Механизмы управления погрешностью аддитивного формообразования с применением устройств с гибридной компоновкой

Цель исследования. Исследование посвящено повышению точности формирования поверхностного слоя изделий машиностроения аддитивными методами.

Методы. Формообразование поверхностей деталей аддитивными методами характеризуется высокими значениями величины погрешности формообразования (аппроксимации), для снижения величины которой необходимо обеспечить ориентацию поверхности, при которой нормаль в точке формообразуемой поверхности будет совпадать с осью конечного звена формообразующей системы. Для обеспечения ориентации формообразуемой поверхности предложено применение оборудования для аддитивного формообразования с гибридной компоновкой.

Результаты. Разработана модель формообразующей системы оборудования для аддитивного формообразования с гибридной компоновкой. Решена задача параметрического синтеза технологического оборудования для аддитивного формообразования с гибридной компоновкой, в результате которой были обеспечены необходимые формообразующие возможности оборудования. Разработана методика расчета кинематической погрешности аддитивного формообразования, позволяющая подобрать такие двигатель и драйвер аддитивного оборудования, которые позволят получить необходимую точность формообразования.

Заключение. Разработанная методика позволяет решить задачу параметрического синтеза технологического оборудования с гибридной компоновкой из условия обеспечения заданной величины кинематической составляющей погрешности аддитивного формообразования.

1. Burns M. Automated Fabrication: Improving Productivity in Manufacturing. Englewood Cliffs, N.J., USA: PTR Prentice Hall, 1993. 369 pp.

2. Сапрыкин А.А. Повышение производительности процесса селективного лазерного спекания при изготовлении прототипов: дис... канд. техн. наук: 05.03.01. Юрга: Томский политехнический университет, 2006.

3. Improving the quality of additive methods for forming the surfaces of odd-shaped parts with the application of parallel kinematics mechanisms / V.V. Kuts, M.S. Razumov, A.N. Grechukhin, N.A. Bychkova // International Journal of Applied Engineering Research. 2016. Vol. 11, no. 24. P. 11832-11835.

4. Доброскок В.Л., Абдурайимов Л.Н., Чернышов С.И. Рациональная ориентация изделий при их послойном формообразовании на базе исходной триангуляционной 3d модели // Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. 2010. № 24. С. 13-21.

5. Optimum part deposition orientation in stereolithography / S. K. Singhal, A. P. Pandey, P. M. Pandey, A. K. Nagpal // Computer-Aided Design & Applications. 2005. Vol. 2. No. 1–4. P. 319–328.

6. Hong S. Byun, Kwan H. Lee Determination of optimal build direction in rapid prototyping with variable slicing // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2006. №. 28. P. 307–313.

7. Hong S. Byun, Kwan H. Lee Optimal part orientation of rapid prototyping using a genetic algorithm // Computers & Industrial Engineering. 2004. P. 426–431.

8. Kim J. Y., Lee K., Park J.C. Determination of optimal part orientation in stereolithographic rapid prototyping // Technical Report, Department of Mechanical Design and Production Engineering. Seoul : Seoul National University. 1994.

9. Determining fabrication orientations for rapid prototyping with stereolithography apparatus / P.T. Lan, S. Y. Chou, L. L. Chent, D. Gemmill // Computer-Aided Design. 1997. Vol. 29. No. 1. P. 53– 62.

10. Massod S. H., Rattanawong W., Iovenitti P. A generic algorithm for part orientation system for complex parts in rapid prototyping // J. Mater. Process. Technol. 2003. Vol. 139. № 1–3. P. 110–116.

11. Егоров И. Н. Позиционно-силовое управление робототехническими и мехатронными устройствами. Владимир, 2010. 243 c.

12. Гречухин А.Н., Куц В.В., Разумов М.С. Управление пространственной ориентацией узлов робота в процессе аддитивного формообразования изделий // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2018. Т. 14. № 4. С. 122-129.

13. Гречухин А.Н., Куц В.В., Разумов М.С. Экспериментальное определение параметров поперечного сечения единичного слоя при аддитивном формообразовании изделий // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 10. С. 264-270.

14. Проектирование технологического оборудования для аддитивного формообразования с гибридной компоновкой / А.Н. Гречухин, В.В. Куц, А.В. Олешицкий, Ю.Э. Симонова // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2019. Т. 15. № 4. С. 111-118.

15. Гречухин А.Н., Куц В.В., Разумов М.С. Решение задачи аппроксимации криволинейных поверхностей слоями с постоянным и переменным сечением при формообразовании аддитивными методами // Вестник Брянского государственного технического университета. 2019. № 3 (76). С. 38-40.

16. Динамическое управление процессом аддитивного формообразования с применением 5-координатного технологического оборудования / А.Н. Гречухин, В.В. Куц, М.С. Разумов, И.В. Ванин // Известия Юго-Западного государственного университета. 2019. Т. 23. № 1. С. 9-20. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2019-23-1-9-20.

17. Лашнев С.И., Борисов А.Н., Емельянов С.Г. Геометрическая теория формирования поверхностей режущими инструментами / Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 1997. 391с.

18. Куц В.В. Методология предпроектных исследований специализированных металлорежущих систем: дис. ..д-ра техн. наук. Курск, 2012. 366 с.

19. Определение погрешности формы детали при формообразовании планетарным механизмом методами геометрической теории резания / В.А. Гречишников, В.В. Куц, М.С. Разумов [и др.] // СТИН. 2017. № 4. С. 24-26.

20. Errors in shaping by a planetary mechanism / V.A. Grechishnikov, V.B. Romanov, P.M. Pivkin, V.V. Kuts, M.S. Razumov, A.N. Grechukhin, S.Y. Yurasov // Russian Engineering Research. 2017. Vol. 37. No. 9. Р. 824-826.

21. Grechukhin A.N., Anikutin I.S., Byshkin A.S. Management of space orientation of the end effector of generation of geometry system fiveaxis manufacturing machinery for additive generation of geometry. MATEC Web of Conferences.Volume 226, 7 November 2018, Номер статьи 0100214th International Scientific-Technical Conference "Dynamic of Technical Systems", DTS 2018; Don State Technical University. Rostov-on-Don; Russian Federation; 12 September 2018 до 14 September 2018; Код 141842.

22. Grechukhin A.N., Kuts V.V., Razumov M.S.Ways to reduce the error of additive methods of forming. MATEC Web of Conferences. Volume 226, 7 November 2018, Номер статьи 0100214th International Scientific-Technical Conference "Dynamic of Technical Systems", DTS 2018; Don State Technical University. Rostov-on-Don; Russian Federation; 12 September 2018 до 14 September 2018; Код 141842.

23. Grechukhin A.N., Kudelina D.V., Razumov M.S. Development of informationanalytical system for technological requests monitoring, taking intoaccount regional specifics // International Conference on Actual Issues of Mechanical Engineering. Vol. 157. P. 198-202.

24. Grechukhin A.N., Kuts V.V., Razumov M.S. Calculation of the controlled parameters of the 6-coordinate robot in the process of additive forming of products. Journal of Physics: Conference Series. 2019. 1210 (1). Статья № 012053.