分層實體制造快速成型技術(編輯修改稿)
2025-08-09 21:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 個層片仍具有三維幾何特征，不能用二維數(shù)據(jù)進行精確描述，因而在生成數(shù)控程序方面，將由簡單的兩坐標數(shù)控加工問題轉變?yōu)楸容^復雜的四坐標或五坐標數(shù)控加工問題；(2)具體的工藝難于保證層片厚度方向的輪廓形狀，因為對于激光切割系統(tǒng)來說，需要激光加工頭能繞X和Y軸擺動，以便沿輪廓曲線進行切割。因此，每一層片只能用直壁層片近似，用二維特征截面近似代替整個層片的幾何輪廓信息。LOM成型工藝中，有以下兩種分層方法：①定層厚分層。根據(jù)所選定的分層厚度(一般為紙的名義厚度)一次性對三維CAD模型或STL格式化模型進行切片處理，將各層的數(shù)據(jù)存貯在相應的數(shù)據(jù)文件中，計算機順序調(diào)用各層的數(shù)據(jù)至數(shù)控卡，控制成型機完成原型的制作。這種分層方法比較簡單，但紙厚的累積誤差導致成型件Z向尺寸精度無法控制。如果安裝Z方向高度實時檢測反饋控制系統(tǒng)，雖然能控制成型件最終的Z向尺寸，但又不能保證成型件每一高度處的截面輪廓完全符合CAD模型或STL模型相應高度處的截面輪廓，因為在加工過程中，為了滿足高度的要求，對于某些層片數(shù)據(jù)將不會加工。②實時測厚，實時分層。對升降工作臺采用閉環(huán)控制，根據(jù)成型件當前層的實測高度，對CAD模型或STL模型進行實時分層，以獲取相應截面的數(shù)據(jù)。這不僅能較真實地反映模型相應高度處的截面輪廓，而且可以消除紙厚的累積誤差對零件Z向尺寸精度的影響[5]。另外，對于某些快速成型工藝如FDM工藝等，還可采用變層厚分層(又稱自適應切片方法)，即根據(jù)CAD模型的表面幾何信息(曲率和斜率)及給定的誤差要求自動調(diào)整分層厚度。但這種自適應切片方法對LOM工藝來說不適合，因為LOM工藝的成型材料為固定厚度的紙。 光路系統(tǒng)偏差對成型精度的影響圖3中，5與6表示聚焦凸鏡上有兩個激光光斑，A向表示沿Z軸自下而上觀察所得。假定光斑5為當激光頭在原點O處時激光照射在凸鏡上的位置，而光斑6為激光頭運動到成型空間與原點成對角的另一點D處(如400mm600rnm坐標處)時激光照射在凸鏡上的位置。這表明在掃描加工范圍內(nèi)光路系統(tǒng)有偏差，因而當激光頭分別位于O、D兩點時，激光束經(jīng)過傳輸后在聚焦鏡上的位置并不重合在一起，而且它們也并沒有位于聚焦鏡的中心位置。這樣，必將引起成型零件的尺寸誤差，用圖4所示的Y方向尺寸誤差Δ及X方向平面不平行度d來表示光路系統(tǒng)偏移所引起的誤差。實際上，只要激光束在聚焦鏡上不重合，就會同時引起X、Y兩個方向的尺寸和形狀誤差。激光光斑在聚焦鏡上不重合還會使聚焦后的焦點不在同一個水平面內(nèi)，即形成的焦平面為曲面形狀，這樣，在零件的掃描加工范圍內(nèi)會使激光切割點處的光斑直徑大小發(fā)生變化，這必然會降低切口的精度，因而影響成型零件
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