izvestswsuИзвестия Юго-Западного государственного университетаProceedings of the Southwest State University2223-15602686-6757ЮЗГУ10.21869/2223-1560-2019-23-5-23-34izvestswsu-623Research ArticleМашиностроение и машиноведениеMechanical engineering and machine scienceМеханизмы управления погрешностью аддитивного формообразования с применением устройств с гибридной компоновкойControl Mechanisms of Additive Shaping Error with the Use of Hybrid Design DevicesГречухинА. Н.GrechukhinA. N.

Гречухин Александр Николаевич - кандидат технических наук, доцент кафедры машиностроительных технологий и оборудования.

ул. 50 лет Октября, 94, Курск, 305040.

Alexander N. Grechukhin - Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor, Machine Building and Equipment Department.

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040.

agrechuhin@mail.ruКуцВ. В.KutsV. V.

Куц Вадим Васильевич - доктор технических наук, доцент, профессор кафедры машиностроительных технологий и оборудования.

ул. 50 лет Октября, 94, Курск, 305040.

Vadim V. Kuts - Dr. of Sci. (Engineering), Associate Professor, Machine Building and Equipment Department.

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040.

kuc-vadim@yandex.ruОлешицкийА. В.OleshitskyA. V.

Олешицкий Алексей Вячеславович – магистрант.

ул. 50 лет Октября, 94, Курск, 305040.

Alexey V. Oleshitsky – Undergraduate.

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040.

oav46@yandex.ruРазумовМ. С.RazumovM. S.

Разумов Михаил Сергеевич - кандидат технических наук, доцент кафедры машиностроительных технологий и оборудования.

ул. 50 лет Октября, 94, Курск, 305040.

Michael S. Razumov - Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor, Machine-Building Technologies and Equipment Department.

50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040.

mika_1984_@mail.ruЮго-Западный государственный университетSouthwest State University2019131220192352334Copyright © Гречухин А.Н., Куц В.В., Олешицкий А.В., Разумов М.С., 20192019Гречухин А.Н., Куц В.В., Олешицкий А.В., Разумов М.С.Grechukhin A.N., Kuts V.V., Oleshitsky A.V., Razumov M.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestswsu.elpub.ru/jour/article/view/623Цель исследования

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

Методы

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

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

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

 

 

Purpose of research

Purpose of research. The study is aimed at improving the accuracy of shaping the surface layer of mechanical engineering products by additive methods.

Methods

Methods. Shaping of parts surfaces by additive methods is characterized by high values of shaping error (approximation.)To reduce this error it is necessary to ensure the orientation of the surface at which the normal at the point of the surface being shaped will coincide with the axis of the final link of the shape-generating system. To ensure the orientation of the surface being shaped, the use of equipment for additive shaping with a hybrid design is proposed.

Results

Results.The model of shape-generating system of the equipment for additive shaping with hybrid design has been developed. The problem of parametric synthesis of hybrid design technological equipment for additive shaping has been solved, as a result of which the necessary shaping capabilities of the equipment have been provided. The calculation method of kinematic error of additive shaping has been developed, which allows you to choose such engine and driver of additive equipment that wiil make it possible to obtain the necessary accuracy of shaping.

Conclusion

Conclusion.The developed technique allows us to solve the problem of parametric synthesis of hybrid design technological equipment based on the condition of providing a given value of the kinematic component of additive shaping error.

аддитивные технологиипослойный синтезформообразованиепогрешностьadditive technologieslayer-by-layer synthesisshapingerrorИсследование выполнено при финансовой поддержке Гранта Президента Российской Федерации для молодых ученых МК-6406.2018.8.The study was supported by the Grant of the President of the Russian Federation for young scientists MK-6406.2018.8.ReferencesBurns M. Automated Fabrication: Improving Productivity in Manufacturing. Englewood Cliffs, N.J., USA: PTR Prentice Hall, 1993. 369 pp.Burns M. Automated Fabrication: Improving Productivity in Manufacturing. Englewood Cliffs. N.J. USA: PTR Prentice Hall, 1993, 369 pp.Сапрыкин А.А. Повышение производительности процесса селективного лазерного спекания при изготовлении прототипов: дис... канд. техн. наук: 05.03.01. Юрга: Томский политехнический университет, 2006.Saprykin A. A. Povyshenie proizvoditel'nosti protsessa selektivnogo lazernogo spekaniya pri izgotovlenii prototipov [Increasing the productivity of the process of selective laser sintering in the manufacture of prototypes] Diss. kand. tekhn. nauk. Yurga, 2006, p. 153 (In Russ.).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.Kuts V. V., Razumov M. S., Grechukhin A. N., Bychkova N. A. Improving the quality of additive methods for forming the surfaces of odd-shaped parts with the application of parallel kinematics mechanisms. International Journal of Applied Engineering Research, 2016, vol. 11, no. 24, pp. 11832-11835.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.Dobroskok V L, Abdurayimov L. N., Chernyshov S. I. Ratsional'naya orientatsiya izdelii pri ikh posloinom formoobrazovanii na baze iskhodnoi triangulyatsionnoi 3d modeli [Rational orientation of products with their layer-by-layer shaping on the basis of the original triangulation 3d model]. Uchenye zapiski Krymskogo inzhenerno-pedagogicheskogo universiteta = Scientific notes of the Crimean Engineering and Pedagogical University, 2010, no. 24, pp. 13-21 (In Russ.).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.Singhal S. K., Pandey A. P., Pandey P. M. and Nagpal A. K. Optimum part deposition orientation in stereolithography. Computer-Aided Design & Applications, 2005, vol. 2, pp. 319–328.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.Hong S. Byun, Kwan H. Lee. Determination of optimal build direction in rapid prototyping with variable slicing. Int. J. Adv. Manuf. Technol, 2006, no. 28, pp. 307–313.Hong S. Byun, Kwan H. Lee Optimal part orientation of rapid prototyping using a genetic algorithm // Computers & Industrial Engineering. 2004. P. 426–431.Hong S. Byun, Kwan H. Lee. Optimal part orientation of rapid prototyping using a genetic algorithm. Computers & Industrial Engineering, 2004, pp. 426–431.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.Kim J Y, Lee K and 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, pp. 356-366.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.Lan P. T., Chou S., Chent Y., Gemmill L. D. Determining fabrication orientations for rapid prototyping with stereolithography apparatus. Computer-Aided Design, 1997, no. 29, pp. 53– 62.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.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, pp 110–116.Егоров И. Н. Позиционно-силовое управление робототехническими и мехатронными устройствами. Владимир, 2010. 243 c.Egorov I. N. Pozitsionno-silovoe upravlenie robototekhnicheskimi i mekhatronnymi ustroistvami [Position-force control of robotic and mechatronic devices]. Vladimir, 2010, 243 p. (In Russ.).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.Grechukhin A. N., Kuts V. V., Razumov M. S. Upravlenie prostranstvennoi orientatsiei uzlov robota v protsesse additivnogo formoobrazovaniya izdelii [Control of spatial orientation of robot units in the process of additive forming of products]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Bulletin of Voronezh State Technical University, 2018, no. 4, pp. 122-129 (In Russ.).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.Grechukhin A. N., Kuts V. V., Razumov M. S. Eksperimental'noe opredelenie parametrov poperechnogo secheniya edinichnogo sloya pri additivnom formoobrazovanii izdelii [Experimental determination of the cross-section parameters of a single layer in the additive forming products]. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki = News of Tula State University. Technical science, 2018, no. 10, pp. 264-270 (In Russ.).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.Grechukhin A. N., Kuts V. V., Olesnicki A. V., Simon J. E. Proektirovanie tekhnologicheskogo oborudovaniya dlya additivnogo formoobrazovaniya s gibridnoi komponovkoi [Design of technological equipment for additive shaping with hybrid layout]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Bulletin of the Voronezh State Technical University, 2019, vol. 15, no. 4, pp. 111-118 (In Russ.).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.Grechukhin A. N., Kuts V. V., Razumov M. S. Reshenie zadachi approksimatsii krivolineinykh poverkhnostei sloyami s postoyannym i peremennym secheniem pri formoobrazovanii additivnymi metodami [Solution of the problem of approximation of curvilinear surfaces by layers with constant and variable cross-section at forming by additive methods]. Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Bulletin of the Bryansk State Technical University, 2019, no. 3 (76), pp. 38-40 (In Russ.).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.Grechukhin A. N.., Kuts V. V., Razumov M. S., Vanin I. V. Dinamicheskoe upravlenie protsessom additivnogo formoobrazovaniya s primeneniem 5-koordinatnogo tekhnologicheskogo oborudovaniya [Dynamic Management of Additive Shaping Process with the Use of 5-Coordinate Processing Equipment]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta = Proceedings of the Southwest State University, 2019, vol. 23, no. 1, pp. 9-20 (In Russ.). https://doi.org/10.21869/2223-1560-2019-23-1-9-20.Лашнев С.И., Борисов А.Н., Емельянов С.Г. Геометрическая теория формирования поверхностей режущими инструментами / Курск. гос. техн. ун-т. Курск, 1997. 391с.Lashnev S. I., Borisov A. N., Emelyanov S. G. Geometricheskaya teoriya formirovaniya poverkhnostei rezhushchimi instrumentami [Geometric theory of surface formation by cutting tools]. Kursk, 1997, 391 p. (In Russ.).Куц В.В. Методология предпроектных исследований специализированных металлорежущих систем: дис. ..д-ра техн. наук. Курск, 2012. 366 с.Kuts V. V. Metodologiya predproektnykh issledovanii spetsializirovannykh metallorezhushchikh sistem [Methodology of pre-project studies of specialized metal-cutting systems] Diss. dokt. tehn. nauk. Kursk, 2012, p. 366 (In Russ.).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.Grechishnikov V. A., Kuts V. V., Razumov M. S. et al. Opredelenie pogreshnosti formy detali pri formoobrazovanii planetarnym mekhanizmom metodami geometricheskoi teorii rezaniya [Determination of the error in the shape of a part shaping by a planetary mechanism using the methods of geometric cutting theory], STIN = STIN. 2017, no.4, pp. 24-26 (In Russ.).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.Grechishnikov V. A., Romanov V. B., Pivkin P. M. Errors in shaping by a planetary mechanism. Russian Engineering Research, 2017, vol. 37, no. 9, pp. 824-826.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.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 226, 2018, pp. 010-021.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.Grechukhin A.N, Kuts V.V, Razumov M.S. Ways to reduce the error of additive methods of forming MATEC Web of Conferences, 2018, vol. 226, pp. 023-029.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.Grechukhin A N, Kudelina D V, Razumov M. S. at al. Development of information-analytical system for technological requests monitoring, taking intoaccount regional specifics. International Conference on Actual Issues of Mechanical Engineering, 157, pp. 198-202.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.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, 2019, Series 1210, pp. 1210-1220.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.