基于形心轴的多轴增材制造工艺规划方法*

王炳杰，郝小忠，许 可，江 森

（南京航空航天大学机电学院，南京 210016）

新一代飞机的高性能指标使其设计上零件整体化、结构复杂化、尺寸大型化等特点日渐显著[1]，部分航空复杂零件需要高度定制化、小批量生产，对零件加工精度的要求越来越高，零件的价值也越来越大，也对制造方法提出了很大的挑战。增减材混合制造为航空复杂零件的加工提供了一种新的解决方案，通过将增材制造设备集成至多轴加工中心，实现了原位增材与减材一体化制造，融合了两种加工方式的工艺优势，可以实现航空复杂零件的高效率加工。

截至目前，已经有不少公司和机构成功研制出了混合制造设备[2-4]。然而，大部分混合制造应用中仍旧采用传统的三轴增材技术，不可避免地会在必要部位添加支撑结构。支撑结构的使用造成了材料的浪费，通过五轴切削加工去除支撑结构时，影响零件的整体加工效率，而且可能还会存在严重的刀具干涉问题，影响后续的增材制造工艺，使制造过程无法顺利进行。多轴增材制造通过引入更多的自由度，可以实现零件材料堆叠方向的适时调整，能有效地避免支撑结构的使用，因此更加适用于增减材混合制造。

增材制造逐层堆叠的工艺特性决定了其工艺规划中须对零件模型进行切片划分，而对模型切片结果的优劣直接影响其是否需要添加支撑结构，进而影响到后续工艺以及零件最终的成形质量。基于五轴加工中心的混合制造装备为多轴增材制造的实现奠定了硬件基础，然而，目前缺乏针对复杂零件的多轴增材制造工艺方法。……