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日期:2017/06/15 来源:MM《现代制造》

内径(ID)的外圆研磨所面临的最大挑战就是部件和刀具之间的空间有限。通过常规生产,提供符合所有要求的冷却喷嘴是十分不易的,可以说在孔隙非常小的情况下通常是无法实现的。

但是这样的话,内径外圆研磨的过程非常缓慢,并且存在到达加工部位的润滑冷却剂不足的风险,这就会导致较高的研磨周期,并且生产率也会相应降低,同时由于部件遭受热损伤,还会导致较高的报废率。

Grindaix公司专门从事机床冷却剂供应系统的优化和改造,并开发出最佳解决方案,以最大限度地减少磨削烧伤和冷却剂浪费。

“我们在很久之前,就开始关注3D打印技术了。纵观整个市场,我们几乎很少能找到定制的、高效的、满足客户需求的、专门用于内径外圆研磨的喷嘴。”Friedrich说。

Grindaix公司的工程师发现,用这种专业知识来创建3D打印兼容设计绝非易事。“我们习惯于以传统的方式去设计一些东西,即通常所关注的是制造工艺。我不是说3D设计是点金术,但它确实需要思维方式的转变。”Friedrich强调。所以Grindaix公司决定向Bionic Production公司寻求帮助。

“Bionic Production公司专家团队修改和优化了我们的初始设计,使其更为适合3D打印。”Friedrich解释说。Bionic Production公司的销售主管Matthias Schmidt-Lehr了解3D打印的所有细节:“设计师们首先需要忘记他们之前学到的一切,然后打开思想接受这项新的技术。只有在特殊情况下,才会需要直线和矩形结构。3D打印使您有机会创建自由曲面,这些曲面中有许多是难以通过常规的CAD(计算机辅助设计)工具实现的,有些甚至是无法实现的。”

设计师们首先需要忘记他们之前学到的一切,然后打开思想接受这项新的技术

一切皆有可能

使用3D打印设计一个零件,第一步是模拟所有必要的方面,在这种情况下,就是模拟确定的润滑冷却剂入口和出口点以及避免与移动的机床部件碰撞所需的空间。然后,设计师只添加能够使该零件实现其目的所需的材料量即可。

与传统方法不同,设计师只需专注于优化零件的工作原理。关于Grindaix公司的冷却喷嘴,由于流量损失减少,弯曲通道会导致压力下降。这样就可以减少所需的泵送功率,因此终端客户可以使用较小的泵或者获得更高的冷却液出口速度,终端用户可以从这两点中获益。

根据Grindaix公司提供的规格,利用Trumpf公司的Tru Print 1000系列,Bionic Production公司在逐次逼近求解过程中创建了新喷嘴的完美模型。“通过使用软件,可以完美地模拟设计的许多方面。”Schmidt-Lehr说。

具有前瞻性是关键

新型喷嘴在许多不同方面都是非常高效的。对冷却液流量进行优化,压力损失降低至20%,这意味着以更低的压力、更少的能量就能够实现规定的冷却液出口速度。弯曲通道和优化的喷射轨迹可以将润滑冷却剂精确地输送到所需位置,所输送的量不多不少,正好为所要求的量,这样就可以最佳方式执行工艺,而不会对零件造成热损伤。这种可靠的和自动化的、用于输送润滑冷却剂的解决方案消除了以前在制造过程中导致堵塞的因素。

尽管 Friedrich很欣赏3D打印技术,但他本质上还是将这种特殊的制造方法视为锦上添花。而真正给喷嘴提供独特卖点的是可以保证精确几何设计的清洁工程工艺。“Grindaix喷嘴的冷却剂管道上游的润滑冷却剂的压力与其离开喷嘴的速度之间存在相关性。我们计算每个定制喷嘴形状的确切图形,水或油在喷嘴的速度与研磨速度之间也存在相关性。”Friedrich说道。

利大于弊

“烧结零件的表面比常规金属表面更加粗糙。在外表面,至少对我们而言,这是一个关于零件外观的问题,我们可以通过抛光来改善。并且为了改善内表面上的粗糙度(这将再次导致流量损失),我们在高压下通过冷却喷嘴泵送磨料液。“连接螺纹的粗糙度也必须单独在过程中进行校正,以使密封紧密。

在优点方面,原始喷嘴的生产要经过四个生产步骤,而新的喷嘴仅需两个步骤,这就可以完全抵消这些缺点的出现。总而言之,Friedrich认为,3D打印过程的高度灵活性优点明显超过了缺点。“没有3D打印,这种喷嘴将无法生产。如果知道有哪些缺陷,那么可以在之后弥补这些缺陷。”

目前,Grindaix新型喷嘴仍属于开发中项目,尽管有些客户已经在使用这些喷嘴,但是Friedrich对其未来的销售潜力持乐观态度。“我们已经远远超出了原型阶段。在将来我们能够使用大型打印机一次性打印50个不同的喷嘴,这显然会对制造成本产生积极作用。凭借在这个联合项目中积累的所有专业知识,我们当然会考虑将来自主生产3D打印部件。”