打印鏜孔刀具的兩種不同版本
目前這款鏜刀有兩個(gè)版本，一種裝有碳纖維管(如上圖右圖所示)，重量為9.5千克;另一種裝有3D打印金屬管(如上圖左圖所示)，重量為10.7千克。
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，肯納金屬已建立了增材制造業(yè)務(wù)，為制造業(yè)用戶提供完整的增材制造解決方案，包括提供Kennametal Stellite?系列金屬3D打印粉末，增材制造零部件設(shè)計(jì)與優(yōu)化，功能性金屬3D打印原型零件，以及提供端到端的增材制造生產(chǎn)解決方案。
肯納金屬增材制造零部件
肯納金屬將金屬粉末、粉末床激光熔化、粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)與燒結(jié)，生坯加工，熱處理，熱等靜壓，機(jī)加工和研磨后處理，材料和組件性能測試等制造專業(yè)知識相結(jié)合，制造耐磨、耐腐蝕和高溫性能的復(fù)雜零部件與刀具。
3D科學(xué)谷Review
對于文中所聚焦的刀具應(yīng)用，根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，金屬3D打印技術(shù)在制造復(fù)雜的刀具外部結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部冷卻結(jié)構(gòu)方面占有了一席之地，山特維克可樂滿、瑪帕、高邁特等世界上著名刀具制造商，已將金屬增材制造工藝應(yīng)用到個(gè)別類型刀具的生產(chǎn)中，從而實(shí)現(xiàn)刀具性能的提升，或?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)制造工藝無法實(shí)現(xiàn)的特殊刀具。
3D打印與刀具制造
來源：3D科學(xué)谷《3D打印與金屬切削刀具白皮書》
但在金屬3D打印技術(shù)為刀具制造帶來附加價(jià)值的同時(shí)，我們不難發(fā)現(xiàn)，金屬增材制造正在高附加值零部件直接制造領(lǐng)域替代傳統(tǒng)制造工藝，傳統(tǒng)工藝中就包括使用金屬切削刀具進(jìn)行加工的機(jī)械加工工藝。刀具制造企業(yè)肯納金屬在持續(xù)研發(fā)刀具系列產(chǎn)品的同時(shí)也搭建了增材制造業(yè)務(wù)，基于粉末床與粘結(jié)劑噴射兩種金屬3D打印技術(shù)提供復(fù)雜零部件直接制造的服務(wù)。未來，3D打印與機(jī)械加工如何融合，又會產(chǎn)生怎樣的替代與競爭關(guān)系，其中蘊(yùn)含的趨勢與機(jī)遇值得深思。
《3D打印與金屬切削刀具白皮書》從中國金屬切削刀具市場、國際刀具市場情況入手，剖析了目前3D打印技術(shù)在刀具制造中的應(yīng)用、3D打印與機(jī)械加工刀具之間的關(guān)系。
3D打印技術(shù),3D打印,金屬3D打印
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