刀夹具是金属切削机床上重要的组件，特别是刀具的几何槽形，冷却方式都极大影响着产品的机械加工效率与加工质量。近几年，3D打印凭着共同的技术特性，在刀夹具范畴的应用能够说正在走向纵深方向开展。
3D打印技术在刀具的应用方面一大派系是3DP粘合剂放射打印技术，经过热处置后的刀具硬度能够满足应用需求。另一大派系是SLM金属3D打印技术，经过粉末床选择性激光消融技术制造金属刀具特殊的槽形或者刀具内部复杂的冷却通道。这两项技术越来越惹起刀具行业的注重。本期，3D科学谷与谷友共同来领略哈尔滨理工大学经过3DP打印技术制备微织构硬质合金球头铣刀的技术。
在切削加工钛合金时，钛合金与刀具之间的摩擦系数较大，钛合金切屑沿前刀面摩擦速度较高，猛烈的摩擦招致刀具易磨损及外表质量较差是限制钛合金开展的主要要素，钛合金零部件的运用性能优劣主要依托于零件的加工质量，这类问题曾经成为航空航天相关研讨人员最为关注问题之一。
近年来，仿生摩擦学提出了一种外表织构的概念。所谓外表织构（SurfaceTexturing），又称外表微外型，是在摩擦面上加工出具有一定尺寸和排列的凹坑或微小沟槽的点阵。高性能的外表织构能够完成良好的减摩、抗粘附和进步耐磨性，这给刀工外表状态减摩带来了新的研讨方向，也提供了理论根据。当前，国内外已有少数学者停止了外表织构在切削刀具上的应用，研讨虽处于起步阶段，但其研讨结果均证明了外表微织构刀具有进步刀具切削性能的成效。
关于微织构在刀具外表的应用以及对刀具性能影响的研讨还处于起步阶段，大多集中在车削刀片以及可转位面铣刀片上，切削资料以45#钢和铝合金为主，尚未发现外表微织构应用于球头铣刀铣削钛合金的研讨以及关于微织构优化的研讨报道，因而改动钛合金目前的低效加工形式，为微织构刀具完成钛合金的高效高质量切削做出有益探究。
现有的外表微织构制备办法主要有：激光外表织构技术（LST）、外表激光喷丸（LPT）、LIGA技术、反响离子刻蚀（RIE）、压刻技术、电解质加工、电火花加工、电加工等。这些技术都是在基材外表直接停止微区加工完成织构化，但多数现有织构化技术还是属于“减材”制造技术，主要以刻蚀、压印等方式在外表构成单一的凹坑或凹槽为主，其中激光外表织构技术以其制造加工速度快，应用资料范围广，精度高，对环境无污染以及优秀的外形、尺寸控制才能等优点被普遍应用在外表微织构范畴。但是应用这种办法在刀具外表加工微织构时容易在微织构四周产生热影响区以及微裂纹，会影响刀具在加工时的强度以及运用寿命。
随着塑料资料3D打印技术相对成熟，金属3D打印技术凸显出宏大的开展潜力，成为当今快速成型范畴重要的开展方向和研讨热点。金属3D打印技术大多数采用的是以激光作为输入热源，经过消融或者烧结金属粉末停止逐层叠加打印制件。但是关于硬质合金这种两种性质相差较大的复合资料，其中WC属于陶瓷类，熔点高；而Co属于金属，熔点低。固然激光到达的温度足以将WC凝结，但到达WC凝结的温度时，Co会蒸发，凝固后合金组织无法满足作为硬质合金的请求。
哈尔滨理工大学经过3DP粘合剂放射3D打印技术处理了现有3D打印技术无法消费硬质合金刀具以及现有技术在刀具上制备的微织构存在一些缺陷等问题，进而提出一种基于3D打印技术的微织构硬质合金球头铣刀制备办法。详细来说包括如下步骤：
-制备YG8硬质合金球头铣刀粉末原料：YG8硬质合金球头铣刀粉末原料的主成分配比为8%的钴粉和92%的碳化钨粉；
-制备有机粘结剂：有机粘合剂的主要成分包括石蜡以及聚乙二醇、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇中的一种；
-树立球头铣刀的刀—屑接触面：经过计算和实验来得到在给定切削用量条件下球头铣刀在加工过程中前刀面的刀—屑接触面积以及在前刀面上的位置；
-树立微织构硬质合金球头铣刀的三维模型：采用上一步树立的刀—屑接触面积模型，然后在这个面积的区域以一定的微织构尺寸、深度和间距植入凹坑微织构模型，从而可以到达最好的减摩效果；
-经过三维模型打印微织构刀具实体；
-后处置工艺：首先将微织构硬质合金刀具放入氢气环境下停止热脱脂处置，除去粘合剂；最后再采用真空烧结工艺对硬质合金微织构球头铣刀坯体停止烧结处置，烧结温度为1400°——1420°左右，烧结过程持续时间为3——6小时；最终使微织构硬质合金球头铣刀到达100%的密度以及足够的强度。
3DP是一种粘合剂放射打印技术，哈尔滨理工大学经过3DP技术和后处置技术制备的微织构硬质合金球头铣刀可以使刀具抵达100%的密度，并且经过后处置后的紧实度和强度可以与传统加工方式得到的硬质合金刀具根本分歧。
基于硬质合金球头铣刀的复杂外形，采用传统的加工方式制备过程会比拟费事，而且还会形成资料的糜费。哈尔滨理工大学的制备办法来制备的微织构硬质合金球头铣刀可以得到的尺寸精度更高，而且还在前刀面上树立出特有的刀—屑接触模型，可以实如今该接触面积上打印出直径从50微米到200微米的凹坑微织构阵列，并且尺寸精度十分高。
与目前在硬质合金球头铣刀上制备微织构的办法相比，哈尔滨理工大学除了可以制造出复杂外形的球头铣刀之外，还能够在球头铣刀前刀面刀—屑接触区制备出外形尺寸更准确的凹坑微织构阵列，从而可到达在切削加工时减小刀—屑的接触面积、降低刀—屑接触区的摩擦系数、减少刀具的磨损。
哈尔滨理工大学还克制了采用传统技术在硬质合金球头铣刀上制备微织构的一些缺陷。例如，应用激光技术在硬质合金球头铣刀上制备的微织构尺寸精度十分低；硬质合金外表在高温凝结过程中还可能会与空气中的氧反响，招致刀具的成分发作变化；在微织构四周还会产生热影响区，可能产生微裂纹等都会影响刀具的运用寿命。因而哈尔滨理工大学在进步硬质合金球头铣刀构造强度的同时还进一步改善了微织构刀具的减摩抗磨性能，从而进步其运用寿命。
依据3D科学谷的市场研讨，运用3DP粘合剂放射三维打印技术消费硬质合金刀具在国外已有。德国弗朗霍夫（Fraunhofer）研讨所的研讨人员就胜利地运用3DP粘合剂放射三维打印技术消费硬质合金刀具。经过3DP打印硬质合金粉末，研讨所可以轻松创立复杂的设计。在这个过程中，陶瓷硬质资料的粉末颗粒，包括碳化钨颗粒经过含钴、镍或铁的粘结资料层层打印粘结起来。这种粘合资料不只是粉末层之间的粘合剂，还使得产品具有良好的机械性能并能消费完整致密的部件，以至能够选择性地调整弯曲强度、韧性和硬度。后续的处置包括烧结处置，得到与传统加工方式分歧的硬质合金模具紧实度。
而不只仅哈尔滨理工大学和Fraunhofer研讨所运用的3DP技术，高迈特公司还运用了SLM金属3D打印技术和机械加工技术用于制造铣刀。铣刀中具有密集出屑槽的刀体局部是经过金属3D打印技术制造的定制化非标产品，刀柄局部则是经过机械加工技术批量化消费的规范产品。
另外一家，玛帕公司还经过3D打印技术发明出QTD系列刀具复杂的螺旋冷却通道，从而进步了冷却液到钻头顶部的活动过程中的热传导才能。玛帕的钻头与之前的钻头相比运用寿命更长、运转速度更快。
无论是3DP技术用于硬质合金刀具的制造还是SLM技术用于金属刀头和刀柄的制造，3D打印技术在刀具范畴的制造方面占有越来越重要的位置。
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