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重量降低一半,提高刚性与刀具寿命,解密一款新能源汽车电机加工的3D打印镗刀

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重量降低一半,提高刚性与刀具寿命,解密一款新能源汽车电机加工的3D打印镗刀

作者:
发布时间:
2019/10/14
【摘要】:
混合动力汽车与电动汽车零部件企业对轻型机械加工刀具的需求不断增长,为了满足新能源汽车制造企业的需求,机械加工刀具制造商肯纳金属(Kennametal)开发了一种轻量化镗孔刀具,这款镗刀是通过增材制造-3D打印技术制造的,用于加工新能源汽车电机定子。  
  混合动力汽车与电动汽车零部件企业对轻型机械加工刀具的需求不断增长,为了满足新能源汽车制造企业的需求,机械加工刀具制造商肯纳金属( Kennametal)开发了一种轻量化镗孔刀具,这款镗刀是通过增材制造-3D打印技术制造的,用于加工新能源汽车电机定子。
 
 
肯纳金属3D打印镗孔刀具
  实现轻量化与复杂的设计
  镗孔加工刀具的作用是将工件上原有的孔进行扩大或精化,其特征是修正下孔的偏心、获得精确的孔的位置,取得高精度的圆度、圆柱度和表面光洁度。镗孔加工作为一种高精度加工法往往被使用在最后的工序上。例如,各种机器的轴承孔以及各种发动机的箱体、箱盖的加工等。与其它机械加工相比,镗孔加工是属一种较难的加工。随着加工中心的普及,现在的镗孔加工只需要进行编程、按扭操作等。正因为这样,就需要有更简单、更方便、更精密的刀具来保证产品的质量。
  新能源汽车的零部件通常通过更小、低马力的CNC加工中心加工的,这类加工中心需要更轻的加工刀具。肯纳金属推出的3D打印镗孔刀具的重量仅为传统镗孔刀具的一半,同时仍满足铝电机主体镗孔加工的精度、圆度和表面光洁度的需求。
 
 
肯纳金属3D打印镗孔刀具
  可容纳新能源汽车电机定子的主孔直径约为250毫米,长度约为400毫米,底部具有较小的轴承孔。当使用常规刀具进行加工时,刀具重量往往超过25千克,这个重量对于机床以及刀具操作人员来说都很重。
  肯纳金属借助内部增材制造之力,制造了3D打印的可转位刀具,刀具中集成了冷却通道,这一设计将有助于提高生产率和刀具寿命。此外,该刀具还配备了肯纳金属高精度精加工的精细可调RIQ铰孔刀片和用于实现最大刚性的KM4X适配器。
  肯纳金属未来制造部门表示,3D打印镗孔刀具的设计与制造应用了有限元仿真以及粉末床金属3D打印技术,该刀具的惯性矩非常靠近主轴端面,能够在满足新能源汽车零部件加工客户对于重量需求的同时提高其刚性,这是肯纳金属如何使用金属3D打印等先进制造技术为机械加工客户提供制造解决方案的一个很好的例子。
 
 
肯纳金属3D打印镗孔刀具的两种不同版本
  目前这款镗刀有两个版本,一种装有碳纤维管(如上图右图所示),重量为9.5千克;另一种装有3D打印金属管(如上图左图所示),重量为10.7千克。
  根据3D科学谷的市场观察,肯纳金属已建立了增材制造业务,为制造业用户提供完整的增材制造解决方案,包括提供Kennametal Stellite™系列金属3D打印粉末,增材制造零部件设计与优化,功能性金属3D打印原型零件,以及提供端到端的增材制造生产解决方案。
 
 
肯纳金属增材制造零部件
  肯纳金属将金属粉末、粉末床激光熔化、粘结剂喷射3D打印技术与烧结,生坯加工,热处理,热等静压,机加工和研磨后处理,材料和组件性能测试等制造专业知识相结合,制造耐磨、耐腐蚀和高温性能的复杂零部件与刀具。
  3D科学谷Review
  对于文中所聚焦的刀具应用,根据3D科学谷的市场观察,金属3D打印技术在制造复杂的刀具外部结构以及内部冷却结构方面占有了一席之地,山特维克可乐满、玛帕、高迈特等世界上著名刀具制造商,已将金属增材制造工艺应用到个别类型刀具的生产中,从而实现刀具性能的提升,或实现传统制造工艺无法实现的特殊刀具。
 
 
3D打印与刀具制造
来源:3D科学谷《3D打印与金属切削刀具白皮书》
  但在金属3D打印技术为刀具制造带来附加价值的同时,我们不难发现,金属增材制造正在高附加值零部件直接制造领域替代传统制造工艺,传统工艺中就包括使用金属切削刀具进行加工的机械加工工艺。刀具制造企业肯纳金属在持续研发刀具系列产品的同时也搭建了增材制造业务,基于粉末床与粘结剂喷射两种金属3D打印技术提供复杂零部件直接制造的服务。未来,3D打印与机械加工如何融合,又会产生怎样的替代与竞争关系,其中蕴含的趋势与机遇值得深思。
  《3D打印与金属切削刀具白皮书》从中国金属切削刀具市场、国际刀具市场情况入手,剖析了目前3D打印技术在刀具制造中的应用、3D打印与机械加工刀具之间的关系。