0引言從上個(gè)世紀(jì)八十年代開始，3D打印技術(shù)開始被人們關(guān)注，經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展，衍生出了選擇性激光燒結(jié)、熔融沉積、分層實(shí)體制造、選擇性激光溶化成型等多個(gè)形式，被人們廣泛的應(yīng)用到工業(yè)設(shè)計(jì)、模具加工制造、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。當(dāng)前，3D打印技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一種成本效益優(yōu)良的技術(shù)形式。依托3D打印技術(shù)，在產(chǎn)品研發(fā)的初始階段就需要相關(guān)人員能夠獲取反饋信息，通過對(duì)這些信息的分析來及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，予以調(diào)整，最終不僅會(huì)節(jié)省零部件加工成本，而且還能夠縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

　　從3D打印技術(shù)應(yīng)用情況來看，僅僅依靠傳統(tǒng)的打印方式無法完成對(duì)產(chǎn)品的最終制造，也會(huì)加大打印難度。在制造業(yè)領(lǐng)域沿用的也是傳統(tǒng)切削加工方式，效率低下。將以數(shù)控機(jī)床為代表的的減材制造裝備技術(shù)和3D打印技術(shù)結(jié)合在一起會(huì)打造出彼此密切配合的產(chǎn)品制造方式，不僅會(huì)降低3D打印制造難度，而且還會(huì)提升產(chǎn)品的制造速度。

　　1數(shù)控機(jī)床與3D打印的概念分析

　　1.1數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化生產(chǎn)設(shè)備，在推進(jìn)我國零部件的自動(dòng)化生產(chǎn)加工方面起到了十分重要的作用。在具體實(shí)施操作的時(shí)候數(shù)控機(jī)床會(huì)按照各個(gè)零部件的實(shí)際加工生產(chǎn)需求來編訂零部件的生產(chǎn)加工程序，而后將程序輸入到控制中心，在控制中心的指引下來操控設(shè)備的運(yùn)行。數(shù)控機(jī)床的加工本質(zhì)是減材制造，通過對(duì)一系列原材料的切削處理會(huì)獲得最終的產(chǎn)品。為了保障加工的精準(zhǔn)性，在零部件加工設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)利用傳感器設(shè)備來對(duì)零部件生產(chǎn)加工過程進(jìn)行監(jiān)督控制，根據(jù)實(shí)際情況來調(diào)節(jié)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行軌跡，保障零部件加工的精準(zhǔn)性、安全性、可靠性。

　　機(jī)械工程評(píng)職知識(shí)：數(shù)控機(jī)床課題申報(bào)指南和申報(bào)說明

　　1.23D打印技術(shù)3D打印技術(shù)在使用的時(shí)候改變了以往的加工制造方式，其增加使用的制造技術(shù)能夠?qū)�結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件進(jìn)行加工。首先，借助計(jì)算機(jī)軟件依照三維立體模型的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來完成切片分層處理，而后會(huì)將零件的3D形狀轉(zhuǎn)變?yōu)槎�維圖形。其次，根據(jù)加工要求按照一定的順序來完成二維圖形的填充，整合信息，后將信息導(dǎo)入到打印機(jī)控制系統(tǒng)，打印機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)填充路徑處理填充材料，層級(jí)進(jìn)行，最終會(huì)打造出三維實(shí)體工件。3D打印技術(shù)的應(yīng)用本質(zhì)是將各個(gè)打印材料分層堆積在一起，從而富有效率的完成零件加工。

　　2數(shù)控機(jī)床與3D打印的特點(diǎn)

　　2.1應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

　　3D打印技術(shù)是增材制造形式，具備加工成型速度快、成本造價(jià)低廉、操作方便簡單的特點(diǎn)，被人們廣泛的應(yīng)用在現(xiàn)代化生產(chǎn)加工中。和以往減材制造技術(shù)相比，3D打印技術(shù)擺脫了對(duì)刀具、夾具配套工具的使用，且在實(shí)施操作的時(shí)候能夠在這個(gè)加工工序之間靈活轉(zhuǎn)換。

　　在生產(chǎn)不同零件時(shí)，只需要調(diào)用不同的文件即可。在產(chǎn)品研究周期上相對(duì)較短，只需要利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行零件設(shè)計(jì)，然后即可投入使用，尤其是對(duì)于新品的研發(fā)試產(chǎn)具有重要意義，可大大減少減材制造的工序。數(shù)控機(jī)床的加工形式為減材制造，在具體實(shí)施操作的時(shí)候會(huì)利用刀具、夾具等來對(duì)原材料進(jìn)行切削處理，去除不必要的部分，最終制造成設(shè)計(jì)的形狀。數(shù)控機(jī)床技術(shù)雖然沒有3D打印神奇，但普通機(jī)床完成數(shù)控化改造后可大幅提高機(jī)床的加工效率和自動(dòng)化、智能化程度，降低操作者接觸危險(xiǎn)部位的可能性，減少操作者操作失誤現(xiàn)象發(fā)生的可能。機(jī)床經(jīng)數(shù)控化改造后，安全性能得到明顯改善，事故率顯著降低，將帶來巨大的安全效益。

　　2.2應(yīng)用局限

　　在機(jī)床使用的過程中用在切除金屬的功率僅僅占據(jù)25%左右的比例，在去掉各個(gè)損耗和輔助功能占比的基礎(chǔ)上，材料的平均利用率比較低，在具體加工操作的時(shí)候有可能會(huì)浪費(fèi)比較多的金屬材料。如果能夠?qū)⒉牧系木C合利用率提高10%左右的比例就能夠每年節(jié)省幾十萬噸的鋼材。但是從當(dāng)前應(yīng)用角度來看，3D打印技術(shù)的使用不夠完善，依托3D打印技術(shù)生產(chǎn)加工出來的產(chǎn)品距離理想化的產(chǎn)品會(huì)存在一定的差距。比如一些對(duì)強(qiáng)度要求較高的金屬零部件無法選擇使用3D打印模式，飛機(jī)引擎內(nèi)部高性能的零部件無法使用這種方式進(jìn)行加工。

　　3數(shù)控機(jī)床與3D打印一體化制造的必要性分析

　　數(shù)控機(jī)床與3D打印技術(shù)融合在一起使用能夠有效彌補(bǔ)各自的缺點(diǎn)，最終提升零部件的生產(chǎn)加工效率、質(zhì)量。在復(fù)合機(jī)床生產(chǎn)設(shè)計(jì)中可以將數(shù)控加工中削減的材料進(jìn)行二次處理，而后用在3D打印原材料上。同時(shí)，經(jīng)過3D打印技術(shù)的零部件還能夠利用數(shù)控技術(shù)進(jìn)行精細(xì)化加工，在兩種技術(shù)的配合使用下會(huì)提升零部件的生產(chǎn)加工效率。在工廠生產(chǎn)加工操作的時(shí)候還能夠?qū)崿F(xiàn)物料的循環(huán)使用，由此在保障生產(chǎn)的同時(shí)提高資源利用率。依托數(shù)控機(jī)床與3D打印技術(shù)的復(fù)合機(jī)床操作更為簡單，操作人員在工作站就能夠完成整個(gè)加工操作，簡化流程，提高效率，降低成本。

　　4數(shù)控機(jī)床與3D打印技術(shù)在工業(yè)制造領(lǐng)域的應(yīng)用

　　4.1數(shù)控機(jī)床和3D打印一體化制造的基本理念

　　數(shù)控機(jī)床和3D打印一體化制造結(jié)合在一起能夠更好的提升產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，最終加工出更高質(zhì)量的產(chǎn)品。在采取傳統(tǒng)切削方式生產(chǎn)制造產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，會(huì)通過數(shù)控機(jī)床技術(shù)來產(chǎn)品加工產(chǎn)生的粉末充分收集起來，而后將收集上來的金屬材料粉末直接導(dǎo)入到3D打印機(jī)中，最終生產(chǎn)出符合要求的產(chǎn)品。

　　4.2數(shù)控機(jī)床和3D打印一體化制造加工方式

　　傳統(tǒng)意義層面上的制造工藝會(huì)牽扯到對(duì)原材料的切削、彎曲、鍛造等工序，經(jīng)過這一系列的操作工序能夠生產(chǎn)出更高質(zhì)量的產(chǎn)品。和傳統(tǒng)打印技術(shù)相比，3D打印技術(shù)彌補(bǔ)了以往打印技術(shù)尺寸小、精準(zhǔn)度差、速度慢的問題，也使得3D打印技術(shù)開始朝著人們實(shí)際的生產(chǎn)、生活方向發(fā)展。在減材制造和增材制造融合基礎(chǔ)上人們研究出了“打印-加工”結(jié)合的新型3D打印模式，在這個(gè)打印模式的作用下會(huì)將產(chǎn)品的加工制造劃分為3D打印和數(shù)控加工兩個(gè)操作部分，在經(jīng)過打印之后會(huì)預(yù)留出產(chǎn)品的一定加工余量，目的是為之后的切削加工提供支持。在打印加工之后會(huì)立即啟動(dòng)數(shù)控加工系統(tǒng)，借助切削道具的方式來解決產(chǎn)品打印過程中的缺陷，使得被加工的零部件能夠滿足規(guī)范的設(shè)計(jì)和使用需求。

　　在產(chǎn)品打印的過程中，可以通過引入分級(jí)打印技術(shù)來提升打印速度，提高打印效率。在實(shí)施打印操作的時(shí)候首先要使用打印熔絲直徑比較小的打印噴頭，借助這個(gè)打印噴頭來對(duì)打印切片層外貌進(jìn)行設(shè)計(jì)，而后根據(jù)實(shí)際情況在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)將其替換為熔絲直徑較大的打印噴頭。這樣的打印方式能夠有效保障打印產(chǎn)品的外部質(zhì)量，縮短打印時(shí)間，提高打印效率。

　　在產(chǎn)品打印完成之后啟動(dòng)數(shù)控加工功能，根據(jù)實(shí)際加工需要來選擇適合的切削工具、切削方式，從而恰如其分的通過切削的方式去除打印過程中產(chǎn)生的飛邊、拉絲缺陷。在實(shí)施打印操作的時(shí)候需要提前預(yù)留一定的余量，通過切削加工的方式來去除打印過程中產(chǎn)生的變形，降低打印難度。為了能夠增進(jìn)數(shù)控機(jī)床與3D打印技術(shù)融合使用的配合度，數(shù)控加工系統(tǒng)要具備以下特點(diǎn)：

　　①數(shù)控加工以數(shù)控銑削為基礎(chǔ)。在以往的打印機(jī)上加入一套新的數(shù)控加工系統(tǒng)，以數(shù)控銑削裝置為基礎(chǔ)，通過配備完善的加工刀庫來滿足不同零部件的加工需要。②具備恰當(dāng)工作位置的調(diào)整機(jī)構(gòu)。在打印和切削操作中，為了減少運(yùn)動(dòng)干擾，需要在數(shù)控機(jī)床與3D打印技術(shù)融合使用的過程中引入一套工作位置調(diào)整機(jī)構(gòu)，為打印工作的順利進(jìn)行提供支持。

　　5結(jié)束語

　　綜上所述，在未來，數(shù)控機(jī)床和3D打印一體化制造會(huì)被應(yīng)用到更多領(lǐng)域，但是從發(fā)展實(shí)際情況來看，一些地區(qū)在推廣數(shù)控機(jī)床和3D打印一體化制造的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)資源浪費(fèi)的問題，在推廣技術(shù)融合的過程中會(huì)消耗比較多的原料和能源。數(shù)控機(jī)床與3D打印技術(shù)融合的本質(zhì)是增材制造和減材制造，在兩種技術(shù)的結(jié)合作用下會(huì)有效克服各自的生產(chǎn)局限，提高資源利用率，并在資源緊缺的社會(huì)背景下來更好的促進(jìn)我國工業(yè)生產(chǎn)加工轉(zhuǎn)型，為我國工業(yè)強(qiáng)國的實(shí)現(xiàn)提供支持。

　　通過對(duì)數(shù)控機(jī)床和3D打印一體化制造的研究我們可以預(yù)見未來裝備制造生產(chǎn)加工的發(fā)展方向。數(shù)控機(jī)床和3D打印一體化制造加工方式能夠更好的促進(jìn)未來裝備制造業(yè)的發(fā)展，在這種制造管理方式的作用下能夠提升產(chǎn)品的生產(chǎn)較高效率，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

　　這種一體化的制造方式打破了以往的減法式加工形式，通過減法和加法的配合能夠?qū)⑾鳒p下來的材料重新生產(chǎn)加工，這樣的加工方法不僅節(jié)省了原材料、能源，而且還能夠減少產(chǎn)品加工對(duì)周圍環(huán)境的破壞。由此可以見得，數(shù)控機(jī)床和3D打印一體化制造是一種理想型的綠色加工形式。數(shù)控機(jī)床與3D打印技術(shù)的聯(lián)合使用仍然會(huì)面臨比較多的挑戰(zhàn)，需要研發(fā)人員積極思考、不斷優(yōu)化，從而使得一體化制造技術(shù)更為成熟，加工制造業(yè)的發(fā)展也更加順暢。

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　　作者：姚層林YAOCeng-lin