Расширение технологических возможностей методов аддитивного формообразования с применением механизмов параллельно-последовательной структуры

Цель исследования. В исследовании рассмотрены вопросы повышения точности аддитивных методов формообразования изделий. Проведен анализ, предложена новая конструкция устройства для формо-образования изделий аддитивными методами на базе механизмов параллельно-последовательной структуры, которая обеспечивает жесткость технологической системы, повышенную точность позиционирования конечного элемента формообразующей системы, расширяя, таким образом, технологические возможности аддитивного формообразования.

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. В статье представлены результаты анализа, направленного на установление существующих конструкций устройств для аддитивного формообразования на базе механизмов параллельно-последовательной структуры, обеспечивающих высокую точность позиционирования конечного звена формообразующей системы.

Результаты. Разработана конструкция устройства для аддитивного формообразования изделий по технологии 3DMP – технологии аддитивного формообразования электрической дугой в среде защитных газов, применение которой обеспечивает высокую точность позиционирования конечного звена формообразующей системы, исключает возможность заклинивания жесткого расходного материала в виде проволоки за счет конструктивного исполнения механизма подачи, который выполнен жестко закрепленным на основании устройства для аддитивного формообразования.

Заключение. Применение разработанной конструкции устройства позволит исключить недостатки существующих устройств для аддитивного формообразования, обеспечить точность позиционирования конечного звена формообразующей системы аддитивного оборудования, исключить возможность заклинивания жесткого расходного материала, расширив, таким образом, область применения аддитивных технологий.

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

2. 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. № 24. P. 11832-11835.

3. 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.

4. 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

5. 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

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

7. 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.

8. Егоров И.Н. Позиционно-силовое управление робототехническими и мехатронными устройствами: монография. Владимир, 2010. 243 с.

9. 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.

10. 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. Nos. 1–4. P. 319–328.

11. 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.

12. 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.

13. 3D дельта-принтер Сарапулов С.Н., Ижутов А.В. патент на полезную модель RUS 186514 17.07.2018.

14. 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.

15. 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. Т. 37. № 9. С. 824-826.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.