增材制造 3D 打印刀盘设计技术规范.docx

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增材制造3D打印刀盘设计技术规范

1范围

本文件规定了增材制造（3D打印）刀盘的设计原则、技术要求、工艺流程、质量检验及标识方法。本文件适用于切削加工领域的高精度、轻量化刀盘设计与制造。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T20863增材制造术语

GB/T35464增材制造金属材料粉末床熔融成型工艺规范

GB/T35466增材制造金属制件力学性能测试方法

GB/T35467增材制造金属制件表面质量要求

GB/T35468增材制造金属制件尺寸精度和几何公差

GB/T35469增材制造金属制件后处理要求

3术语和定义

GB/T20863界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

增材制造additivemanufacturing

通过逐层堆积材料制造三维实体的技术，包括SLM（选择性激光熔化）、FDM（熔融沉积成型）等工艺。

3.2

刀盘cutterhead

用于安装切削刀具的旋转部件，需具备高强度、耐磨性和动平衡性能。

3.3

拓扑优化topologyoptimization

通过算法优化结构设计，在保证性能的前提下减轻重量。

4设计原则

4.1功能性原则

刀盘设计应满足切削力传递、散热性能和刀具安装精度要求。

4.2轻量化原则

采用蜂窝结构、桁架结构等轻量化设计，质量减少不应小于20%（与传统工艺相比）。

4.3可制造性原则

4.3.1最小特征尺寸0.3mm。

4.3.2支撑结构设计符合增材制造工艺要求。

4.3.3粉末残留清除通道设计。

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4.4成本效益原则

材料利用率不应小于60%，制造周期缩短不应小于30%。

5设计要求

5.1材料选择

5.1.1基体材料：符合GB/T35464的马氏体不锈钢（如174PH）或钛合金（如Ti6Al4V）

5.1.2粉末粒度：15μm～53μm（按GB/T35464规定）

5.2结构设计

5.2.1刀盘的强度应符合下列要求：

a)屈服强度≥1000MPa；

b)疲劳强度≥500MPa（10?循环次数）。

5.2.2散热设计

5.2.3冷却通道直径≥2mm

5.2.4通道表面粗糙度Ra≤6.3μm

5.2.5动平衡要求

最大允许不平衡量：ISO1940中的G6.3级（按）

5.3尺寸精度

线性尺寸公差：±0.1mm（按GB/T35468）形位公差：

圆柱度：≤0.05mm同轴度：≤0.08mm

6工艺流程

6.1设计阶段

6.1.1三维建模：使用CAD软件（如SolidWorks、CATIA）

6.1.2结构优化：有限元分析（FEA）验证强度和变形

6.2打印阶段

打印阶段的工艺参数应满足下列要求：

a)激光功率：200W～400W（LPBF工艺）；

b)扫描速度：800mm/s～1200mm/s；

c)层厚：20μm～50μm；

d)支撑设计：使用自动支撑生成软件。

6.3后处理阶段

6.3.1热处理：按GB/T35469的规定消除应力退火。

6.3.2表面处理：喷丸强化或抛光粗糙度Ra≤1.6μm。

6.3.3支撑去除：应采用电火花加工或机械加工。

7成品质量要求

7.1外观质量

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7.1.1无可见裂纹、孔隙等缺陷（按GB/T35467）。

7.1.2表面粗糙度Ra≤3.2μm。

7.2性能指标

7.2.1硬度：HRC40～45（174PH材料）。

7.2.2冲击韧性：≥20J/cm2（按GB/T35466）。

7.3动平衡测试

动平衡测试应满足不平衡量≤10g·mm。

8试验方法

8.1材料性能测试

8.1.1拉伸试验

按GB/T35466的规定进行试验。

8.1.2硬度测试

按照GB/T230.1的规定进行测试。

8.2结构完整性测试

8.2.1X射线探伤按GB/T35467执行

8.2.2超声波检测按GB/T35468执行

8.3动平衡测试

按ISO1940的柜型执行。

9检验规则

9.1出厂检验

每批次抽样5%进行