[发明专利]一种激光选区熔化成形辅助支撑结构去除方法

说明书

本发明公开了一种激光选区熔化成形辅助支撑结构去除方法，包括如下步骤：(1)根据产品三维模型，确定粗加工和半粗加工阶段刀具尺寸；(2)确定电弧粗加工路径到三维模型边界的粗加工最小距离，得到粗加工产品；(3)确定电弧半粗加工路径到三维模型边界的半粗加工最小距离，得到半粗加工产品；(4)根据三维模型形状，构建仿形电极并进行电火花精加工，得到精加工产品。本发明该种电加工方法的加工效率较传统机械铣削方法提高1‑2倍，加工成本为传统机械铣削方法的20‑50％，提高了激光选区熔化成形辅助支撑结构的去除效率，缩短整个激光选区熔化成形产品的生产周期，节约了生产成本。

技术领域

本发明涉及一种激光选区熔化成形辅助支撑结构去除方法，属于特种加工领域。

背景技术

激光选区熔化成形增材制造技术不需要传统的刀具和夹具以及多道加工工序，在一台设备上可快速精密地制造出任意复杂形状的零件，其应用范围已覆盖航空航天、汽车、生物医疗和装备制造等各个重要领域。由于其逐层叠加制造机理的工艺限制，某些结构在制造过程中需要添加辅助支撑，并在成形完成后进行去除。该类辅助支撑结构使用传统机械加工方法去除，不仅材料难切削，而且出于减少材料用量的考虑会设计为多孔结构，会存在断续切割的问题，刀具损耗更加严重，这会大大增加生产成本，并延长整个产品的交付周期。这严重影响了激光选区熔化成形增材制造技术的应用推广。

发明内容

本发明的技术解决问题：为克服现有技术的不足，提供一种激光选区熔化成形辅助支撑结构去除方法，以提高激光选区熔化成形辅助支撑结构的去除效率，缩短整个激光选区熔化成形产品的生产周期，节约生产成本。

本发明的技术解决方案：

一种激光选区熔化成形辅助支撑结构去除方法，具体步骤为：

(1)根据产品三维模型，确定产品被加工位置的最窄尺寸，根据产品被加工位置的最窄尺寸，确定粗加工和半粗加工阶段刀具尺寸；

(2)确定电弧粗加工路径到三维模型边界的粗加工最小距离，粗加工过程中峰值电流范围为800A-1000A，冲液压力为0.4-0.7MPa，电极旋转速度为1500-3000r/min，得到粗加工产品；

(3)确定电弧半粗加工路径到三维模型边界的半粗加工最小距离，半粗加工过程中峰值电流范围为100A-200A，冲液压力为0.2-0.3MPa，电极旋转速度为500-1000r/min，得到半粗加工产品；

(4)根据三维模型形状，构建仿形电极并进行电火花精加工，精加工过程中峰值电流范围为0.3A-3A，浸液深度不低于50mm，得到精加工产品。

确定加工路径到三维模型边界的粗加工和半粗加工最小距离的方法为：在辅助支撑结构相同材料试验件上，通过峰值电流、冲液压力、电极旋转速度不同参数组合进行正交实验，加工相同长度、宽度、深度的槽，记录加工时间和试验件加工前后质量，计算各组参数下加工效率，对获得最大加工效率参数组合形成的槽进行径向剖切，确定影响层厚度，最小距离不小于影响层厚度。

粗加工路径到三维模型边界的最小距离0.4-0.6mm。

粗加工过程、半粗加工过程使用管状石墨电极对辅助支撑进行电弧铣削加工，精加工过程使用仿形紫铜电极对辅助支撑进行电火花成型加工。

粗加工过程中击穿电压200-300V，脉冲宽度5-10ms，脉冲间隔1-2ms，得到粗加工产品。

半粗加工路径到三维模型边界的最小距离0.1-0.3mm。

半粗加工过程中击穿电压100-220V，脉冲宽度1-3ms，脉冲间隔0.5-1ms，得到半粗加工产品。

精加工过程中击穿电压200-300V，脉冲宽度6-8μs，脉冲间隔6-8μs，得到精加工产品。