2　系統(tǒng)組成

經(jīng)濟(jì)型RP系統(tǒng)的核心是以用戶現(xiàn)有的CNC機(jī)床系統(tǒng)來代替RP系統(tǒng)的很大一部分功能，以達(dá)到降低RP設(shè)備投資費(fèi)用的目的。下面以經(jīng)濟(jì)型分層實體制造（LOM）系統(tǒng)為例來具體討論這種經(jīng)濟(jì)型RP系統(tǒng)的組成特點(diǎn)。 #p#分頁標(biāo)題#e#

2.1　機(jī)械系統(tǒng)

經(jīng)濟(jì)型RP系統(tǒng)的機(jī)械部分就是上面所說成形裝置模塊，它包括X－Y－Z運(yùn)動單元（主軸箱、工作臺）、原材料存儲及送進(jìn)機(jī)構(gòu)、熱壓機(jī)構(gòu)、激光切割機(jī)構(gòu)或?qū)Ｓ玫毒咔懈顧C(jī)構(gòu)等。X－Y－Z運(yùn)動單元是CNC機(jī)床已有的，而原材料存儲及送進(jìn)機(jī)構(gòu)、熱壓機(jī)構(gòu)、激光切割機(jī)構(gòu)或?qū)Ｓ玫毒咔懈顧C(jī)構(gòu)等需要專門研制。RP技術(shù)自產(chǎn)生以來，其成形工藝方法已發(fā)展了分層實體制造、光固化成形、粉末燒結(jié)成形、熔積成形和氣相沉積成形等10多種，而數(shù)控機(jī)床的品種也很多，研究分析RP技術(shù)，各種常見工藝方法和各種CNC機(jī)床的可能組合方式及各種組合方式，怎樣盡可能地利用原機(jī)床的運(yùn)動部件，以簡化成形裝置模塊，降低經(jīng)濟(jì)型RP系統(tǒng)的投資費(fèi)用，是研究開發(fā)經(jīng)濟(jì)型RP設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)之一。例如經(jīng)濟(jì)型LOM系統(tǒng)若在立式加工中心機(jī)床上開發(fā)，切割機(jī)構(gòu)就要與主軸相固聯(lián)，而原材料存儲及送進(jìn)機(jī)構(gòu)、熱壓機(jī)構(gòu)需安裝在機(jī)床工作臺上等。

2.2　控制系統(tǒng)

成形機(jī)的輪廓掃描借用了數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的軟硬件資源，而原材料存儲及送進(jìn)機(jī)構(gòu)、熱壓機(jī)構(gòu)的運(yùn)動控制需專門的軟硬件來實現(xiàn)，且必須與CNC數(shù)控系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)。

2.3　軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)包括幾何建模和信息處理兩部分。幾何建模軟件與一般的RP系統(tǒng)要求完全相同。對切片處理軟件有兩類:一是將CAD三維造型文件處理成STL文件格式，然后切片處理成快速成形設(shè)備所需的輸入數(shù)據(jù)。二是直接從CAD文件中切出一系列層片輪廓數(shù)據(jù)，作為成形機(jī)的輸入數(shù)據(jù)［3］。而經(jīng)濟(jì)型RP系統(tǒng)的成形控制模塊是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)能接受的文件格式是NC代碼，因此我們只能采用CAD直接切片處理的方法，來產(chǎn)生準(zhǔn)確的切片輪廓數(shù)據(jù)，以便自動編程用。另外，需要指出的是，自動編程及后置處理所生成的NC代碼必須包含有，與控制原材料存儲及送進(jìn)機(jī)構(gòu)、熱壓機(jī)構(gòu)運(yùn)動的，單板機(jī)相協(xié)調(diào)的控制信號，以滿足機(jī)床數(shù)控裝置與單板機(jī)協(xié)同工作的需要。

2.4　通訊系統(tǒng)

用微機(jī)作為三維CAD造型及自動編程模塊，微機(jī)可直接通過R232C或R422口與機(jī)床及成形裝置通訊;用工作站作為三維CAD造型及自動編程模塊，可通過局域網(wǎng)實現(xiàn)與微機(jī)的通訊，再通過串行口實現(xiàn)與機(jī)床及成形裝置的通訊，對有MAP接口的機(jī)床，可直接與工作站進(jìn)行信息傳輸;當(dāng)三維CAD造型及自動編程模塊與數(shù)控機(jī)床、成形裝置遠(yuǎn)距離相隔時，還可利用廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)及公用電話網(wǎng)通過調(diào)制解調(diào)的方式，來實現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊。

3　經(jīng)濟(jì)型RP系統(tǒng)的特點(diǎn)與社會經(jīng)濟(jì)意義

   經(jīng)濟(jì)型RP系統(tǒng)的特色與創(chuàng)新之處在于，本系統(tǒng)利用現(xiàn)有的2.5軸以上聯(lián)動功能的數(shù)控機(jī)床作成形控制模塊，而且盡可能地利用原機(jī)床的運(yùn)動部件來構(gòu)造成形裝置模塊，使控制精度大大超過現(xiàn)有的快速成形設(shè)備；利用CAD直接法去提取快速成形系統(tǒng)所需要的驅(qū)動數(shù)據(jù)作為快速成形系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并利用數(shù)控機(jī)床的編程語言作為控制語言;本系統(tǒng)可通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)如局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、甚至公用電話網(wǎng)來實現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊，這大大方便了許多不具備配套的數(shù)控機(jī)床、工作站或高檔微機(jī)等設(shè)備和產(chǎn)品設(shè)計能力的用戶，也為廠校、廠所聯(lián)合創(chuàng)造了條件。

這種經(jīng)濟(jì)型的RP系統(tǒng)的研究與開發(fā)，國內(nèi)外還未見過，國內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)或開發(fā)商一種是研究開發(fā)完整的快速成形系統(tǒng)，但它們的市場價格昂貴。另一種是研究開發(fā)概念制模機(jī)以降低其市場價格，目前國外已有商品化的設(shè)備，但這種概念制模機(jī)，以降低原型的制造精度為代價，來達(dá)到降低成本的目的，同時這些產(chǎn)品的工藝都是基于噴射成形，噴粘接劑和噴（擠）熱塑性材料，這也使其使用范圍受到很大的限制［4］。

我們研究的經(jīng)濟(jì)型RP系統(tǒng)（以LOM系統(tǒng)為例）其市場售價估計是非經(jīng)濟(jì)型系統(tǒng)的5%，比概念制模機(jī)的成本也低得多，且其數(shù)控機(jī)床還可進(jìn)行數(shù)控加工，提高了設(shè)備利用率。更為重要的是這種經(jīng)濟(jì)型RP系統(tǒng)的開發(fā)將降低RP技術(shù)的應(yīng)用難度，將大大加快RP技術(shù)的推廣，因為它在CAD造型及數(shù)控自動編程上與CNC機(jī)床的工作過程是完全相同的，而CNC機(jī)床在我國企業(yè)中的占有率和CNC技術(shù)的普及程度與RP技術(shù)相比要高得多。因此經(jīng)濟(jì)型RP技術(shù)的研究開發(fā)，非常適合我國的國情，為快速成形技術(shù)在我國制造企業(yè)的廣泛應(yīng)用開辟了新的途徑。目前我們在山西省青年科學(xué)基金的資助下，正在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型分層實體制造（LOM）系統(tǒng)的研究開發(fā)工作，已取得階段性成果。#p#分頁標(biāo)題#e#