分層制造和數控加工成形技術研究論文
摘要：基于工業生產的角度來看，提升我國機械制造技術的水平成為機械制造者最關注的課題。當前復合快速成形技術是機械設備加工制造的主要技術手段，傳統的分層制造技術和數控技術雖然具有一定的技術優勢，但是同樣存在著一些瓶頸，如前者生產制造過程中容易制造出外觀以及精度不佳的產品，而后者則無法實現對于結構形狀較為復雜的組件的生產。因而實現分層制造和數控加工雙重技術下的復合快速成形技術的研究具有現實意義。
關鍵詞：分層制造；數控加工；復合快速成形技術
引言
隨著現代科學技術的發展，社會各領域之間的競爭力越發激烈，要想占據更多的市場地位，要求社會各行業都能夠實現精準化、創新化的發展，對于服務業要實現個性化的服務；作為我國國民經濟的中堅力量的制造產業，就要提高制造加工的及其零部件的精度、美觀程度、質量標準。對于傳統的機械制造技術的創新優化就是要推動復合快速成形技術的發展。
1復合快速成形技術分析
1.1復合快速成形技術概念
復合快速成形技術是在快速成形技術的基礎上實現的二維層成形轉變為三維層成形的技術手段。根據之前的機械制造工業技術，快速成形技術是制造業中最常用的工藝手段，主要是通過引入銑削加工程序，采取二次疊加的方式實現二維成形，該工藝能夠對工件進行固定從而實現工件表面的光滑和完整，但是其無法實現對設備的制造精度的提升。因此就需要研發三維層的制造方案，也就是本文要展開分析的復合快速成形技術，它能夠同時兼顧工件的表面光滑、平整程度還能夠提高制造的精度。簡要來說，復合快速成形技術是基于分層制造的二維理念，經過添加進數控加工技術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，通過銑削加工、材料處理等程序制造出工件模型。同時數控加工技術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，通過分別對三維層的各個層面的銑削加工，實現對三層原材料的堆積和去除，通過交替反復進行塑性的工藝，最后造成產品的原型。
1.2復合快速成形技術工藝程序
從理論上來說，復合快速成形技術經濟性價比更高。為了體現其應用價值，本研究將六軸并聯機床作為加工開發的中介，分析復合快速成形技術的實際工藝程序。這里提到的六軸并聯機床是指一次性能夠同時夾裝五個面的工件，同時需要兩個機床同時使用，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，通過甲乙機床的柔性合作的方式，來展開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，板材會逐漸移動到六軸并聯的機床上先進行反面的加工，該機床主要是對工件的輪廓過渡線之下部分的構造，然后完成反面加工后，機床通過反方向的操作軌跡，返回到出發位置，同時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行類似于機床甲那樣的構造加工，只需要從正面進行一次三軸銑削加工使其成形即可，在操作過程中，對工件正面的塑形為主要的工藝流程。總之在復合快速成形技術工藝中，整個機械設備的加工是完成反面加工后，進行板材疊加或是黏粘的方式，實現正面加工，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固定層，完成工件加工后，再經過六軸機床的水平支撐處理，完成的工件加工方式。
2分層制造技術分析
復合快速成形技術是基于分層制造技術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上實現的。最為經典的就是將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性。因而在復合快速成形技術下的分層處理制造技術的施工要點有以下幾點：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軌跡進入到切削工具中的，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層面下的工件的厚度；②需要盡可能的保證各個層面的數量，這樣的技術工藝能夠減少多次疊層的時間，提高工作的效率；③盡量減少疊加過程中切削的頻率，實現一刀完成所有的切削的材料才能夠節省切削的時間。這都是分層處理制造技術在復合快速成形技術中需要注意的工藝流程要點，而隨著現代軟件技術的發展，機械制造業逐步實現了智能化發展，當前的分層處理制造技術是能夠依托于商用的分層軟件來實現的，這能夠提高CAD模型的分層處理制造的效率和準確性。以化學木材為制造材料制造汽車把手的過程中，通過分層制造下的復合快速成形技術實踐研究可以了解到，由于汽車把手具有較高的外形特點，曲面較多，所以根據原先機械加工中數控加工所產生的汽車把手的制造加工軌跡建立汽車把手的CAD模型，將CAD模型按照上述的分層制造處理加工后發現，當水平面支撐被去除后，最終制造成形的汽車把手的制造精度高達0.05mm，同時完成所有的構件加工的程序時間僅耗時5h，對于傳統的分層制造技術和快速成形技術而言，具有很大的技術創新，并且帶來更高的經濟收益。
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
在對加工工件實施疊層操作與正面加工過程中，需要考慮到的核心的工藝手段是如何實現加工工件在水平面上的疊層固定以及單一固定。基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不論是何種結構類型的工件，都要對第一層加工板材進行水平固定，第二層是針對于CAD板材模型設置一個水平支撐，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，實現加工固定工藝；②固定后加工工件在切削過程中，秩序采用通用的夾具進行固定在工作臺上，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加工成型的板材將會出現分離的狀態，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。總之基于分層制造技術下的復合快速成形技術需要完成三種情況下的工件加工工藝，第一次是在開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，由于切削后會出現位移等現象，將會帶來不穩定的現象，因而要進行第二次的固定，當實現翻轉進行正面構件加工時，也要進行再一次的固定加工的檢查。
4結語
綜上所述，通過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進行了逐一的分解分析，希望能夠彌補傳統的分層制造技術和數控加工技術的缺陷，將分層制造和數控加工的優勢有機結合起來，提高復合快速成形技術的技術優勢，創造出更具市場競爭力的產品。
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