分层制造和数控加工成形技术研究论文

分层制造和数控加工成形技术研究论文

　　摘要：基于工业生产的角度来看，提升我国机械制造技术的水平成为机械制造者最关注的课题。当前复合快速成形技术是机械设备加工制造的主要技术手段，传统的分层制造技术和数控技术虽然具有一定的技术优势，但是同样存在着一些瓶颈，如前者生产制造过程中容易制造出外观以及精度不佳的产品，而后者则无法实现对于结构形状较为复杂的组件的生产。因而实现分层制造和数控加工双重技术下的复合快速成形技术的研究具有现实意义。

　　关键词：分层制造；数控加工；复合快速成形技术

　　引言

　　随着现代科学技术的发展，社会各领域之间的竞争力越发激烈，要想占据更多的市场地位，要求社会各行业都能够实现精准化、创新化的发展，对于服务业要实现个性化的服务；作为我国国民经济的中坚力量的制造产业，就要提高制造加工的及其零部件的精度、美观程度、质量标准。对于传统的机械制造技术的创新优化就是要推动复合快速成形技术的发展。

　　1复合快速成形技术分析

　　1.1复合快速成形技术概念

　　复合快速成形技术是在快速成形技术的基础上实现的二维层成形转变为三维层成形的技术手段。根据之前的机械制造工业技术，快速成形技术是制造业中最常用的工艺手段，主要是通过引入铣削加工程序，采取二次叠加的方式实现二维成形，该工艺能够对工件进行固定从而实现工件表面的光滑和完整，但是其无法实现对设备的制造精度的提升。因此就需要研发三维层的制造方案，也就是本文要展开分析的复合快速成形技术，它能够同时兼顾工件的表面光滑、平整程度还能够提高制造的精度。简要来说，复合快速成形技术是基于分层制造的二维理念，经过添加进数控加工技术最终形成的三维层的制造方案，它将叠加的三维层作为原型，对所有的待加工的工件分为厚度相当的三维层，通过铣削加工、材料处理等程序制造出工件模型。同时数控加工技术能够提升刀具对于形状复杂的结构的接近率，降低所分设的层次，通过分别对三维层的各个层面的铣削加工，实现对三层原材料的堆积和去除，通过交替反复进行塑性的工艺，最后造成产品的原型。

　　1.2复合快速成形技术工艺程序

　　从理论上来说，复合快速成形技术经济性价比更高。为了体现其应用价值，本研究将六轴并联机床作为加工开发的中介，分析复合快速成形技术的实际工艺程序。这里提到的六轴并联机床是指一次性能够同时夹装五个面的工件，同时需要两个机床同时使用，机床甲用于工件正面的加工，机床乙用作反面的叠层加工作用，通过甲乙机床的柔性合作的方式，来展开三维分层制造快速成形加工。其主要的工艺流程入下所示：①将需要加工的板材装夹在机床甲上，设定操作轨迹，板材会逐渐移动到六轴并联的机床上先进行反面的加工，该机床主要是对工件的轮廓过渡线之下部分的构造，然后完成反面加工后，机床通过反方向的操作轨迹，返回到出发位置，同时也将反面构造加工完成的板材翻转黏贴到机床乙上；②传递到乙机床上已完成反面构造加工的板材不需要在进行类似于机床甲那样的构造加工，只需要从正面进行一次三轴铣削加工使其成形即可，在操作过程中，对工件正面的塑形为主要的工艺流程。总之在复合快速成形技术工艺中，整个机械设备的加工是完成反面加工后，进行板材叠加或是黏粘的方式，实现正面加工，该工序反复操作，直至造成符合标准的工件的原型。该过程中是基于对CAD模型的原型的三维层面分割后，在水平面上形成一个固定层，完成工件加工后，再经过六轴机床的水平支撑处理，完成的工件加工方式。

　　2分层制造技术分析

　　复合快速成形技术是基于分层制造技术和数控加工下的工艺流程，其中较多的核心工艺是基于分层处理制造技术上实现的。最为经典的就是将CAD模型的分层处理制造，其工艺要求是保证工件的各个层面都要在制定的加工条件、加工位置上完成铣削加工，并且要求完成切削的数据的精准度，以及切削后的正反面构造的美观性。因而在复合快速成形技术下的分层处理制造技术的施工要点有以下几点：①保证切削刀具同板材工件的接近性，在机床加工中，不论是工件的正面或是反面都是根据一定的运动轨迹进入到切削工具中的，因而要求尽可能的考虑计算出切削刀具需要加工形成的厚度数据，切削工具的深度、板材原有的厚度以及多个层面下的工件的厚度；②需要尽可能的保证各个层面的数量，这样的技术工艺能够减少多次叠层的时间，提高工作的效率；③尽量减少叠加过程中切削的频率，实现一刀完成所有的切削的材料才能够节省切削的时间。这都是分层处理制造技术在复合快速成形技术中需要注意的工艺流程要点，而随着现代软件技术的发展，机械制造业逐步实现了智能化发展，当前的分层处理制造技术是能够依托于商用的分层软件来实现的，这能够提高CAD模型的分层处理制造的效率和准确性。以化学木材为制造材料制造汽车把手的过程中，通过分层制造下的复合快速成形技术实践研究可以了解到，由于汽车把手具有较高的外形特点，曲面较多，所以根据原先机械加工中数控加工所产生的汽车把手的制造加工轨迹建立汽车把手的CAD模型，将CAD模型按照上述的分层制造处理加工后发现，当水平面支撑被去除后，最终制造成形的汽车把手的制造精度高达0.05mm，同时完成所有的构件加工的程序时间仅耗时5h，对于传统的分层制造技术和快速成形技术而言，具有很大的技术创新，并且带来更高的经济收益。

　　3基于分层制造和数控加工指导下的加工工件的固定处理

　　在对加工工件实施叠层操作与正面加工过程中，需要考虑到的核心的工艺手段是如何实现加工工件在水平面上的叠层固定以及单一固定。基于分层制造和数控加工指导下的加工工件的固定方法主要是以下工序要求：①不论是何种结构类型的工件，都要对第一层加工板材进行水平固定，第二层是针对于CAD板材模型设置一个水平支撑，使其能够支撑起完成铣削加工，这样就可以让板材外币和被加工成形的板材部分连接在一起，实现加工固定工艺；②固定后加工工件在切削过程中，秩序采用通用的夹具进行固定在工作台上，一次完成反面加工处理；③完成反面技工处理后，其被加工的板材外壁和已经加工成型的板材将会出现分离的状态，导致部分加工成形的板材出现脱落的现象，因而可以利用设置水平支撑的设置再次将板材外币同已经加工成形的板材连接在一起，然后用通用夹具将其固定的工作台上。总之基于分层制造技术下的复合快速成形技术需要完成三种情况下的工件加工工艺，第一次是在开始本次的工件制造的固定，第一层加工板材的固定和第二层CAD模型的分层固定后，完成反面的构造切削，由于切削后会出现位移等现象，将会带来不稳定的现象，因而要进行第二次的固定，当实现翻转进行正面构件加工时，也要进行再一次的固定加工的检查。

　　4结语

　　综上所述，通过对加工工件的固定方法、工件的分层处理指导及工件的快速成形复合技术方面的分析，对基于分层制造和数控加工的复合快速成形技术进行了逐一的分解分析，希望能够弥补传统的分层制造技术和数控加工技术的缺陷，将分层制造和数控加工的优势有机结合起来，提高复合快速成形技术的技术优势，创造出更具市场竞争力的产品。

　　参考文献：

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