提高分层制造精度方法地研究.pdfVIP

堡蔓坌星塑鎏塑堡查鎏塑堡塞 一 提高分层制造精度方法的研究 易树平 张根保 (重庆大学) ■ 翼本文从分屡快连制追的机理出发分析了三堆型商的分屡制造与三坐标数控加工的原理误差与残舒加 工面积．为提南分屡制造的精度，减少残留加工面积，提出了以三雏型面截交线砖的切线或从弧弦方向切割平 面分屡扳的提高分县制造精度的方法．分析计算表明，在雏持加工时闻基本不变的条件下，本文所提出的提高 分屡制造精度的方法可以有效地降低原理误差，减少残留加工面积，从而大大提高了分层制造零件的精度，是 一种值得推广的新方法． 美蝴 分屡制造．精度，快速幸1i乞激光加工 1．概述 在各种快速制造技术中，基于薄板叠层原理的分层制造是主要工艺方法之一“1。作者之 一曾在文献…中提出了薄板叠层粘接模具结构的新构思，应用分层制造技术快速制造模具的 三维型面。其原理为：对模具的三维型面按一定厚度分层离散，用分层平面截取三维型面， 得到一系列封闭的截交曲线；利用截交曲线编制二维NC加工程序，再利用C02激光器作为光 源快速切割金属薄板，得到一层层的分层薄板轮廓；然后将分层薄板用金属粘接剂及定位销 与模具基体座重叠粘接起来，形成图l所示的台阶状表面的实体；最后经打磨及表面处理得 到具有一定功能及精度的实用模具。可以看出，分层制造的实质是用台阶形表面近似代替原 来的曲线表面来制造零件，因此总是存在一定的误差。 {77 y ＼ 矿 、 膦＼ y j， ，y ～／激f I R o 圈1模具三±隹型面的分层制造圈 2三坐标数控加工的原理误差 }分屡制造的原理误差 与残留加工面积 残留加工面积 一直到前不久，一般零件的三维型面都是用三坐标数控加工中 始利用快速原型制造技术快速制造各种三维实体。但是，这两种方法均存在一定的加工误差。 特别是利用快速原型制造技术生成的零件，由于其固有的“原理误差”的存在，所生成的零 RP技术与快速模具制造 件的精度一般均不很高。’“。为了在花费较小的条件下大幅度提高零件的精度，消除原理误差 是一种可行的办法。本文以典型的三维型面的形成为例着重分析计算三坐标数控加工与分层 制造的理论误差与残留加工面积，以降低此两个指标为目的，提出一种提高分层制造零件精 度的新技术。 2． 三维型面的加工误差与残留加工面积分析 2，1三坐标数控加工 为了分析方便，我们以截面形状为外凸圆弧的三维型面为例进行分析。如图2所示，球 头铣刀的半径为r，被加工三维型面的曲率半径为R。设某一刀的中心位置在以，距型面中 心0的水平距离为X，下～刀在水平方向上进给了距离t。从图中关系可知，前后两刀之间 的残留区域(阴影区曲边三角形fiDE的面积，记为S)即为残留加工面积。而该三角形的高 度AC即为三坐标数控加工的加工误差(亦可称为原理误差)△． 原理误差△l与理论残留加工面积五可按式(1)与(2)计算。 A1=(，+神siI畦-rsi咀一斤 (1) (2) 式中： P_sin_1(等)_sin-l(击) 目：=妄(石一∥) 占，：c。s—t(生!cos