[发明专利]一种多螺旋切片方法

说明书

本发明涉及一种螺旋切片方法，具体涉及一种多螺旋切片方法。解决现有的螺旋打印因切片导致的打印精度及效率低的问题，包括以下步骤：首先切片参数规划，其次，根据规划的切片参数对工件采用螺旋阶梯型切片方式，将待成型工件的三维图在XOY面以C轴和Z轴为参数均匀分成n个扇形区，最后填充得到的各扇形区的工件轮廓，对处理得到的工件轮廓进行扫描路径规划，获得扫描路径；按由起始螺旋层组至结束螺旋层组的顺序输出G代码。该螺旋切片方法配合连续不断的螺旋铺粉、螺旋打印，可实现高效生产。

技术领域

本发明涉及一种螺旋切片方法，具体涉及一种多螺旋切片方法。

背景技术

电子束选区熔化(EBSM)金属增材制造技术采用电子束作为能量源，在高真空环境下通过逐层熔化金属粉末的方式制造实体部件。由于电子束的功率高、材料对电子束能量吸收率高，其制件致密度高、氧含量少、热应力低、不易变形开裂、打印效率高、材料利用率等特点，在医疗、航空航天等领域应用广泛。其的工艺过程为：先在铺粉平面上铺展一层粉末；然后，电子束在计算机的控制下按照切片后截面轮廓的信息进行有选择的熔化，金属粉末在电子束的轰击下被熔化在一起，并与下面已成形的部分粘接，层层堆积，直至整个零件全部熔化完成；最后，去除多余的粉末便得到所需的三维产品。

目前有多种格式文件能够充当CAD与3D打印系统之间的接口界面，但STL 格式文件由于其简单性和CAD建模方法无关性而成为3D打印领域事实上的标准，得到绝大多数3D打印和CAD厂商的支持，因此，基于STL格式文件的切片技术成为3D打印所需的切片数据的主要来源。

基于STL格式文件的切片是指将工件的STL格式的3D模型转化为一系列2D 截面图形，并根据这些图形生成3D打印机的控制指令。切片处理的实质是将几何模型用轮廓线表达，这些轮廓线代表模型在切片层上的边界，它由一系列以Z 轴正方向为法方向的平面与STL格式模型经相交计算所得的交点连接而成。根据这些轮廓线可以确定3D打印成型的路径，并生成3D打印机的控制指令，即生成G代码和M代码。

成型工件由打印材料层层累积而成，因此在加工之前对工件数字模型的切片分层处理就显得尤其重要。其中，切片的厚度会直接影响成型工件的表面精度和加工时间，因而与加工成本密切相关。一般来说，采用较大的切片厚度可以缩短打印时间，但工件表面的“台阶效应”明显，精度较差；采用较小的切片厚度可以提升表面精度，但打印时间会加长，两者之间存在着难以调和的矛盾。

目前已有的3D打印切片方式有等层厚和自适应层厚的处理办法，等层厚的处理办法是用户在打印精度和打印时间之间做出取舍，或者选取一个折衷的层厚参数加工整个工件；自适应变层厚分层技术，可以根据工件表面的变化程度，在打印过程中调整层厚——表面变化较小的地方采用较大的层厚，表面质量可以保证，打印时间也短；而表面变化较大的部分则采用较小的层厚，保证表面质量，牺牲一部分打印时间。自适应层厚兼顾了表面质量和打印时间，是更为合理的分层方法。更先进的，还可以采用较大的固定层厚进行内部结构的加工，就可以进一步减少需要采用小层厚打印的区域，减少打印时间，提高打印效率。即分别采用不同层厚对工件的外表面、辅助支撑、内部支撑进行分层处理。

但是传统的切片方式都是针对于水平铺粉的，即铺粉面、打印面都是水平的。各种切片软件也都是基于以Z轴正方向为法方向的平面进行的。

当采用螺旋打印方式时，因打印面与Z轴正方向不垂直，因此若利用现有的切片方式切片，则会影响打印精度和效率。

发明内容

为了解决现有的螺旋打印因切片导致的打印精度及效率低的问题，本发明提供一种多螺旋切片方法。

本发明的技术方案是提供一种多螺旋切片方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1、切片参数规划：

沿Z轴方向，将待成型工件的三维模型均分为m个螺旋层组；每个螺旋层组的Z向高度对应一个螺距；