【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目 科技動態(tài)】此前，本文的作者Paul Morrow深入研究了加工額外制造的金屬支撐結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)——薄壁結(jié)構(gòu)，主要用于固定零件到建造板上，并防止零件在構(gòu)建過程中彎曲和變形。我們看到，支架保持了它們的結(jié)構(gòu)，并且傾向于倒塌，而不是在碾磨時拔掉和干凈地剪切掉。我們還看到，由于粉末可能被困在高聳的支撐結(jié)構(gòu)中，問題更加復(fù)雜。即使用高壓空氣吹散散粉，仍可找到未熔化的粉料，壓在較高的支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)。
 

1a
 

1b
 

2a
 

2 b
 

　　因此，當(dāng)我們可以機(jī)械加工額外制造的支撐結(jié)構(gòu)時—假設(shè)我們可以用我們的機(jī)床訪問它們—薄壁支撐結(jié)構(gòu)和空心部分(有時充滿了捕獲的粉末)對刀具意味著什么?
 

　　上圖顯示了十次旋轉(zhuǎn)期間，在x和y方向的平面內(nèi)銑削力。圖1a表示完全致密的材料，圖1b表示沒有捕獲粉末的薄壁支架(也稱為“塊狀”支架)。在完全致密的材料中，切削力更高，并且隨著帶槽的立銑刀上的六個齒的每一個齒切割到材料中，切削力穩(wěn)步上升到六個峰值(見圖1a)。此過程每0.05秒重復(fù)一次，與實驗所用刀具進(jìn)給速度和速度一致。
 

　　圖1b中薄壁支架的特征有很大不同。刀具的每一次旋轉(zhuǎn)都會遇到不同的幾何形狀(要么是薄壁，要么是空心截面，要么是兩者的某種組合)，由此產(chǎn)生的力隨著軋機(jī)穿過支撐結(jié)構(gòu)而變化。當(dāng)切割完全致密材料時，力的振幅較低，但在不同幾何形狀下頻率較高。基于相對于支撐結(jié)構(gòu)幾何間距的進(jìn)給速率和速度，該模式每0.36秒重復(fù)一次。
 

　　當(dāng)我們?nèi)∏邢髁Φ囊苿悠骄禃r，支撐類型之間的差異甚至更加明顯。如圖2a所示，致密材料的平均切削力在x、y兩個方向上均保持平直，與被切割材料的均勻性一致。這與圖2b中的數(shù)據(jù)明顯不同，圖2b顯示了加工薄壁結(jié)構(gòu)時切削力的移動平均值。這里的周期性對應(yīng)于薄壁結(jié)構(gòu)之間的距離，而波峰和波谷清楚地顯示出切割力是如何在移除薄壁結(jié)構(gòu)時增加，然后迅速減少的。在這些平均值的基礎(chǔ)上，我們可以計算相應(yīng)的切割量隨時間的變化而變化。在這一過程中,我們發(fā)現(xiàn)具體削減能源的薄壁結(jié)構(gòu)只有12%的支持完全致密的材料。如果我們通過被切割材料的相關(guān)密度將其標(biāo)準(zhǔn)化，那么該值將跳到43%，表明薄壁支撐結(jié)構(gòu)需要的能量少于被移除的一半。
 

　　根據(jù)這個結(jié)果，我們認(rèn)為這對刀具是有好處的，對吧?不是這樣的。一項使用鐵涂層硬質(zhì)合金立銑刀的刀具磨損研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用推薦的進(jìn)料速度和鉻鎳鐵合金718切削完全致密的材料時，僅三分鐘后硬質(zhì)合金涂層就會出現(xiàn)剝落。在切割薄壁支架時，在第一次運行后，我們觀察到切割邊緣有剝落現(xiàn)象，在1分鐘內(nèi)凹槽的角半徑就破裂了。
 

　　它只是一個壞的刀具嗎?我們認(rèn)為可能是這樣。因此，我們重復(fù)了多次研究，每次都使用新的工具。不幸的是，同樣的事情不斷發(fā)生，在一個案例中，當(dāng)切割薄壁支撐結(jié)構(gòu)時，長笛的角半徑在0.33分鐘內(nèi)斷裂。因此，在受力較小的情況下，薄壁和空心截面之間的不斷往復(fù)運動對刀具的使用壽命有顯著的不利影響。
 

　　這兩項研究的結(jié)果，都對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)料和速度的使用提出了疑問，因為在切割附加制造零件上常見的薄壁支撐結(jié)構(gòu)時，使用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)料和速度是有問題的。因此，就目前而言，用添加劑制造的金屬零件加工薄壁支撐結(jié)構(gòu)時，需要小心謹(jǐn)慎的進(jìn)行。或者，在加工前要堅持完全密集的支撐結(jié)構(gòu)，但是即使這樣，如果你的刀具壽命比你習(xí)慣看到的要短的話，也要做好準(zhǔn)備。
 

　　后，Paul Morrow非常感謝他的同事Ed De Meter教授和Guha Manogharan博士以及幫助進(jìn)行這些實驗并分析結(jié)果的研究生們。
 

　　(原標(biāo)題：Machining Additively Manufactured Supports: The Tool’s Perspective)