[發(fā)明專利]一種聚乳酸增減材工藝設(shè)計(jì)及粗糙度測量方法

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• 申請日: 2020-10-01
• 公開（公告）號(hào): CN112229363A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳建剛;李建剛
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B21/30
• 分類號(hào): G01B21/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種聚乳酸增減材工藝設(shè)計(jì)及粗糙度測量方法，首先依據(jù)增材制造成形工藝，設(shè)計(jì)試驗(yàn)件的CAD幾何形狀,并設(shè)計(jì)聚乳酸增材成形工藝參數(shù)，進(jìn)行聚乳酸增材成形，其次采用CAM軟件進(jìn)行減材制造工藝路徑模擬仿真設(shè)計(jì)，并將模擬仿真的數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)控雕銑機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，進(jìn)行聚乳酸減材成形工藝過程，采用TR210手持式表面粗糙度測量儀測量每組實(shí)驗(yàn)件的表面粗糙度，最后采用正交實(shí)驗(yàn)方法處理增減加工的數(shù)據(jù)，確定最優(yōu)的銑削參數(shù)與成形件表面質(zhì)量之間關(guān)系以及聚乳酸最佳表面粗糙度的工藝參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于增減材制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種聚乳酸增減材工藝設(shè)計(jì)及粗糙度測量方法。

背景技術(shù)

方案的論證及其手術(shù)后的保護(hù)（如開顱手術(shù)后的外部保護(hù)罩），聚乳酸具有良好的生物可降解性，不污染環(huán)境，這對保護(hù)環(huán)境非常有利，但是聚乳酸增材成形件表面質(zhì)量不高，影響了其使用的最佳性能，限制了聚乳酸成形件的應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

為改善聚乳酸增材成形件的表面光潔度、提高其使用的效果、拓寬聚乳酸增材成形件的應(yīng)用范圍，需要設(shè)計(jì)聚乳酸增減材復(fù)合工藝，進(jìn)行其表面粗糙度的測量，提高其表面的光潔度，通過工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)和成形件表面粗糙度檢測的方法，從工藝和檢測兩個(gè)方面改變現(xiàn)有成形工藝存在的瓶頸問題，減小聚乳酸增材成形件的表面粗糙，為此，本發(fā)明提出一種聚乳酸增減材工藝設(shè)計(jì)及粗糙度測量方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

1)根據(jù)增減材工藝要求，通過增材理論分析，采用CAD軟件設(shè)計(jì)成形件的幾何形狀，建立成形件的三維幾何模型，其尺寸為100×100×100mm3立方體，并保存為STL格式文件。

2)將成形件的STL格式文件，導(dǎo)入陜西理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院增材制造實(shí)驗(yàn)室的Makerbot mini 3D打印機(jī)軟件平臺(tái)（控制軟件：Maker ware、操作系統(tǒng)：Windows XP /Vista/ Win7、打印文件格式：STL、XY軸定位精度：0.011mm、z軸定位精度：0.0025mm），進(jìn)行調(diào)式。

3)聚乳酸增材成形工藝參數(shù)設(shè)計(jì)，成形平臺(tái)工作溫度：110℃，噴頭工作溫度：215℃，采用自動(dòng)加載支撐的方式。

4)聚乳酸成形件的增材制造工藝過程，采用Makerbot mini 3D打印機(jī)原裝進(jìn)口黑色1.75mm聚乳酸絲材，通過送絲裝置送入Makerbot mini 3D打印機(jī)的打印頭，等待預(yù)熱10分鐘，開始進(jìn)行聚乳酸增材制造成形打印工藝過程，共打印立方體成形件9組，打印層厚分別為：0.05mm、0.10mm、0.15mm、0.20mm、0.25mm、0.30mm、0.35mm、0.40mm、0.45mm，打印完畢進(jìn)行標(biāo)記處理，避免發(fā)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤采集。

5)聚乳酸成形件的銑削減材加工工藝設(shè)計(jì)，目的提高成形件的表面光潔度，優(yōu)化成形工藝，將成形件的CAD模型文件導(dǎo)入CAM軟件中，進(jìn)行減材工藝參數(shù)設(shè)定與模擬仿真加工工藝設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)成形件的表面減材加工的路徑。

6)聚乳酸減材工藝設(shè)備采用JTGK-500H高速數(shù)控雕銑機(jī)實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)雕銑工藝參數(shù)，主軸的轉(zhuǎn)速10000r/min，進(jìn)給量0.1mm，由于加工非金屬材料，冷卻液關(guān)閉，刀具采用直徑為10mm的三刃立銑刀，單面銑削加工（立銑刀轉(zhuǎn)速10000r/min，背吃刀量0.1mm），通過改變切削方式(雙向等環(huán)距、單向、螺旋等)，得到不同粗糙度的聚乳酸平面。

7)采用TR210手持式表面粗糙度測量儀，對銑削加工后的聚乳酸成形件表面進(jìn)行測量，采用正交實(shí)驗(yàn)方法，分析測量的數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，確定最優(yōu)的銑削參數(shù)與成形件表面質(zhì)量之間關(guān)系。

其具體的步驟如下：

第一步，CAD建模設(shè)計(jì)過程