分層實(shí)體制造快速成型技術(shù)(編輯修改稿)
2024-08-09 21:44 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 個(gè)層片仍具有三維幾何特征，不能用二維數(shù)據(jù)進(jìn)行精確描述，因而在生成數(shù)控程序方面，將由簡(jiǎn)單的兩坐標(biāo)數(shù)控加工問題轉(zhuǎn)變?yōu)楸容^復(fù)雜的四坐標(biāo)或五坐標(biāo)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?yàn)閷?duì)于激光切割系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，需要激光加工頭能繞X和Y軸擺動(dòng)，以便沿輪廓曲線進(jìn)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(gè)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(duì)三維CAD模型或STL格式化模型進(jìn)行切片處理，將各層的數(shù)據(jù)存貯在相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件中，計(jì)算機(jī)順序調(diào)用各層的數(shù)據(jù)至數(shù)控卡，控制成型機(jī)完成原型的制作。這種分層方法比較簡(jiǎn)單，但紙厚的累積誤差導(dǎo)致成型件Z向尺寸精度無(wú)法控制。如果安裝Z方向高度實(shí)時(shí)檢測(cè)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(yīng)高度處的截面輪廓，因?yàn)樵诩庸み^程中，為了滿足高度的要求，對(duì)于某些層片數(shù)據(jù)將不會(huì)加工。②實(shí)時(shí)測(cè)厚，實(shí)時(shí)分層。對(duì)升降工作臺(tái)采用閉環(huán)控制，根據(jù)成型件當(dāng)前層的實(shí)測(cè)高度，對(duì)CAD模型或STL模型進(jìn)行實(shí)時(shí)分層，以獲取相應(yīng)截面的數(shù)據(jù)。這不僅能較真實(shí)地反映模型相應(yīng)高度處的截面輪廓，而且可以消除紙厚的累積誤差對(duì)零件Z向尺寸精度的影響[5]。另外，對(duì)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(yīng)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(dòng)調(diào)整分層厚度。但這種自適應(yīng)切片方法對(duì)LOM工藝來(lái)說(shuō)不適合，因?yàn)長(zhǎng)OM工藝的成型材料為固定厚度的紙。 光路系統(tǒng)偏差對(duì)成型精度的影響圖3中，5與6表示聚焦凸鏡上有兩個(gè)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(dāng)激光頭在原點(diǎn)O處時(shí)激光照射在凸鏡上的位置，而光斑6為激光頭運(yùn)動(dòng)到成型空間與原點(diǎn)成對(duì)角的另一點(diǎn)D處(如400mm600rnm坐標(biāo)處)時(shí)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(dāng)激光頭分別位于O、D兩點(diǎn)時(shí)，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(lái)表示光路系統(tǒng)偏移所引起的誤差。實(shí)際上，只要激光束在聚焦鏡上不重合，就會(huì)同時(shí)引起X、Y兩個(gè)方向的尺寸和形狀誤差。激光光斑在聚焦鏡上不重合還會(huì)使聚焦后的焦點(diǎn)不在同一個(gè)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(huì)使激光切割點(diǎn)處的光斑直徑大小發(fā)生變化，這必然會(huì)降低切口的精度，因而影響成型零件
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