一、前言 {%*,KB>b
快速成型技術(shù)是20世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來的一項高新技術(shù)[1]。它不僅在制造原理上與傳統(tǒng)方法全然不同，更重要的是在目前制造策略以市場響應(yīng)速度為第一的方針狀況下，可以縮短市場開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，提高企業(yè)的競爭力。 ' gI q_t|^
快速成型技術(shù)具有以下優(yōu)點：（1）技術(shù)集成度高，整個生產(chǎn)過程數(shù)字化；（2）制造成本與產(chǎn)品的復(fù)雜程度無關(guān)；（3）產(chǎn)品的單價幾乎與批量無關(guān)；（4）綠色的加工技術(shù)。以累加思想實現(xiàn)零件制作的快速成型技術(shù)是制造技術(shù)領(lǐng)域的一項重大突破，其理論、工藝的完善以及精度的提高等，對快速成型技術(shù)的普及和應(yīng)用有著極其重要的影響。 zuwlVn
成型加工過程中，必須保證一定的制作精度和表面質(zhì)量，影響制件精度的因素是多方面的[2]。對成型加工精度的影響因素及改進措施的研究，對快速成型技術(shù)的發(fā)展和普及應(yīng)用具有重要的意義[3,4]。本文試驗所采用的快速成型設(shè)備是AFS快速成型機。 . _Bejh
二、數(shù)據(jù)處理誤差 r3*0`Rup
2.1格式轉(zhuǎn)換誤差 |wZcVc t~
CAD模型的STL格式轉(zhuǎn)換即是用三角形面片逼近實際模型表面，轉(zhuǎn)換為所謂的事實上的標(biāo)準(zhǔn)文件格式。STL文件的精度等級不同，所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換誤差也不同。STL文件的精度是指用STL格式擬合最大允許誤差。實際上，如果原幾何模型完全由直邊組成，則STL格式擬合絕對準(zhǔn)確，沒有任何誤差；否則，存在擬合誤差。例如同一個圓分別使用4個及6個三角形的STL格式表示，如圖1所示。 q# $A l
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由此可見，精度要求越高，三角形面片的數(shù)目越多，它所表示的模型與實際模型就越逼近，但與此同時，STL文件數(shù)據(jù)量也將劇增，加大了后續(xù)數(shù)據(jù)處理的運算量。另外，三角形面片也會隨精度提高而變小，在模型的細節(jié)部位會出現(xiàn)大量極為細小的三角形面片，增大數(shù)據(jù)處理的難度。而且在數(shù)據(jù)處理過程中常常產(chǎn)生致命的錯誤。因此，較好的方法是根據(jù)工藝條件和制件的精度要求選擇適當(dāng)?shù)腟TL格式精度。 >+ul LQqe
2.1 分層切片誤差 Q/xT>cU d
將CAD模型進行STL轉(zhuǎn)換后，接著便要對其進行分層處理。分層是用一簇平行平面沿某一設(shè)定方向與STL模型求截交線得到輪廓信息。以半徑為 的球體為例，如圖2a所示，從中截出特定的一段，設(shè)其STL格式為圖2b所示，這時其頂面和底面是距球心高度分別為 、 的兩個圓，設(shè)其半徑分別 、 。 >{C=\F#*L
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三、設(shè)備誤差 `7 [z% cuK
3.1 托板 方向運動誤差 tJ;< =.n
托板 方向運動誤差直接影響堆積過程中層厚精度，最終導(dǎo)致Z方向產(chǎn)生尺寸誤差，而托板在垂直面內(nèi)的運動直線度誤差，宏觀上產(chǎn)生制件的形狀、位置誤差，微觀上導(dǎo)致粗糙度值增大。因此，托板 方向系統(tǒng)要選用精密導(dǎo)軌、滾珠絲杠、伺服控制系統(tǒng)來提高 方向的運動精度。 <b !nI
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3.2 X-Y方向同步帶變形誤差 ~PAF2
X-Y掃描系統(tǒng)采用X-Y二維運動工作臺，由步進電機驅(qū)動齒形同步帶并帶動光頭運動。在定位時，由于同步帶的變形，會影響定位的精度，常用的方法是通過設(shè)定位置補償系數(shù)來減小其影響。為了考察其影響結(jié)果，我們在AFS快速成型機上加工制件，分別在采用補償系數(shù)和未采用補償系數(shù)兩種情況下作了實驗。 p~Di \AQ/
下表即為采用補償系數(shù)和未采用補償系數(shù)時所測得的制件的實際尺寸值，制件的名義尺寸分別為2，5，10，15，20，25mm，所使用的光斑補償直徑分別為1.0mm和1.1mm。
（注：表中帶有+號表明設(shè)定了同步帶變形補償值，其中同步帶的X方向的補償系數(shù)為1.017，Y方向的補償系數(shù)為1.022。） )RG@D\t
