數控混合加工工具機

數控混合加工工具機指的是多種數控工具機相互配合，對產品進行混合加工的一種複合型工具機。

基本介紹

• 中文名：數控混合加工工具機
• 套用領域：機械加工

新趨勢——增材製造和切削加工的混合

增材製造的原理是通過材料的不斷疊加而形成零件，包括粉末雷射融化、粉末雷射燒結、薄材疊層、液態樹脂光固化和絲材熔融等，是加法。切削加工是從毛坯上切除多餘的材料而形成最終零件，包括車、銑、鑽、刨、磨等，與增材製造相反，就材料而言都是減法。增材製造優勢在於節省材料、可以構建結構和形狀極其複雜的零件。而切削加工卻具有高效率、高精度和高表面質量的優點，兩者混合和集成在一台工具機上就開創了令人鼓舞的套用前景。3D列印是直接數字製造，將產品CAD實體模型切成薄片，按輪廓進行加工。再一層層疊加而成，故也稱為疊層製造，是智慧型製造的支撐技術。

3D列印可構建任意複雜形狀的產品，最有效地發揮材料特性，為設計師打開了無限的創新空間。3D列印的產品是定製和個性化的獨一無二產品，不僅可按需製造。還可以在本企業就地製造。應該指出：汽車、航空航天和模具的重要零件都是金屬而非塑膠製成的。因此金屬3D列印零件而非原型製作處於增材製造前沿，開創了產品創新的新紀元。

雷射燒結3D列印和銑削的混合加工

日本松井公司曾推出過一款混合加工工具機是將雷射燒結3D列印與銑削加工集成，其外觀和典型加工案例如圖3所示。其原理是是在一台工具機上先進行雷射燒結(3D列印)，然後藉助高速銑削精加工整個零件或其部分表面以獲得高精度和高表面質量。其原理是每列印10層(約0.5mm~2mm)形成一金屬薄片後，用高速銑削(主軸45000r/min)對其輪廓精加工一次。再列印10層，再精銑輪廓，不斷重複。最終疊加成為高精度、結構複雜的零件。

改變雷射的聚焦大小和粉末材料，可製造出不同材料密度，包括多孔結構的零件。由於一次裝夾完成工件的“增材成長”和精加工，雷射燒結與銑削混合加工可達到±2.5μm精度，整個工件的尺寸精度可達±25μm。

雷射燒結和銑削混合加工的最大優點是：無需拼裝即可製成複雜模具。傳統製造方法是：將複雜模具其分解為若干組件，製成後加以拼裝。不僅費時費事，而且不可避免存在一定誤差，降低了模具的精度。在雷射燒結3D列印和銑削集成的工具機上卻可將具有深溝、薄壁的複雜模具一次加工完成，完全改變了複雜模具的設計和製造過程。

電加工和磨削的混合加工工具機

德國某公司的刀具磨床按2合1的設計理念，在一台工具機上用旋轉電極加工PKD/CBN刀具和砂輪磨削硬質合金/高速鋼刀具。工具機為龍門結構，X、Y、Z軸的移動皆採用直線電機A、C軸由力矩電機驅動，工具機兩外側可分別配置電極/砂輪和刀具工件的交換系統。

工具機用於加工結構對稱而形狀複雜的刀具，採用中間皮帶驅動的軸兩端可分別安裝1~3個旋轉電極和砂輪，迴轉180°切換。採用電主軸時只能在一端安裝1~3個旋轉電極或砂輪。