Авторы:

А.С. Бабаев, к.т.н., старший научный сотрудник лаборатории нанотехнологий металлургии, 

Томский государственный университет, a.s.babaev@mail.tsu.ru

Е.Н. Больбасов, к.т.н., научный сотрудник Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга, 

Томский политехнический университет, ftoroplast@tpu.ru

Д.Д. Митриченко, аспирант, Томский политехнический университет, daniil.mitrichenko.01@mail.ru

А.Р. Семёнов, младший научный сотрудник лаборатории нанотехнологий металлургии Томского государственного университета

Краткий обзор посвящен применению аддитивных технологий, в частности селективного лазерного плавления (SLM/L-PBF), для производства корпусов режущих инструментов. Проанализированы ключевые тенденции: проектирование топологически оптимизированных и конформных каналов подачи смазочно-охлаждающей жидкости с использованием CFD-моделирования, а также создание облегченных структур для улучшения 

массо-прочностных характеристик. Отмечены преимущества в виде свободы геометрического проектирования и повышения эффективности охлаждения. Выявлены технологические барьеры: необходимость механической постобработки, высокая шероховатость внутренних поверхностей и воспроизводимость свойств. В заключение приведен опыт получения прототипа корпуса фрезы в условиях Центра аддитивных технологий общего доступа Томского политехнического университета.

Введение

Традиционные методы производства накладывают существенные ограничения на возможность создания высокоэффективных конструкций корпусного режущего инструмента. Так, например, путем сверления или фрезерования возможно создавать геометрию внутренних каналов подвода смазочно-­охлаждающей жидкости (далее — СОЖ) лишь в виде прямолинейных отверстий. 

Аддитивные технологии (далее — АТ), в частности методы селективного лазерного плавления (SLM) и стереолитографии (SLA), предоставляют свободу проектирования, позволяя реализовывать сложные, топологически оптимизированные каналы охлаждения. Такие конструкции обеспечивают целенаправленную подачу СОЖ непосредственно в зону резания, что приводит к значительному снижению термомеханического износа.

Также АТ позволяют выйти за рамки простого воспроизведения традиционных конструкций корпусного инструмента. Используя методы топологической оптимизации и решетчатые структуры, формирующие внутреннее заполнение, возможно создание облегченных корпусов инструментов с улучшенным соотношением прочности к массе. Это способствует снижению вибраций и динамических нагрузок в процессе обработки, что особенно критично при фрезеровании тонкостенных конструкций и при работе на высоких скоростях.

Несмотря на значительный потенциал, широкому внедрению АТ в производство корпусов режущих инструментов препятствует ряд технологических и экономических барьеров. Рассмотрим их подробнее.

1. Ограничения по производительности и стоимости. Процессы SLM, обеспечивающие наилучшее качество для металлических режущих инструментов, обладают относительно низкой производительностью и высокой стоимостью оборудования и расходных материалов (газ, порошок). Это делает экономически оправданным производство только сложных, специализированных или мелкосерийных инструментов, в то время как для массовых изделий традиционные методы могут оставаться более рентабельными.

2. Необходимость последующей механической обработки. Для достижения требуемых параметров геометрической точности и качества поверхности посадочных мест под сменные многогранные пластины (далее — СМП) аддитивно произведенные инструменты (особенно металлические, полученные методом SLM) практически всегда требуют финишной механической обработки. Это нивелирует часть преимуществ АТ, таких как скорость изготовления, и требует закладывания технологических припусков при проектировании.

3. Обеспечение стабильного качества и механических свой­ств. Получение бездефектных (отсутствие пор, трещин) и плотных (≈100%) структур остается сложной задачей. Процессы требуют тщательной калибровки и оптимизации параметров (мощность лазера, скорость сканирования, подогрев платформы) для каждого конкретного материала и оборудования. Воспроизводимость механических свой­ств (прочность, ударная вязкость) от партии к партии является критическим вызовом для серийного производства с применением АТ.

4. Дефицит стандартов и квалифицированных кадров. Отрасль АТ испытывает недостаток унифицированных стандартов для аддитивного производства инструментальной оснастки, что затрудняет сертификацию и внедрение в регулируемых отраслях, таких как аэрокосмическая. Кроме того, существует кадровый голод в области специалистов, совмещающих глубокие знания в области резания материалов, проектирования режущих инструментов и аддитивных технологий.

Таким образом, несмотря на существующие сложности, применение аддитивных технологий для производства корпусов режущих инструментов является актуальным и перспективным направлением, способным кардинально повысить эффективность, гибкость и экологичность современных производственных процессов. Дальнейшее развитие будет связано с преодолением технологических барьеров, глубокой цифровизацией и расширением материаловедческой базы. Далее рассмотрим результаты и достижения прикладных научных исследований.

Топология каналов для СОЖ

В исследовании [1] приводятся результаты повышения эффективности подачи СОЖ в зону резания, полученные путем испытания аддитивной корпусной фрезы на стенде. Последний сконструирован таким образом, чтобы обеспечить возможность исследовать влияние вращения инструмента при фрезеровании на параметры свободной струи СОЖ. Экспериментально установлено, что с ростом частоты вращения инструмента значительно возрастает угол отклонения струи СОЖ от оси сопла (с ~8,5° при 318 об/мин до ~40° при 1592 об/мин). Усовершенствованная конструкция фрезы имела три сопла (два с передней поверхности и одно с задней), сфокусированные на вершине СМП (рис. 1).

Рис. 1. Конструкция корпусной фрезы: а, в) традиционное изготовление; б, г) с применением аддитивных технологий

Дальнейшие испытания при резании с применением аддитивного корпуса с установленными СМП показали, что, несмотря на улучшенное охлаждение, аддитивный инструмент показал на 18% меньшую общую стойкость (8800 мм против 10400 мм пути подачи) из-за преждевременного выкрашивания режущих пластин. Возможные причины: увеличенное биение режущих кромок из-за повышенной амплитуды сил резания (рост на 43%); комбинация высоких циклических механических нагрузок и интенсивного локального охлаждения от сфокусированных струй СОЖ вызвала повышенные термомеханические напряжения, способствующие усталостному выкрашиванию кромок. Практическая значимость работы заключается в определении необходимости учитывать вибрационные и демпфирующие характеристики аддитивных корпусов режущих инструментов, которые необходимо закладывать в конструкцию на этапе проектирования. Также авторы отмечают, что важно учитывать режимы работы инструмента (частота вращения) для разработки стратегий проектирования, которые позволяют компенсировать отклонение струи СОЖ на высоких скоростях резания.

CFD-моделирование для оптимизации внутренних каналов подачи СОЖ аддитивно изготовленной фрезы приведено в работе [2]. Работа демонстрирует высокую эффективность использования CFD-моделирования на этапе проектирования для оптимизации внутренних каналов охлаждения режущих инструментов. Показано, что замена традиционных остроконечных каналов (полученных сверлением) на каналы с плавными радиусами позволяет увеличить объемный расход СОЖ на 23%. Дальнейшее усложнение геометрии до спирального (винтового) канала дало дополнительный прирост всего в 9% по сравнению с плавным каналом, что указывает на существование оптимума между сложностью и эффективностью (рис. 2).

а)                                                 б)                                                 в)

г)

Рис. 2. Геометрия каналов для подвода СОЖ: а) угловая; б) изогнутая; в) спиральная; г) распределение скорости потока

В исследовании отмечается, что несмотря на свободу геометрического проектирования, текущий уровень развития аддитивных технологий накладывает ограничения: высокая шероховатость внутренних поверхностей каналов (Ra ~9,3 мкм), которая учитывалась в CFD-модели, являющаяся причиной потери энергии потока СОЖ; недостаточная точность изготовления функциональных поверхностей (посадочных мест под пластины, крепежные отверстия), что делает обязательной последующую механическую постобработку для достижения требуемых допусков. Также авторами проведена валидация CFD-модели путем сравнения с экспериментальными данными. Расхождение между расчетными и измеренными значениями расхода составило менее 16%, что признано допустимым для проведения сравнительного анализа геометрий. Таким образом, синергия CFD-моделирования и аддитивных технологий позволяет создавать гидродинамически оптимизированные системы охлаждения режущих инструментов, значительно повышая их эффективность.

В исследовании [3] проведена сравнительная оценка жизненного цикла фрезерного инструмента, изготовленного с помощью аддитивных технологий из стали 1.7980 Bainidur, и традиционного инструмента из стали 1.2344 AISI H13. Авторами отмечается, что благодаря использованию аддитивной технологии PBF становится возможным создание инструментов со сложной внутренней геометрией каналов подачи СОЖ. Это позволило снизить объемный расход СОЖ на 51% и увеличить стойкость инструмента на 45% за счет лучшего охлаждения и смазки.

Несмотря на более высокое воздействие на окружающую среду на этапе производства, AM-инструмент за счет улучшенной конструкции и эффективности в использовании компенсирует этот ущерб и в целом оказывается экологичнее. В этой связи при оценке экологичности режущих инструментов, изготовленных аддитивным способом, необходимо рассматривать полный жизненный цикл. Высокие «экологические издержки» аддитивного и порошкового производства окупаются за счет повышенной эффективности и долговечности инструмента в работе. Это меняет подход к инвестиционным решениям в промышленности.

Исследование [4] показывает, как аддитивные технологии преодолевают ограничения традиционного производства, позволяя создавать инструменты с оптимизированной геометрией для эффективного и экологичного охлаждения, особенно при резании труднообрабатываемых и жаропрочных сплавов на основе титана или никеля.

В работе [5] приводятся сведения об испытаниях инструмента, изготовленного по аддитивной технологии PBF, с внутренними конформными каналами охлаждения, большим количеством зубьев (относительно размера инструмента) и полым сменным корпусом. Сочетание припаянных пластин из поликристаллического алмаза (PCD) с улучшенными трибологическими условиями в зоне резания (за счет улучшенного охлаждения и смазки режущей кромки), а также с увеличенным числом зубьев должно способствовать созданию идеальных условий резания, продлевая срок службы инструмента, предназначенного для автомобильной промышленности, где концепция облегченного дизайна диктует использование таких металлов, как алюминий.

Исследование доказало технологическую возможность изготовления методом лазерного PBF работоспособного корпуса фрезы из нержавеющей стали AISI 316L с комплексной сетью внутренних конформных каналов охлаждения малого диаметра (1,7 мм) и рекордным для его габаритов (Ø40 мм) количеством зубьев z=12. Такая геометрия была бы исключительно сложна или невозможна для традиционного производства (рис. 3).

Материал аддитивного корпуса имел механические характеристики: предел текучести ~470 МПа, предел прочности ~630 МПа, относительное удлинение ~45%. Однако авторы отмечают, что для проведения экспериментальных исследований таких фрез при резании необходимо: 1 — оценивать износ режущих кромок; 2 — исследовать динамическую жесткость и склонность к вибрациям; 3 — применить компьютерную томографию для оценки геометрической точности внутренних каналов охлаждения; 4 — использовать методы гидроабразивной обработки для снижения шероховатости внутренних каналов.

а)                                                          б)                                                  в)

Рис. 3. Внешний вид аддитивного корпуса фрезы: а) поперечное сечение каналов охлаждения; б) расположение каналов; в) корпус, установленный на оправку

Положительное влияние целенаправленной подачи СОЖ на переднюю поверхность режущего инструмента приведено в работе [6]. В данной статье проводится сравнение инструмента, изготовленного аддитивным методом, с улучшенными каналами охлаждения, с традиционным инструментом (отверстия получены сверлением) при обработке термически обработанной стали AISI 4140. Использование технологии лазерного сплавления порошковых слоев (L-PBF) позволило создать корпус фрезы из инструментальной стали AISI 1.2709 с принципиально новой геометрией внутренних каналов подачи СОЖ (рис. 4).

Рис. 4. Корпус фрезы, изготовленный по традиционной (а, в, д)  и аддитивной (б, г, е) технологии

Вместо традиционных прямых сверленых отверстий в аддитивном инструменте были реализованы L-образные сопла, обеспечивающие распределенную подачу жидкости по всей передней поверхности режущей пластины, а также малое круглое сопло, фокусирующее поток на угол пластины. Аддитивный инструмент продемонстрировал на 67% большую длину пути резания — стойкость до 16 000 мм по сравнению с традиционным инструментом (9 600 мм). Амплитуда сил резания у аддитивного корпуса была на 8,5% выше, чем у аналога, при незначительной разнице в абсолютных значениях. Это объясняется различием в свой­ствах материала и, как следствие, вибрационным поведением корпусов, изготовленных разными методами. В исследовании не было выявлено существенных различий в морфологии и размерах стружки между двумя инструментами. Целенаправленная подача СОЖ, по-видимому, не оказала решающего влияния на процесс стружкообразования в данных условиях.

В исследовании [7] подтверждена технологическая состоятельность SLM для корпусных инструментов. Предложена и проиллюстрирована рациональная концепция гибридного инструмента: массивный и простой хвостовик изготавливается традиционными методами, а сложная сменная головка с внутренними каналами — аддитивно (рис. 5). Это снижает стоимость и сохраняет преимущества аддитивного процесса.

а)

б) Рис. 5. Сборная конструкция державки токарного резца (а)  и отверстия для подачи СОЖ на переднюю и заднюю поверхность СМП

Повышение производительности фрезерования титанового сплава Ti‑6Al‑4V при подаче СОЖ под высоким давлением описано в работе [8]. Для этих целей разработана и изготовлена методом L-PBF 16‑кромочная фреза с 4 рядами сменных пластин, оснащенная оптимизированной системой внутренних каналов подачи СОЖ (рис. 6).

Рис. 6. Концевая фреза и расположение каналов для СОЖ

Аддитивное производство позволяет создавать глухие посадочные места под сменные пластины более рациональной формы, без ослабляющих конструкцию дополнительных выборок (карманов), необходимых при фрезеровании. Это повышает жесткость корпуса инструмента. Основным препятствием признается высокая стоимость металлических порошков и эксплуатационные расходы (защитная газовая среда). Поэтому экономическая целесообразность достигается не при прямой замене простых инструментов, а при производстве сложных, высокофункциональных инструментов, где преимущества аддитивных процессов в производительности и стойкости окупают первоначальные затраты.

Инструмент, изготовленный из аддитивного порошка марки Bainidur (сталь 18MnCrMoV4‑8‑7), успешно выдержал экстремальные нагрузки при полном и частичном фрезеровании паза в труднообрабатываемом титановом сплаве Ti‑6Al‑4V, подтвердив свою прочность и надежность для тяжелых промышленных условий. Аддитивный инструмент с адаптированной подачей СОЖ показал в среднем на 27% меньший износ по задней поверхности по сравнению с традиционным аналогом. Наибольшее улучшение (до 39%) достигнуто в зонах с наибольшим тепловым и механическим напряжением. Сфокусированная струя СОЖ под высоким давлением привела к сокращению длины контакта стружки с передней поверхностью на ~13%. Благодаря оптимизированной геометрии каналов и сопел объемный расход СОЖ удалось снизить на 25% при сохранении или улучшении охлаждающей способности. Это напрямую ведет к снижению энергопотребления высоконапорной насосной станции.

Для компенсации высокой шероховатости АП-поверхностей внутри каналов выходные сечения сопел в CAD-модели были заведомо увеличены на 15–20%. На передней поверхности аддитивного инструмента с адаптированной подачей СОЖ были обнаружены мелкие адгезионные налипы материала заготовки. Предполагается, что они вызваны сложным вихревым потоком СОЖ в стружечном пространстве, который может «прибивать» стружку обратно к пластине. Это требует дальнейшего изучения с помощью CFD.

Облегченные структуры и оптимизация конструкции

В статье [9] продемонстрирована успешность методологии, интегрирующей топологическую оптимизацию для снижения массы и повышения жесткости с одновременным CFD-моделированием для проектирования высокоэффективных конформных каналов охлаждения. Последние, в отличие от традиционных каналов, располагаются ближе к поверхности нагрева, что обеспечивает более эффективное и равномерное охлаждение. В результате оптимизации была получена конструкция, которая не просто отличается от исходной, а превосходит ее по нескольким ключевым показателям одновременно (рис. 7):

• масса снижена на ≈10%, что способствует снижению инерционных нагрузок и улучшению динамических характеристик на высоких скоростях;

• жесткость увеличена на ≈5,6% (максимальная деформация уменьшилась со 160 мкм до 151 мкм), несмотря на снижение массы;

• гидравлическое сопротивление каналов охлаждения снижено на ≈12% за счет оптимизации геометрии (плавные изгибы, увеличенное сечение), что улучшает равномерность распределения потока и подачу СОЖ к режущим кромкам.

Рис. 7. Цифровая модель и деформации исходного корпуса фрезы (а, в) и его модифицированной конструкции (б, г)

Исследование подчеркивает важность комплексной симуляционной валидации (FEA + CFD) на ранних этапах проектирования. Такой подход позволяет итеративно улучшать конструкцию, обеспечивая соответствие как механическим (прочность, жесткость), так и функциональным (гидродинамика, теплосъем) требованиям до этапа физического производства.

В статье [10] описывается редизайн торцевой фрезерной режущей головки, специально предназначенной для производства методом аддитивных технологий. Благодаря интеграции корпуса и крышки в единую деталь и оптимизации внутреннего объема масса была снижена на 33,9%. Несмотря на снижение крутильной жесткости на 24,6%, что считается допустимым в соответствии с рыночными аналогами, максимальное эквивалентное напряжение (по Мизесу) уменьшилось на 12,2%. Это связано с устранением концентраторов напряжений и более рациональным распределением материала (рис. 8).

а)                                            б)                                                    в) 

Рис. 8. Аддитивная фрезерная головка: оригинальная версия (а), переработанная упрощенная версия аддитивного процесса (б) и вид поперечного сечения переработанной модели (в)

Важно отметить, что локальные перемещения в функциональных зонах (опоры пластин, режущие кромки) уменьшились, что потенциально повышает точность обработки. Замена прямых боковых каналов на параболические и увеличение количества верхних каналов с 4 до 8 привели к значительному улучшению характеристик: достигнута высокая равномерность давления и скорости СОЖ на выходе из всех каналов; повышена эффективность охлаждения и направленность подачи смазки к режущим кромкам за счет использования центробежной силы при вращении инструмента; увеличенный на 10,4% объем СОЖ с округлой формой улучшил инерционность потока и стабильность подачи.

Проектирование учитывало технологические ограничения L-PBF, такие как необходимость в самонесущих поверхностях (минимальный угол >45°), ориентация детали на платформе для обеспечения точности, добавление отверстий для удаления порошка и припусков на последующую механическую обработку критических поверхностей.

Топологическая оптимизация конструкции корпусной фрезы приведена в работе [11]. Исходная масса конструкции составляла 3,98 кг. В результате топологической оптимизации были получены конструкции с целевой массой около 1 кг, что соответствует значительному снижению массы (примерно на 75% от исходного объема). Финальная оптимизированная мелкоструктурная версия имела массу 0,893 кг (рис. 9).

Рис. 9. Исходная (а) конструкция фрезерной головки и оптимизированные версии — грубая (б) и мелкая (в) структура

Грубая структура позволила достичь значительного увеличения жесткости (снижение максимального перемещения на 50% — с 0,010 мм до 0,005 мм) и снижения максимального напряжения на 17,1% (со 97,3 МПа до 80,7 МПа) при незначительном увеличении массы на 3,3%. Мелкая структура обеспечила снижение массы на 7,7% (до 0,893 кг) по сравнению с исходным дизайном при одновременном увеличении жесткости на 20% (максимальное перемещение 0,008 мм). Уровень максимальных напряжений остался практически неизменным.

Все полученные в результате оптимизации геометрии были проанализированы с помощью статического метода конечных элементов, что подтвердило улучшение их механических характеристик по сравнению с исходной конструкцией и обеспечило корректное сравнение различных вариантов (рис. 10).

Рис. 10. Напряжения (слева) и деформации (справа) в зависимости от типа конструкции фрезы: а) исходная; б) грубая структура; в) мелкая структура

Работа подтверждает, что топологическая оптимизация является мощным инструментом для проектирования высокоэффективных фрезерных головок, предназначенных для аддитивного производства. Она позволяет целенаправленно управлять распределением материала, предлагая инженеру ряд решений с различным балансом массы, жесткости и прочности, что в конечном итоге способствует созданию облегченных и более производительных инструментов.

Анализ сил резания при обработке фрезерной головкой, изготовленной методом аддитивного напыления, рассмотрен в работе [12]. Проведенная работа демонстрирует принципиальную возможность изготовления функционального металлорежущего инструмента (фрезерной головки) из композитного материала Onyx, армированного углеродным волокном, методом аддитивного производства (рис. 11).

Рис. 11. Корпус фрезы из материала Onyx, изготовленный с применением аддитивных технологий

Несмотря на существенно более низкие механические свой­ства по сравнению со сталью (предел прочности при растяжении 36 МПа, при изгибе 81 МПа), головка успешно выдержала нагрузки при фрезеровании материалов POM‑C (полиоксиметилен) и дюралюминия.

Измерение компонент силы резания (Fx, Fy, Fz) с помощью динамометра Kistler 9225А показало, что при обработке обоих материалов наблюдаются предсказуемые закономерности: увеличение глубины резания (ap) и подачи на зуб (fz) приводит к росту сил резания. Для POM‑C максимальная результирующая сила резания (582 Н) была зафиксирована при наиболее агрессивных режимах (скорость резания v = 400 м/мин, fz = 0,25 мм, 

ap = 3 мм). Для дюралюминия максимальная сила (252 Н) отмечена на режимах v = 200 м/мин, fz = 0,25 мм, ap = 2 мм.

Опыт Центра аддитивных технологий общего доступа Томского политехнического университета

Учитывая производственный и научный опыт, приведенный выше, была произведена геометрическая модификация каналов для СОЖ в корпусе фрезы, выпускаемой серийно. Для этого в качестве базовой геометрии был использован корпус торцевой фрезы модели 218‑050А16, предназначенной для обработки уступов и серийно изготавливаемой по ТУ 25.73.40‑006‑36293294‑2018 компанией ООО «ПК МИОН», г. Томск (рис. 12).

Рис. 12. Конструктивные особенности (а) и внешний вид (б) торцевой фрезы мод. 218‑050А16

Корпус фрезы имел следующие габаритные и присоединительные размеры: наружный диаметр D = 50 мм, высота H = 40 мм, диаметр посадочного отверстия d = 22h7 мм, число зубьев z = 5. Получение отверстий для СОЖ в корпусе фрезы выполняют путем сверления под углом.

Для модификации каналов в цифровой модели корпуса фрезы использовали криволинейную траекторию, при которой вектор направления потока СОЖ при выходе из отверстия направляли непосредственно в зону резания (к главным режущим кромкам), определяемую сменной многогранной пластиной APKT 11T308-GM (рис. 13).

а) б)

Рис. 13. Внешний вид корпуса фрезы с модифицированной геометрией канала: а) вид сбоку; б) вид сверху

С применением порошкового материала, формирующего сплав марки 12Х18Н10Т, на установке мод. Rusmelt 310 производства ООО «Росатом Аддитивные технологии» (г. Москва) в ЦАТОД Томского политехнического университета проведено аддитивное построение прототипа по технологии SLM (рис. 14).

а) б)

Рис. 14. Внешний вид корпуса фрезы после аддитивного построения: а — на подложке as built; б — перед удалением поддержек

При построении мощность лазерного излучения поддерживалась на уровне 270 Вт, а скорость сканирования не превышала 1300 мм/мин.

Удаление поддержек производилось с применением двух методов: путем традиционного фрезерования и точения согласно маршрутному технологическому процессу, а для труднодоступных поверхностей — с использованием ручной пневматической опиловочной машины мод. TLS03 фирмы Turbolap (Япония). Так же, путем фрезерования, обрабатывали посадочные места под режущие пластины, а посадочное отверстие хвостовой части шлифовали.

В ходе использования аддитивного прототипа фрезы в качестве заготовки произведена полная обработка прототипа до полнофункционального изделия с целью подготовки для последующих производственных испытаний на работоспособность.

Заключение

На основе анализа текущих тенденций, изложенных в обзоре, можно прогнозировать следующие направления развития:

1. Проектирование корпусов инструментов с внутренними каналами будет неразрывно связано с использованием комплексного CFD-моделирования для оптимизации гидродимических характеристик и FEM-анализа для прогнозирования прочности. Можно ожидать внедрения алгоритмов машинного обучения для автоматического синтеза топологически оптимизированных структур охлаждения на основе заданных условий резания, что позволит создавать высокоэффективные инструменты с минимальным участием человека.

2. Расширение номенклатуры материалов, пригодных для АТ. Продолжится активная работа по адаптации классических инструментальных материалов (быстрорежущих сталей, твердых сплавов) для аддитивных процессов типа PBF (SLM/DMLS) и струйного наплавления (Binder Jetting). Будут совершенствоваться методы послойного спекания керамических материалов (SLA), что позволит массово производить термостойкие и химически стойкие керамические режущие элементы со сложной внутренней архитектурой.

3. Внедрение активных систем охлаждения и мониторинга. Свобода проектирования позволит интегрировать в корпус инструмента не только пассивные каналы, но и датчики температуры и давления для мониторинга состояния инструмента в реальном времени (концепция smart tool). Это откроет путь к системам адаптивного управления процессом резания и прогнозного технического обслуживания. ■

Литература

1. T. Lakner et al. A Novel Test Bench to Investigate the Effects of the Tool Rotation on Cutting Fluid Jets to Improve the Tool Design via Additive Manufacturing // Procedia CIRP. 2020. V. 91. P. 9‑14. DOI 10.1016/j.procir.2020.02.144
2. C. Zachert et al. CFD simulation to optimize the internal coolant channels of an additively manufactured milling tool // Procedia CIRP. 2021. V. 102. P. 234‑239. DOI 10.1016/j.procir.2021.09.040
3. T. Kelliger et al. Life Cycle Assessment of Additively Manufactured Indexable Milling Tools with Adapted Cutting Fluid Supply // Procedia CIRP. 2024. V. 122. P. 671‑676. DOI 10.1016/j.procir.2024.01.094
4. A. Srivathsa S S et al. Review on 3D printing techniques for cutting tools with cooling channels // Heliyon. 2023. V. 9. I. 12. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e22557
5. F. Matos et al. Additively manufactured milling tools for enhanced efficiency in cutting applications // Procedia Structural Integrity. 2024. V. 53. P. 270‑277. DOI 10.1016/j.prostr.2024.01.033
6. T. Lakner et al. Additively manufactured milling tool with focused cutting fluid supply // Procedia CIRP. 2019. V. 81. P. 464‑469. DOI 10.1016/j.procir.2019.03.118
7. S. Kugaevskii et al. The effectiveness of additive SLM-technologies in the manufacture of cutting tools // materialstoday: PROCEEDINGS. 2019. V. 19. I. 5. P. 1977‑1981. DOI https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.07.055
8. T. Kelliger et al. Efficient Cutting Fluid Supply in Additively Manufactured Indexable Helical Milling Tools for Roughing of Ti‑6Al‑4V // SSRN Electronic Journal. 2023. DOI https://doi.org/10.2139/ssrn.4657727
9. I. B. Costa et al. Topology Optimization of a Milling Cutter Head for Additive Manufacturing // Metals. 2025. V. 15(7). DOI https://doi.org/10.3390/met15070729
10. G. de Pasquale et al. Functional design and testing of additively manufactured milling cutting heads with enhanced structural and lubrication properties // 2025. V. 10. P. 4165‑4184. DOI https://doi.org/10.1007/s40964‑025‑01066‑9
11. K. Raz et al. Topological Optimization of the Milling Head // Proceedings of 5th International Conference on Mechanical, System and Control Engineering. 2022. P. 171‑177. DOI https://doi.org/10.1007/978‑981‑16‑9632‑9_19
12. S. Slaejova et al. Analysis of Cutting Forces during Machining with Additive-­Produced Milling Head // Manufacturing Technology. 2023. V. 23(2). P. 254‑259. DOI https://doi.org/10.21062/mft.2023.020

Источник журнал "Аддитивные технологии" № 1-2026