摘要
增减材复合制造技术结合了增材制造技术的高效率、高自由度和减材加工技术的高精度、高表面质量等优势，可解决增材成形件表面质量低、成形精度低以及应力大等问题，可实现航空航天、模具等领域零件的直接制造和再修复制造，为制造业提供了一种新的思路，具有巨大的发展潜力和应用前景。然而，目前对于增减材复合制造工艺的研究还鲜有进展，特别是对于增材和减材协同加工的相关研究更加的稀少。所以针对上述背景，本文通过搭建了激光送粉增材和铣削减材一体化成形设备进行了增减材复合制造工艺与性能研究。主要研究内容及结论如下： 首先，在数控机床的基础上搭建了激光定向能量沉积系统，使得该数控机床同时具备激光增材制造和铣削减材加工两种加工方式。同时对增材制造坐标系和减材加工坐标系进行了工艺坐标协同。 然后，针对成形精度和表面质量两个主要评判标准进行了增减材复合制造工艺实验研究。成形精度方面，探讨了增材成形过程对减材加工以及减材加工对增材成形的影响规律。结果表明，增材成形的边缘塌陷弧度越大，其铣削深度将越大；铣削次数的增加将导致增材成形高度的降低；不同铣削条件下铣削去除量随铣削次数的增加先增大后保持不变。表面质量方面，研究了铣削参数和增材成形温度对表面粗糙度的影响，并与传统加工样件进行了对比。结果表明,随着铣削速度的增加，表面粗糙度减小；随着每齿进给量的增加，表面粗糙度增大；基板试样的表面粗糙度均高于增减材复合制造试样，且随每齿进给量的增加，基板试样的表面粗糙度上升的趋势大于增减材复合制造试样；随着成形温度的降低，表面粗糙度随之降低，表面硬度增加。 最后，对316L不锈钢增材制造和增减材复合制造样件进行了成形特性的对比。结果表明，增减材复合制造并不能有效的提高增材制造样件的致密度；对样件的显微硬度的提升只是在样件表面，而对于样件内部硬度并没有提升作用；对于样件的拉伸性能具有一定的提高。同时进行了增减材复合制造轮胎模具试样的制备，验证了增减材复合制造系统的加工可行性。
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