相比国际同行,国产增减混合五轴加工中心的性价比更高吗?

3D打印(增材制造)无疑是一种非常高效的制造方式,但在产品的几何尺寸精度和表面光洁度方面,该工艺的效果不太理想,而传统的数控机床(采用减材制造)具有高度和易于切削加工等优点。因此,将两种工艺相结合的混合加工技术可兼具二者优点,具有广阔的应用前景。目前,市面上已有不少这样的混合加工设备,其中处于技术前沿的是五轴联动增减混合加工中心。增减混合五轴增材制造结合了近净成型与五轴数控铣削加工。将近净成型技术和传统五轴加工技术融合于一体的混合五轴增材制造技术很好的发扬的各自的优点,弥补了对方的缺点。

近净成型(Laser Engineered Net Shaping)又称激光金属沉积(Laser Metal Deposition,LMD),其优势在于沉积效率高、装备成本低,适合大型复杂零件的接近终形状的直接制造,并且能得到致密金属实体。但由于零件的尺寸精度和表面光洁度不佳,需要进行进一步的机械加工,此时传统五轴加工技术登场,弥补了前一种技术的不足。例如,采用这种混合技术制造的钛合金和钴铬合金零件的小尺寸可达1mm,而且零件的机械性能优于锻造件。


↑↑激光金属沉积成形原理图↑↑

相比传统的三轴,增减混合五轴加工中心有自己独特的优势。减材方面,五轴联动增加了A、C轴的摇篮式回转工作台,对工件一次装夹,实现了、各角度的切削加工,有效改善了工件的表面质量,提高了工作效率;增材方面,五轴联动实现了增材制造从平面切片向空间曲面切片、三轴向五轴的飞跃。

增减混合五轴加工中心的意义在于,首先实现了近净成型增材制造从三轴向五轴的飞跃。一般意义上的3D打印,是指三轴或者两轴半方式,使用平面内对三维实体进行沉积打印,造成了复杂零件的表面光洁度差。如果使用空间变换姿态让打印头始终沿着曲面的切向摆动,则打印出的零件表面质量会大大提。


↑↑三轴、五轴切片对比↑↑

五轴打印可进行任意角度的倾斜,无需支撑结构,能实现曲面定向和变姿态摆动沉积、曲面不等厚度片体沉积等,同时还可以对工件细节进行灵活修剪切削,解决了复杂精密零件的制造难题。

除了上述混合增材制造外,增减混合五轴加工中心还可进行零件表面涂层改性、修复再制造、材料梯度功能结构制造以及激光淬火等。

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