近年来,随着科学技术的不断进步与发展,在航空、医疗、生活等领域,3D打印的应用越来越广泛,对3D打印的加工制造质量要求也越来越高。增减材复合加工技术可以实现三维复杂几何特征的精密制造,而具备这一技术的复合加工机床则成为该领域研究的关键。为此,本课题对熔融增材与铣削减材复合加工机床的整体结构设计和装配展开研究,并对增材制造及增减材复合加工的工艺进行了试验研究,主要研究内容如下:首先,确定了熔融增材与铣削减材复合加工机床的基本技术参数,结合传统机床的设计思路与实际操作的可行性制定总体设计方案,并完成机床各部分的具体选型与计算。其次,利用三维软件对3D打印与铣削复合加工机床进行实体建模,并利用ABAQUS对机床关键零件和整体进行有限元分析,优化了设计方案,构建了3D打印与铣削复合加工机床。然后,针对PLA材料的3D打印参数优化试验分析。通过对PLA材料进行3D打印的单因素试验和正交试验研究,并对试验数据的综合分析可以得到,最优的打印参数分别为层厚0.3mm,打印速度20mm/s,温度200℃,验证了所研发的机床。最后,针对软化点温度较高的PEEK材料,进行3D打印和铣削的试验研究,并对试验数据进行综合分析,得到最优的3D打印参数分别为层厚0.3mm,打印速度15mm/s,温度360℃。通过采用合理的铣削参数:铣削速度50mm/s、进给量0.4mm/r、铣削深度2mm,尺寸误差为0.34%,表面粗糙度为Ra1.675μm。实现了PEEK材料高效率、高精度的3D打印和铣削的复合加工。本研究对医疗用类PEEK材料人工骨个性化定制中采用熔融增材与铣削减材的复合加工,提供了一定的参考依据和研究基础。