分層制造和數控加工成形技術(shù)研究論文

　　摘要：基于工業(yè)生產(chǎn)的角度來(lái)看，提升我國機械制造技術(shù)的水平成為機械制造者最關(guān)注的課題。當前復合快速成形技術(shù)是機械設備加工制造的主要技術(shù)手段，傳統的分層制造技術(shù)和數控技術(shù)雖然具有一定的技術(shù)優(yōu)勢，但是同樣存在著(zhù)一些瓶頸，如前者生產(chǎn)制造過(guò)程中容易制造出外觀(guān)以及精度不佳的產(chǎn)品，而后者則無(wú)法實(shí)現對于結構形狀較為復雜的組件的生產(chǎn)。因而實(shí)現分層制造和數控加工雙重技術(shù)下的復合快速成形技術(shù)的研究具有現實(shí)意義。

　　關(guān)鍵詞：分層制造；數控加工；復合快速成形技術(shù)

　　引言

　　隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會(huì )各領(lǐng)域之間的競爭力越發(fā)激烈，要想占據更多的市場(chǎng)地位，要求社會(huì )各行業(yè)都能夠實(shí)現精準化、創(chuàng )新化的發(fā)展，對于服務(wù)業(yè)要實(shí)現個(gè)性化的服務(wù)；作為我國國民經(jīng)濟的中堅力量的制造產(chǎn)業(yè)，就要提高制造加工的及其零部件的精度、美觀(guān)程度、質(zhì)量標準。對于傳統的機械制造技術(shù)的創(chuàng )新優(yōu)化就是要推動(dòng)復合快速成形技術(shù)的發(fā)展。

　　1復合快速成形技術(shù)分析

　　1.1復合快速成形技術(shù)概念

　　復合快速成形技術(shù)是在快速成形技術(shù)的基礎上實(shí)現的二維層成形轉變?yōu)槿�維層成形的技術(shù)手段。根據之前的機械制造工業(yè)技術(shù)，快速成形技術(shù)是制造業(yè)中最常用的工藝手段，主要是通過(guò)引入銑削加工程序，采取二次疊加的方式實(shí)現二維成形，該工藝能夠對工件進(jìn)行固定從而實(shí)現工件表面的光滑和完整，但是其無(wú)法實(shí)現對設備的制造精度的提升。因此就需要研發(fā)三維層的制造方案，也就是本文要展開(kāi)分析的復合快速成形技術(shù)，它能夠同時(shí)兼顧工件的表面光滑、平整程度還能夠提高制造的精度。簡(jiǎn)要來(lái)說(shuō)，復合快速成形技術(shù)是基于分層制造的二維理念，經(jīng)過(guò)添加進(jìn)數控加工技術(shù)最終形成的三維層的制造方案，它將疊加的三維層作為原型，對所有的待加工的工件分為厚度相當的三維層，通過(guò)銑削加工、材料處理等程序制造出工件模型。同時(shí)數控加工技術(shù)能夠提升刀具對于形狀復雜的結構的接近率，降低所分設的層次，通過(guò)分別對三維層的各個(gè)層面的銑削加工，實(shí)現對三層原材料的堆積和去除，通過(guò)交替反復進(jìn)行塑性的工藝，最后造成產(chǎn)品的原型。

　　1.2復合快速成形技術(shù)工藝程序

　　從理論上來(lái)說(shuō)，復合快速成形技術(shù)經(jīng)濟性?xún)r(jià)比更高。為了體現其應用價(jià)值，本研究將六軸并聯(lián)機床作為加工開(kāi)發(fā)的中介，分析復合快速成形技術(shù)的實(shí)際工藝程序。這里提到的六軸并聯(lián)機床是指一次性能夠同時(shí)夾裝五個(gè)面的工件，同時(shí)需要兩個(gè)機床同時(shí)使用，機床甲用于工件正面的加工，機床乙用作反面的疊層加工作用，通過(guò)甲乙機床的柔性合作的方式，來(lái)展開(kāi)三維分層制造快速成形加工。其主要的工藝流程入下所示：①將需要加工的板材裝夾在機床甲上，設定操作軌跡，板材會(huì )逐漸移動(dòng)到六軸并聯(lián)的機床上先進(jìn)行反面的加工，該機床主要是對工件的輪廓過(guò)渡線(xiàn)之下部分的構造，然后完成反面加工后，機床通過(guò)反方向的操作軌跡，返回到出發(fā)位置，同時(shí)也將反面構造加工完成的板材翻轉黏貼到機床乙上；②傳遞到乙機床上已完成反面構造加工的板材不需要在進(jìn)行類(lèi)似于機床甲那樣的構造加工，只需要從正面進(jìn)行一次三軸銑削加工使其成形即可，在操作過(guò)程中，對工件正面的塑形為主要的工藝流程�？傊�在復合快速成形技術(shù)工藝中，整個(gè)機械設備的加工是完成反面加工后，進(jìn)行板材疊加或是黏粘的方式，實(shí)現正面加工，該工序反復操作，直至造成符合標準的工件的原型。該過(guò)程中是基于對CAD模型的原型的三維層面分割后，在水平面上形成一個(gè)固定層，完成工件加工后，再經(jīng)過(guò)六軸機床的水平支撐處理，完成的工件加工方式。

　　2分層制造技術(shù)分析

　　復合快速成形技術(shù)是基于分層制造技術(shù)和數控加工下的工藝流程，其中較多的核心工藝是基于分層處理制造技術(shù)上實(shí)現的。最為經(jīng)典的就是將CAD模型的分層處理制造，其工藝要求是保證工件的各個(gè)層面都要在制定的加工條件、加工位置上完成銑削加工，并且要求完成切削的數據的精準度，以及切削后的正反面構造的美觀(guān)性。因而在復合快速成形技術(shù)下的分層處理制造技術(shù)的施工要點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：①保證切削刀具同板材工件的接近性，在機床加工中，不論是工件的正面或是反面都是根據一定的運動(dòng)軌跡進(jìn)入到切削工具中的，因而要求盡可能的考慮計算出切削刀具需要加工形成的厚度數據，切削工具的深度、板材原有的厚度以及多個(gè)層面下的工件的厚度；②需要盡可能的保證各個(gè)層面的數量，這樣的技術(shù)工藝能夠減少多次疊層的時(shí)間，提高工作的效率；③盡量減少疊加過(guò)程中切削的頻率，實(shí)現一刀完成所有的切削的材料才能夠節省切削的時(shí)間。這都是分層處理制造技術(shù)在復合快速成形技術(shù)中需要注意的工藝流程要點(diǎn)，而隨著(zhù)現代軟件技術(shù)的發(fā)展，機械制造業(yè)逐步實(shí)現了智能化發(fā)展，當前的分層處理制造技術(shù)是能夠依托于商用的分層軟件來(lái)實(shí)現的，這能夠提高CAD模型的分層處理制造的效率和準確性。以化學(xué)木材為制造材料制造汽車(chē)把手的過(guò)程中，通過(guò)分層制造下的復合快速成形技術(shù)實(shí)踐研究可以了解到，由于汽車(chē)把手具有較高的外形特點(diǎn)，曲面較多，所以根據原先機械加工中數控加工所產(chǎn)生的汽車(chē)把手的制造加工軌跡建立汽車(chē)把手的CAD模型，將CAD模型按照上述的分層制造處理加工后發(fā)現，當水平面支撐被去除后，最終制造成形的汽車(chē)把手的制造精度高達0.05mm，同時(shí)完成所有的構件加工的程序時(shí)間僅耗時(shí)5h，對于傳統的分層制造技術(shù)和快速成形技術(shù)而言，具有很大的技術(shù)創(chuàng )新，并且帶來(lái)更高的經(jīng)濟收益。

　　3基于分層制造和數控加工指導下的加工工件的固定處理

　　在對加工工件實(shí)施疊層操作與正面加工過(guò)程中，需要考慮到的核心的工藝手段是如何實(shí)現加工工件在水平面上的疊層固定以及單一固定�；�于分層制造和數控加工指導下的加工工件的固定方法主要是以下工序要求：①不論是何種結構類(lèi)型的工件，都要對第一層加工板材進(jìn)行水平固定，第二層是針對于CAD板材模型設置一個(gè)水平支撐，使其能夠支撐起完成銑削加工，這樣就可以讓板材外幣和被加工成形的板材部分連接在一起，實(shí)現加工固定工藝；②固定后加工工件在切削過(guò)程中，秩序采用通用的夾具進(jìn)行固定在工作臺上，一次完成反面加工處理；③完成反面技工處理后，其被加工的板材外壁和已經(jīng)加工成型的板材將會(huì )出現分離的狀態(tài)，導致部分加工成形的板材出現脫落的現象，因而可以利用設置水平支撐的設置再次將板材外幣同已經(jīng)加工成形的板材連接在一起，然后用通用夾具將其固定的工作臺上�？傊�基于分層制造技術(shù)下的復合快速成形技術(shù)需要完成三種情況下的工件加工工藝，第一次是在開(kāi)始本次的工件制造的固定，第一層加工板材的固定和第二層CAD模型的分層固定后，完成反面的構造切削，由于切削后會(huì )出現位移等現象，將會(huì )帶來(lái)不穩定的現象，因而要進(jìn)行第二次的固定，當實(shí)現翻轉進(jìn)行正面構件加工時(shí)，也要進(jìn)行再一次的固定加工的檢查。

　　4結語(yǔ)

　　綜上所述，通過(guò)對加工工件的固定方法、工件的分層處理指導及工件的快速成形復合技術(shù)方面的分析，對基于分層制造和數控加工的復合快速成形技術(shù)進(jìn)行了逐一的分解分析，希望能夠彌補傳統的分層制造技術(shù)和數控加工技術(shù)的缺陷，將分層制造和數控加工的優(yōu)勢有機結合起來(lái)，提高復合快速成形技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢，創(chuàng )造出更具市場(chǎng)競爭力的產(chǎn)品。

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