Разработка системы подготовки управляющих программ для 3D принтера

Развитие возможностей и границ применения вычислительной техники для автоматизации проектирования производится большими темпами. Каждый день создаются новые и более современные технологии. Одной из инновационной аддитивной технологии на сегодняшний день является 3D печать. Ежедневно осуществляются большое множество проектов с использованием данной технологии и трудно представить многие отрасли производства без её использования.

Термин 3D-печать имеет несколько синонимов, один из которых достаточно кратко и точно характеризует сущность процесса – «аддитивное производство», то есть производство за счет добавления материала. Термин был придуман не случайно, ибо в этом и состоит основное отличие множественных технологий 3D-печати от привычных методов промышленного производства, получивших в свою очередь название «субтрактивных технологий», то есть «отнимающих». Если при фрезеровке, шлифовке, резке и прочих схожих процедурах лишний материал удаляется с заготовки, то в случае с аддитивным производством материал постепенно добавляется до получения цельной модели.

Для начала следует так же определиться с понятием «управляющая программа», которое используется в названии темы статьи.

Управляющая программа – это совокупность команд, соответствующая некоторому заданному алгоритму функционирования станка по обработке конкретной заготовки. Данные команды хранятся в файле и могут быть загружены в станок для создания детали.

В статье стоит цель усовершенствования методов и способов создания управляющих программ для аддитивных технологий, а именно под технологию 3D печати.

Актуальность темы статьи заключается в следующем:

• -    существует потребность решения задач для изготовления

сложных изделий с использованием 3D печати;

• -    очень часто возникает необходимость снижения времени и

• затрат на изготовление деталей;

• -    данная технология используется во многих отраслях

производства;

• -    существуют перспективы создания аддитивной технологии

пятикоординатной обработки металлических изделий.

В настоящее время общепризнанным фактом является трудность в изготовлении сложной наукоёмкой продукции (кораблей, самолетов, различных типов промышленного оборудования), без использования средств автоматизации. К числу наиболее эффективных технологий, позволяющих решить данные проблемы, относятся CAD/CAM/CAE-системы (системы автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа).

Разработанная система в перспективе позволит решить данные проблемы.

Смыслом создания системы является разработка бесплатной расширяемой в перспективе системы, которая позволит в дальнейшем работать не только с такой аддитивной технологией как 3D печать, но и иметь все возможности и задатки для добавления работы с пятикоординатной обработкой металлических изделий.

Система представляет собой интегрированную среду, которая встраивается в программное средство SolidWorks в панель PropertyManager. Преимуществом данного решения является удобность работы с системой, а так же это позволяет снизить затраты на создание управляющих программ, поскольку исключается необходимость приобретения и установки CAM-систем. Общий алгоритм работы с системой можно представить на рисунке 1.

Рисунок 1 – Общий алгоритм работы системы

На алгоритме рисунка 1 видно, что перед началом работы с системой, требуется запуск программного средства SolidWork. После запуска и открытия данного ПО необходимо открыть готовую или создать вручную деталь, по которой будет формироваться файл управляющей программы.

Далее требуется вызвать разработанную систему через интерфейс панели инструментов. Вызвав систему, происходит считывание информации об имеющихся 3D принтерах и данные препроцессора из XML файла. Данные заносятся в компоненты системы в виде параметров по умолчанию, которые в дальнейшем пользователь сможет изменить.

Проведя данные действия, система предоставляет пользователю выбор параметров обработки детали. В соответствии с заданными параметрами система производит формирование файла CLData, постпроцессирование, формируется и выдается готовая управляющая программа.

Разработанная система представляет собой вкладки в PropertyManager программного средства SolidWork. Всего имеется восемь вкладок, обозначенных как шаги. Пройдя шесть вкладок, пользователь задает параметры формирования управляющей программы и обработки детали.

На рисунке 2 представлен интерфейс работы с системой и задание параметров на втором шаге. На данном шаге пользователь находит габариты детали и сверяет полученный результат средствами графического ядра SolidWorks.

fneeiniaa

Рисунок 2 – Вкладка второго шага работы с системой. Проверка ширины детали (размер детали по оси Y)

На седьмом шаге пользователь подготавливает управляющую программу, путем создания промежуточного файла формата CLData. После этого на восьмом шаге появляется возможность трансляции данных из формата CLData в управляющую программу. В конечном результате при работе с системой получается файл с текстом управляющей программы. Содержание полученного файла представлено на рисунке 3.

^l(Picaso 3D Designer);

м2 %;                 "

N3 G21;

N4 52000;

N5 GO1 X-40.058 ¥12.36 ZO.O

N6 М3;

N7 X-40.058 ¥2.549 ZO.O;

N8 M5;

N9 X-39.858 ¥14.351 ZO. 0;

N10 М3;

Nil X-39.858 ¥-1.283 ZO.O;

N12 M5;

N13 X-39. 7 58 ¥-3.041 ZO. 0;

N14 М3;

N15 X-39.758 ¥15.096 ZO.O;

N16 M5;

N22594	М3;
N22595	Х48.742	¥5. 362 Z5. 0;
N22596	М5;
N22597	Х48.842	Y6. 304 Z5. 0;
N22598	М3;
N22599	Х48.842	¥12. 789 Z5. 0;
N22600	М5;
N22601	Х48.942	¥11. 396 Z5. 0;
N22602	м3;
N22603	Х48.942	¥7. 68 Z5. 0;
N22604	М5;
N22605	мзо
Ж;

Рисунок 3 - Содержимое созданной управляющей программы

В результате проведенной работы была достигнута поставленная цель, заключавшаяся в усовершенствовании методов и способов создания управляющих программ для аддитивных технологий.

Разработанное программное средство позволяет осуществлять:

• -     поиск габаритов детали;

• -    выбор параметров обработки детали;

• -    обработку детали по заданным параметрам;

• -    создание и модификацию данных постпроцессора;

• -    формирование управляющих программ по заданным критериям,

не требуя дополнительного ПО (его установки и приобретения) в виде CAM-систем;

• -    создание системой управляющих программ под любой 3D

принтер.

Система имеет все задатки для дальнейшего развития и добавления функционала. Одной из функциональной возможности, которая может быть добавлена в дальнейшем, является возможность по работе с аддитивной технологией по пятикоординатной обработке металлических изделий. Кроме того, помимо работы с аддитивной технологией, имеются задатки для добавления функционала по работе с субтрактивными технологиями.