【摘 要】
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选区激光成形技术具有成形材料广泛、加工速度快、制造工艺简单等特点,是增材成形技术的重要组成部分,但由于材料粒径、激光线宽以及分层层厚等因素的影响,制件尺寸精度与表面质量往往并不理想。因此,本文结合选区激光成形技术与多轴减材加工技术的优势,设计了一种面向粉体材料的多轴增减材装备,并选用70～140目覆膜宝珠砂为成形材料探究了增减材复合成形方法与表面涂覆工艺对制件外观质量的提升效果,本文主要研究内容与
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选区激光成形技术具有成形材料广泛、加工速度快、制造工艺简单等特点,是增材成形技术的重要组成部分,但由于材料粒径、激光线宽以及分层层厚等因素的影响,制件尺寸精度与表面质量往往并不理想。因此,本文结合选区激光成形技术与多轴减材加工技术的优势,设计了一种面向粉体材料的多轴增减材装备,并选用70～140目覆膜宝珠砂为成形材料探究了增减材复合成形方法与表面涂覆工艺对制件外观质量的提升效果,本文主要研究内容与结论如下:（1）设计了一套面向粉体材料的增减材复合成形装备,通过主从协同运动控制系统实现各加工模块之间的联动控制,能够以原位加工的方式完成粉体材料的增减材复合成形;（2）提出了一种通过Solid Works二次开发的方式直接获取零件轮廓及内部填充轨迹的增减材数据处理方法,不仅使加工数据精度有所提高,同时数据文件大小降低约70%,有效提高了数据精度与获取效率;（3）在分层层厚0.3mm,激光能量密度0.139J/mm2的工艺条件下,制件平均尺寸偏差约0.3mm,最大尺寸偏差约0.82mm,表面粗糙度主要在Ra50～100μm范围内;通过增减材复合成形方法能够实现对复杂曲面、结构的加工成形与精度修正,有效地解决了台阶效应与次级烧结问题,平均尺寸偏差控制在±0.1mm以内,最大尺寸偏差小于±0.3mm;（4）通过多指标正交实验分析得出,在涂料波美度为50°Bé,单次浸涂时间为10s,浸涂次数为2次的条件下,经涂覆后的制件表面粗糙度能够达到Ra12.5μm,涂层厚度约为0.45mm,通过机器人运动控制涂料固化过程后,涂层均匀性提高50%以上。在增减材复合成形方法与表面涂覆工艺的共同作用下,制件的尺寸精度与表面质量均得到了改善,能够达到精密铸造要求,有效地调和了增材成形过程中加工效率与成形质量之间的矛盾,开拓了选区激光成形技术的应用前景。
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