CN113858607A - 基于3d打印技术对深型腔壳体加工的石膏支撑方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于3D打印技术对深型腔壳体加工的石膏支撑方法，本方法采用三维建模软件绘制深型腔体的三维骨架模型图，采用PLA材料经3D打印出支撑骨架，在石膏浆料中参入远小于支撑骨架尺寸的细碎医用纱布、细短尼龙丝和/或塑料丝并搅匀后注入深型腔体体积的三分之一或覆盖深型腔体底部的支撑深度，支撑骨架放入深型腔体，将石膏桨料注满深型腔体并阴干，封闭深型腔体的石膏桨料浇筑口，工件机加工后拆除封闭，然后进行浇灌和冲洗，直至取出支撑骨架及石膏。本方法克服传统深型腔壳体工件加工的支撑缺陷，利用3D打印技术，根据型腔模型打印制造骨架再进行石膏浇筑，确保深型腔壳体支撑全面牢固，提高工件的加工质量。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种基于3D打印技术对深型腔壳体加工的石膏支撑方法。
背景技术
在机械加工领域，对于薄壁壳体深型腔壳体工件的加工，目前行业中较为先进的是采用石膏填充的方法实现对腔体的支撑，以实现对工件的加工。如中国专利文献CN105479114A公开了一种薄壁构件防变形加工方法，其在工件内腔灌入水溶性石膏进行支撑，随后实现工件的加工作业。但类似这种纯石膏填充内腔，而无任何支撑物或其它辅助物的方法存在一定缺陷性，主要表现在对于需要填充量较大且深型腔体常会出现石膏龟裂现象，局部表面甚至会出现松动，即便采用水溶性石膏溶液重复多次灌入深型腔体并阴干，但对于深型腔体来说，由于石膏裂缝位置形状各异且深，故而水溶性石膏溶液通常难以流淌到腔体的较深部位，所以也就无法对工件提供完全可靠的附着支撑。导致工件在切削加工过程中，需要支撑的加工部位因支撑不全面牢固而局部产生颤抖激震，使得加工的产品不合格。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于3D打印技术对深型腔壳体加工的石膏支撑方法，本方法克服传统深型腔壳体工件加工的支撑缺陷，利用3D打印技术，根据型腔模型打印制造骨架再进行石膏浇筑，确保深型腔体支撑全面牢固，提高工件的加工质量。
为解决上述技术问题，本发明基于3D打印技术对深型腔壳体加工的石膏支撑方法包括如下步骤：
步骤一、根据工件加工图纸或实际深型腔体形状和尺寸，采用三维建模软件绘制深型腔体的三维骨架模型图，并转换成3D打印切片软件所支持的文件格式；
步骤二、依据已绘制的三维骨架模型图，使用3D打印切片软件导出打印程序并交由3D打印机采用PLA材料打印出支撑骨架；
步骤三、将水溶性石膏粉与水按比例搅拌调匀后，取部分参入远小于支撑骨架尺寸的细碎医用纱布、细短尼龙丝和/或塑料丝，同样均匀搅拌，倒入需要填充的深型腔体内，倒入量约深型腔体体积的三分之一或覆盖深型腔体底部需要支撑的深度即可；
步骤四、将支撑骨架进行适当修整后慢慢放入需要支撑的深型腔体内；
步骤五、将未参入细碎医用纱布、细短尼龙丝和/或塑料丝的石膏桨料慢慢注满深型腔体并阴干；
步骤六、采用铜皮、钢板或厚实塑料布封闭深型腔体的石膏桨料浇筑口，防止机加工过程中切削液流入或冲刷深型腔体内的石膏体；
步骤七、按加工工艺对工件进行机加工，机加工完成后拆除封闭深型腔体的铜皮、钢板或厚实塑料布；
步骤八、采用60℃热水对深型腔体进行浇灌和冲洗，直至深型腔体内的石膏松解，然后将支撑骨架连同未完全溶解的石膏一并连带取出。
进一步，所述三维骨架模型图中的支撑骨架尺寸小于实际深型腔体尺寸0.5～1mm。
进一步，所述三维骨架模型图中支撑骨架的骨脊椎截面为圆形并且壁厚不大于1mm。
进一步，所述铜皮、钢板或厚实塑料布与深型腔体的石膏桨料浇筑口之间采用防水硅胶或密封胶暂时涂抹粘合，加工切削时防止切削液渗入，拆除时采用铲刀铲除。
由于本发明基于3D打印技术对深型腔壳体加工的石膏支撑方法采用了上述技术方案，即本方法采用三维建模软件绘制深型腔体的三维骨架模型图，采用PLA材料经3D打印出支撑骨架，在石膏浆料中参入远小于支撑骨架尺寸的细碎医用纱布、细短尼龙丝和/或塑料丝并搅匀后注入深型腔体体积的三分之一或覆盖深型腔体底部的支撑深度，支撑骨架放入深型腔体，将石膏桨料注满深型腔体并阴干，封闭深型腔体的石膏桨料浇筑口，工件机加工后拆除封闭，然后进行浇灌和冲洗，直至取出支撑骨架及石膏。本方法克服传统深型腔壳体工件加工的支撑缺陷，利用3D打印技术，根据型腔模型打印制造骨架再进行石膏浇筑，确保深型腔壳体支撑全面牢固，提高工件的加工质量。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明基于3D打印技术对深型腔壳体加工的石膏支撑方法示意图。
具体实施方式
本发明基于3D打印技术对深型腔壳体加工的石膏支撑方法包括如下步骤：
步骤一、根据工件加工图纸或实际深型腔体形状和尺寸，采用三维建模软件绘制深型腔体的三维骨架模型图，并转换成3D打印切片软件所支持的文件格式；
步骤二、依据已绘制的三维骨架模型图，使用3D打印切片软件导出打印程序并交由3D打印机采用PLA材料打印出支撑骨架；
步骤三、将水溶性石膏粉与水按比例搅拌调匀后，取部分参入远小于支撑骨架尺寸的细碎医用纱布、细短尼龙丝和/或塑料丝，同样均匀搅拌，倒入需要填充的深型腔体内，倒入量约深型腔体体积的三分之一或覆盖深型腔体底部需要支撑的深度即可；细短尼龙丝和/或塑料丝的加入用于增加石膏内部的抗拉结合力；
步骤四、将支撑骨架进行适当修整后慢慢放入需要支撑的深型腔体内；
步骤五、将未参入细碎医用纱布、细短尼龙丝和/或塑料丝的石膏桨料慢慢注满深型腔体并阴干；
步骤六、采用铜皮、钢板或厚实塑料布封闭深型腔体的石膏桨料浇筑口，防止机加工过程中切削液流入或冲刷深型腔体内的石膏体，致使石膏体溶解或脱落，从而影响深型腔体内石膏的支撑效果；
步骤七、按加工工艺对工件进行机加工，机加工完成后拆除封闭深型腔体的铜皮、钢板或厚实塑料布；
步骤八、采用60℃热水对深型腔体进行浇灌和冲洗，直至深型腔体内的石膏松解，然后将支撑骨架连同未完全溶解的石膏一并连带取出。
优选的，所述三维骨架模型图中的支撑骨架尺寸小于实际深型腔体尺寸0.5～1mm。除了更有利于支撑骨架安放至深型腔体内，也为其后的取出带来便利；
优选的，所述三维骨架模型图中支撑骨架的骨脊椎截面为圆形并且壁厚不大于1mm。骨脊椎圆形截面以及壁厚的设置，为某些内凹或特殊结构类型的深型腔体内支撑骨架的破除带来方便。
优选的，所述铜皮、钢板或厚实塑料布与深型腔体的石膏桨料浇筑口之间采用防水硅胶或密封胶暂时涂抹粘合，加工切削时防止切削液渗入，拆除时采用铲刀铲除。
其中，水溶性石膏粉与水按1:1比例搅拌调匀。
本方法实际应用如图1所示，以某支撑板1加工为例，该支撑板1内部有一深型腔体11，深型腔体11底面与支撑板1底面之间的厚度小于2mm；采用常规加工方法在加工过程中易产生颤抖，在深型腔体11内无有效的贴合支撑的情况下，自然无法保证工件的加工质量。在首件加工中，发现采用单纯石膏支撑，在深型腔体11内石膏干涸凝固后容易开裂，无法起到贴合支撑的作用，且存在松动点，致使支撑板1底面加工时，局部的切削过程产生颤抖、激震，导致产品不合格。
应用本方法对该支撑板1的深型腔体11绘制三维骨架模型图，并经3D打印机采用PLA材料打印出支撑骨架2，按本方法对深型腔体11浇筑石膏浆料并放入支撑骨架2，封闭浇筑口，支撑骨架2以及石膏浆料对深型腔体11实现全面、完整的支撑，支撑板1底面加工的切削过程无颤抖、激震，有效提高工件的机加工质量。
本方法可有效解决原有单纯石膏填充支撑技术的不足，能给予那些原本填充量大且深的型腔壳体提供完善的贴合支撑，解决了以往石膏常会出现龟裂，局部空洞的现象，对该类工件壳体表面的高精度切削加工提供了必要条件，具有广泛的推广性。
本方法利用3D打印的支撑骨架给予石膏如同钢筋给予水泥一样的连接结构，解决了水溶性石膏开裂大、局部易松动的问题。同时，深型腔体底部浇筑的石膏内参入细碎、细短的丝料，对石膏浆料起到骨料的作用，避免石膏浆料出现龟裂、空洞的现象，从而对深型腔壳体提供可靠的支撑。
Claims (4)
1.一种基于3D打印技术对深型腔壳体加工的石膏支撑方法，其特征在于本方法包括如下步骤：
步骤一、根据工件加工图纸或实际深型腔体形状和尺寸，采用三维建模软件绘制深型腔体的三维骨架模型图，并转换成3D打印切片软件所支持的文件格式；
步骤二、依据已绘制的三维骨架模型图，使用3D打印切片软件导出打印程序并交由3D打印机采用PLA材料打印出支撑骨架；
步骤三、将水溶性石膏粉与水按比例搅拌调匀后，取部分参入远小于支撑骨架尺寸的细碎医用纱布、细短尼龙丝和/或塑料丝（目的是增加石膏内部的抗拉结合力），同样均匀搅拌，倒入需要填充的深型腔体内，倒入量约深型腔体体积的三分之一或覆盖深型腔体底部需要支撑的深度即可；
步骤四、将支撑骨架进行适当修整后慢慢放入需要支撑的深型腔体内；
步骤五、将未参入细碎医用纱布、细短尼龙丝和/或塑料丝的石膏桨料慢慢注满深型腔体并阴干；
步骤六、采用铜皮、钢板或厚实塑料布封闭深型腔体的石膏桨料浇筑口，防止机加工过程中切削液流入或冲刷深型腔体内的石膏体；
步骤七、按加工工艺对工件进行机加工，机加工完成后拆除封闭深型腔体的铜皮、钢板或厚实塑料布；
步骤八、采用60℃热水对深型腔体进行浇灌和冲洗，直至深型腔体内的石膏松解，然后将支撑骨架连同未完全溶解的石膏一并连带取出。
2.根据权利要求1所述的基于3D打印技术对深型腔壳体加工的石膏支撑方法，其特征在于：所述三维骨架模型图中的支撑骨架尺寸小于实际深型腔体尺寸0.5～1mm。
3.根据权利要求1所述的基于3D打印技术对深型腔壳体加工的石膏支撑方法，其特征在于：所述三维骨架模型图中支撑骨架的骨脊椎截面为圆形并且壁厚不大于1mm。
4.根据权利要求1所述的基于3D打印技术对深型腔壳体加工的石膏支撑方法，其特征在于：所述铜皮、钢板或厚实塑料布与深型腔体的石膏桨料浇筑口之间采用防水硅胶或密封胶暂时涂抹粘合，加工切削时防止切削液渗入，拆除时采用铲刀铲除。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211231 |