DMG森精機(jī)開發出了將3D打印(yìn)機的增材製造功能與加工中心(MC)的切削功能集於一身的機床“LASERTEC 65 3D”,並在芝(zhī)加哥機床展“IMTS 2014”(9月8~13日(rì),McCormick Place會展中心)上展出(圖1)。該機床首先(xiān)通過金屬層積的(de)方法使(shǐ)工件外(wài)形(xíng)成(chéng)型,然後進(jìn)行切削加工,從而加工出尺寸精度等符合(hé)要求的部件完成品。也就是說,利(lì)用增(zēng)材造型功能製(zhì)作複雜的形狀,然後利用切削功能來保證高精度。
主軸及噴嘴沿X軸(橫向)、Y軸(縱長方向)、Z軸(垂直方向)3軸方向直線移動,搖籃狀耳軸工作(zuò)台繞A軸轉動並以C軸為軸心連續旋轉。
加工時,工件基礎部分使用形狀簡單的鑄件。使用噴嘴向鑄件上必要的部位噴附金屬粉末並用激光熔融,然後(hòu)通過(guò)自然冷卻使其凝固,由此不斷積層金屬。目前可(kě)積層的金屬為不鏽鋼、鎳基合金“Inconel”和鋼3種,並且,DMG森精機還在(zài)試驗鈦合金和鋁合金。積層速度方麵,不鏽鋼約為1kg/h。以試製的汽輪機葉片(piàn)為(wéi)例,1片葉片的成型時間(jiān)大約為(wéi)20分鍾。
由於使用(yòng)可自由控製(zhì)角度的耳軸工作台(tái),因此不需要(yào)為不斷層積的金屬(shǔ)提供支撐的支撐(chēng)部。普通(tōng)3D打(dǎ)印(yìn)機在斜上方積層時要利用相同(tóng)的金屬積層方式製造支撐部,以防止金屬坍落。而新機(jī)床可利用耳軸工作台來調整角度,在積層時防止金屬坍(tān)落,並可保持這一角度直至(zhì)凝固。因此可(kě)省(shěng)去支撐部所需的金屬粉。
在通過上述方法製作(zuò)出尺寸精度為0.1~0.5mm的工件後(hòu),將噴嘴切(qiē)換為(wéi)安裝刀具的主軸來切削工件。該機床可(kě)在金屬積(jī)層與切削之間自由切換。通過切削加工使工件的尺寸精度達(dá)到數μm,便完成了部件製造。
與之形成競爭的(de)是利用鑄造工(gōng)藝(yì)製造的部件。新機床由於不使用模具,因此具有(yǒu)可實現模具不可能實現的(de)複雜形狀,以及可縮短前導時間這兩個優點。不過,從單個產品的製造成本和時(shí)間來(lái)看,鑄造工藝更為出色。因此,新機床適用於附加值高的少量生產部件,具(jù)體包括醫(yī)療零部件、照單(dān)生產(chǎn)產品以及飛機、汽(qì)車的試製部件等(děng)。
DMG森精機計劃在(zài)2014年10月30日~11月4日(rì)於東京(jīng)有明國際會展中心舉(jǔ)行的“第27屆機床(chuáng)展(JIMTOF2014)”上展出這種新型(xíng)機床。
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