增减材复合加工制造,是一种将增材制造和减材制造合二为一的复合加工制造方法,克服了一般增材制造出现的尺寸精度低、产品机械性能差等缺陷。它用途广泛,既可以是“从无到有”的产品生成,生成出比3D打印质量更好的产品,也可以用于修复零件,在原有的破损零件上进行增减材加工,修补破损零件,降低维修成本。然而,市面上的CAD/CAM软件无法针对本文研究的大刚度、高柔性、广包络范围的柔性增减材复合加工机床进行工艺规划,为了解决这一问题,本文开发了基于UG的增减材复合加工工艺系统并且研究了该系统对破损零件的修复过程。首先,本文分析了增减材复合加工工艺系统所需要的功能以及相应的功能模块,介绍了逆向成型子系统和研制的增减材一体化复合加工系统,讨论了增材和减材两者之间的相互作用机理以及对零件修复的影响。然后,深入研究了增减材再制造路径规划的实现过程。通过三维扫描仪对破损零件进行扫描获得包含位置信息的点云数据,将数据用Geomagic等软件逆向处理成三维缺损模型,缺损模型与数据库中完整的模型进行布尔运算得到待修补部分模型。为了实现破损零件修复路径的自动化生成,本文在UG环境下开发了增减材复合加工工艺系统,该系统能够对破损零件进行自适应分层、增减材复合加工路径的规划,并通过刀位语句输出到指定文件,用户还可以在界面设置工艺参数。由于机床结构的特殊性,还制作了专用的后置处理器将刀位源文件处理成NC代码。接着,对增材和减材的工艺进行了仿真研究。用有限元软件模拟了增材和减材过程,分析增材和减材在不同路径下对工件的温度以及应力影响,分别得到增材和减材的最佳路径。为了提高加工效率和刀具寿命,两种工艺能够串联起来,本文还模拟了不同温度下的铣削力大小,找到增材后最佳的减材温度。最后,对破损齿条进行了修复路径的规划实验。通过三维扫描仪得到破损零件的点云数据,用逆向处理软件将数据拟合成实体模型,根据设定的参数使用工艺系统对模型进行增减材复合加工的路径规划并输出刀位源文件。随后将刀位源文件导入到UG加工模块模拟走刀过程,最后输出成NC代码。实验成功实现了破损零件路径的规划过程,证明了系统的可行性。