德馬吉先進(jìn)的激光加工解決方案

摘要：DMG MORI旗下的 SAUER公司交付的激光加工機(jī)床已超過(guò)500臺(tái)。DMG MORI 整合集團(tuán)內(nèi)多年來(lái)在先進(jìn)加工技術(shù)開(kāi)發(fā)中積累的激光加工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)——在德國(guó)弗朗頓成立激光加工卓越技術(shù)中心。LASERTEC 45 Shape和 LASERTEC 65 3D 兩款新品是激光加工產(chǎn)品線的最新成員。兩款新品清晰地表明 DMG MORI 及時(shí)看到市場(chǎng)對(duì)先進(jìn)加工解決方案的需求。

德馬吉開(kāi)創(chuàng)性的LASERTEC 45 Shape和LASERTEC 65 3D 確立復(fù)雜工件加工的新標(biāo)桿。

激光加工中心銷售總經(jīng)理 Friedemann Lell 指出 DMG MORI 的激光加工卓越技術(shù)中心具有多方面的聚合作用：“我們擁有卓越技術(shù)中心的開(kāi)發(fā)人員和報(bào)價(jià)準(zhǔn)備人員的雙重優(yōu)勢(shì)。”這非常重要，因?yàn)榧す饧庸ぶ行牡匿N售勢(shì)頭非常強(qiáng)勁。“現(xiàn)在我們的服務(wù)范圍不僅包括機(jī)床銷售，還包括完整的交鑰匙解決方案、培訓(xùn)、技術(shù)支持和季度技術(shù)研討會(huì)，在研討會(huì)上介紹最新的激光加工技術(shù)。”

從激光加工中心豐富的產(chǎn)品線可見(jiàn)一斑。包括五大類產(chǎn)品：PrecisionTool 適用于加工金剛石精密刀具的切削刃和后角。DMG MORI 的 FineCutting 解決方案讓用戶能用高精度激光高精度地加工鈑金件、管件和3D工件。PowerDrill是高動(dòng)態(tài)性能的5軸激光加工中心，適用于加工渦輪零件上的空氣冷卻孔。Shape系列應(yīng)用在增材制造領(lǐng)域，LASERTEC 45 Shape和LASERTEC 65 3D 是我們的激光專家正在演示的最新發(fā)展成果。增材制造是一種綜合性的加工技術(shù)，它包括激光堆焊技術(shù)與5軸銑削技術(shù)，能加工完整3D工件并達(dá)到精加工的工件質(zhì)量。Shape系列加工中心采用3D激光燒蝕技術(shù)加工小型整體構(gòu)件或注塑模的精細(xì)紋理。

LASERTEC 45 Shape —— 經(jīng)濟(jì)、可靠且無(wú)刀具磨損
Shape系列加工中心不僅可靠性高，還能高生產(chǎn)力地加工精細(xì)紋理，對(duì)注塑模的生產(chǎn)也具有深遠(yuǎn)影響。Friedemann Lell 解釋說(shuō)：“它直接加工工件，因此不再需要單獨(dú)加工電極。生產(chǎn)時(shí)間被大幅縮短，特別是精細(xì)、高銳度的工件時(shí)。”無(wú)刀具磨損的事實(shí)也提高了工藝可靠性和加工的經(jīng)濟(jì)性。“而且批量可以僅一件，這是因?yàn)闆](méi)有刀具成本和CAD數(shù)據(jù)能直接導(dǎo)入”，這位銷售總經(jīng)理介紹道。

圖 1 LASERTEC 45 Shape——經(jīng)濟(jì)、可靠且無(wú)刀具磨損。

Shape加工中心的另一個(gè)應(yīng)用是注塑模的紋理加工。用它能加工非規(guī)則形狀的紋理（例如皮質(zhì)紋理）或幾何紋理（例如金字塔形紋理）。如果不用激光加工，幾何紋理加工需要消耗大量時(shí)間、工作量大，有時(shí)甚至根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

在每一特定應(yīng)用中，相應(yīng)的CAD數(shù)據(jù)決定工件上的幾何紋理。這為表面設(shè)計(jì)人員提供了巨大幫助。根據(jù)激光源和材料，實(shí)際激光燒蝕發(fā)生在0.3至10 µm厚度的水平層上。這就是說(shuō)可以在工件上創(chuàng)建3D紋理。而且，還能根據(jù)需要再次生成這些紋理。Friedemann Lell認(rèn)為該工藝還有更多其它應(yīng)用：“即使小型模具也能用該技術(shù)直接加工。也適用于加工微型模具、沖壓?；蛟谟矌藕酮?jiǎng)?wù)律峡套趾偷窨虉D形。”

全新LASERTEC 45 Shape只是激光加工技術(shù)跨越式發(fā)展的一例。繼LASERTEC 40 Shape后，這款新品的靈活性進(jìn)一步提高。占地面積相同，但加工區(qū)增加 80%。行程和承重也得到顯著提升。該機(jī)為5軸版，可加工ø 12 in x 8 in和重量達(dá)220 lb的工件。A軸的擺動(dòng)范圍達(dá)-100°至+120°。但該機(jī)更重要的技術(shù)亮點(diǎn)是精密的光學(xué)系統(tǒng)——包括帶最新掃描光學(xué)技術(shù)和CCD攝像頭的激光頭 - 以及高動(dòng)態(tài)性能的偏轉(zhuǎn)反光鏡。性能的提升還包括動(dòng)態(tài)性能：快移速度達(dá)60 m/min，較上代機(jī)型提高三倍以上。

LASERTEC 65 3D —— 一機(jī)兼具激光堆焊與銑削加工能力

SAUER的LASERTEC 65 3D是增材制造領(lǐng)域又一項(xiàng)重大飛躍。LASERTEC 65 3D 特有賣點(diǎn)是該機(jī)將激光堆焊與銑削加工技術(shù)集成在一臺(tái)機(jī)床中。“它能生產(chǎn)非常復(fù)雜的工件”，F(xiàn)riedemann Lell說(shuō)道。該加工技術(shù)開(kāi)創(chuàng)了前所未有的成形方式，例如，大量帶底切的3D幾何或注塑模的隨形冷卻道。用激光堆焊方式將冷卻道加工成形。對(duì)于很多應(yīng)用，現(xiàn)在使用的注塑機(jī)在生產(chǎn)時(shí)，由于每一次的注塑操作所需的冷卻時(shí)間縮短，因此能提高注塑機(jī)的產(chǎn)能”。

圖 2 LASERTEC 65 3D

在一臺(tái)機(jī)床中將激光堆焊與銑削技術(shù)結(jié)合在一起的經(jīng)濟(jì)性十分顯著，對(duì)于原型件生產(chǎn)或小批量生產(chǎn)復(fù)雜輕型工件和整體工件具有突出的價(jià)值。這位銷售總經(jīng)理也清楚誰(shuí)將是受益者：“我們瞄準(zhǔn)模具制造、航空航天、汽車制造和醫(yī)療器械行業(yè)應(yīng)用。”

圖 3 LASERTEC 65 3D —— 一機(jī)兼具激光堆焊與銑削加工能力。

LASERTEC 65 3D的工作原理相當(dāng)簡(jiǎn)單：粉末噴嘴將不銹鋼或工具鋼或鎳基合金等不同合金鋼的金屬粉逐層噴在基礎(chǔ)材質(zhì)上，在激光束的加熱下金屬粉達(dá)到熔點(diǎn)與基礎(chǔ)材質(zhì)融合在一起。而且燒熔的結(jié)合強(qiáng)度高、無(wú)氣孔和無(wú)裂紋。在堆焊過(guò)程中，用惰性氣體避免氧化。金屬層冷卻成形，然后進(jìn)行機(jī)械加工。也能進(jìn)行雙金屬堆焊，銅芯以散熱或高硬度金屬的表層以耐磨。

圖 4 模具制造的復(fù)雜工件

由于在一臺(tái)機(jī)床中進(jìn)行激光堆焊和銑削加工，因此可以一次裝夾完成加工。“通過(guò)堆焊與銑削的交替進(jìn)行，完整加工許多3D輪廓，而且不需要借助支撐結(jié)構(gòu)”，F(xiàn)riedemann Lell 補(bǔ)充說(shuō)。他還比較了傳統(tǒng)粉床方式：“激光堆焊速度比它快10倍！可生成的壁厚僅0.06 in和0.12 in。最終銑削加工時(shí)，不需要再次裝夾工件。”不僅能降低成本，還能提高加工精度。

DMG MORI的LASERTEC 65 3D 采用monoBLOCK® 加工中心的機(jī)床結(jié)構(gòu)，其全部?jī)?yōu)點(diǎn)都被保留。DMG MORI 豐富的經(jīng)驗(yàn)巧妙地將激光頭與其它機(jī)床結(jié)合在一起，激光頭與HSK 63刀柄自動(dòng)進(jìn)行切換。另外，F(xiàn)riedemann Lell 強(qiáng)調(diào)說(shuō)，該機(jī)絕不僅是僅僅集成了兩種加工技術(shù)：“在激光堆焊方面，我們采用全新激光頭，有冷卻、過(guò)程監(jiān)測(cè)功能并帶攝像頭，在加工中實(shí)時(shí)進(jìn)行光學(xué)控制并調(diào)節(jié)激光功率。”

圖 5 6 LASERTEC 65 3D 和 LASERTEC 4300 3D 可一次堆焊多種合金。

為滿足更多應(yīng)用要求，DMG MORI 去年推出更大型號(hào)的 LASERTEC 4300 3D 。該機(jī)的加工區(qū)更寬敞，能進(jìn)行6軸堆焊和自動(dòng)切換多種堆焊激光頭。微型堆焊激光頭能穿入復(fù)雜型腔進(jìn)行修復(fù)加工，大型堆焊激光頭每小時(shí)能完成22 lb的金屬帶成形。“該機(jī)能一次堆焊多種合金，在“新空間”初步應(yīng)用中，該機(jī)已從上到星體轉(zhuǎn)到下至地心的部件，典型部件包括銅和鎳基合金的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管、燃燒室和點(diǎn)火器。堆焊鈦的能力打開(kāi)第二波應(yīng)用領(lǐng)域，即航天結(jié)構(gòu)件?，F(xiàn)在堆焊的雙合金包括能源行業(yè)中應(yīng)用的耐磨碳化鎢或鈷鉻合金鉆頭”，DMG MORI先進(jìn)解決方案副總裁兼首席技術(shù)官 Greg Hyatt 博士說(shuō)道。