Файл: СПбгмту допущен к защите.pdf

56
Рис. 21 Влияние циклических отклонений Z
1.13.12
Влияние ЧПУ 3d принтера и его приводов
Круговая траектория, которая производится двумя линейными осями с ЧПУ, дает информацию о поведении 3d принтера и его приводов. Движение каждой оси является достаточно сложным в связи с тем, что длина хода, скорость и ускорение каждой оси меняются по закону синуса или косинуса при постоянстве скорости подачи на круговой траектории.
1.13.13
Влияние погрешности реверсирования
При наличии осевой погрешности реверсирования в точках реверса будут появляться «переходы». На Рис. 22 показаны типовые погрешности, возникающие вследствие образовавшегося зазора при реверсировании и происходящие в четырех точках с интервалом 90° (от каждой оси), что ведет к появлению четырех секторов с разными центрами. Для нормального зазора на рисунке показана форма, полученная движением обхода против хода часовой стрелки.

57
Рис. 22 Переходы с интервалом 90
о вследствие реверсирования
Рис. 23 Пиковые отклонения с интервалом 90
о вследствие реверсирования
Когда происходит восстановление погрешности реверсирования (или с помощью применения отсчетных линеек с обратной связью, или с помощью применения компенсации реверса в ЧПУ), эффекты задержки времени вызывают пики или «пиковые отклонения» в точках реверса (Рис. 23). Величина этих
«пиковых отклонений» зависит от механического зазора и запаздывания по времени.
Необходимо обратить внимание на то, что «переходы» и «пиковые отклонения» в точках реверса фактически являются искаженными «плоскостями» и будут появляться на обработанных поверхностях, но не проявятся при стандартных проверках точности и повторяемости позиционирования линейной оси, т.к. измерения в соответствии с этими стандартными проверками проводятся только после того, как движение на 3d принтере будет остановлено. На практике и
«пиковые отклонения», и «переходы» могут образоваться совместно с различными

58 по величине значениями. Если дополнительно применяются компенсация погрешности реверсирования и/или компенсация трения, которые не в полной мере компенсируют возникающие погрешности, то могут наблюдаться достаточно сложные формы в точках с интервалом 90°, включая «отрицательные пиковые отклонения» и «отрицательные переходы».
1.13.14
Влияние ускорения осей
Если скорость подачи для круговой траектории увеличивается, то и ускорение осей также увеличивается. Привод оси может вести себя таким образом, в рамках движения уменьшается на более высокой частоте при более высоких скоростях подачи. Это приводит к уменьшению диаметра траектории движения в отличие от номинальной круговой траектории (Рис. 24).
Рис. 24 Влияние ускорения осей. 1-малая контурная подача; 2-средняя контурная подачу; 3- большая контурная подача; 4-точки начала и конца.
Специальные алгоритмы управления 3d принтера (например, контур регулирования по отклонению и интегралу) могут производить окружности большего диаметра, чем номинальные круговые траектории при более высоких скоростях подачи, тем самым компенсируя влияние ускорения соответствующих осей.

59 1.13.15
Влияние вследствие различия динамических погрешностей
Если динамические погрешности по двум осям различны, то круговая траектория преобразуется в эллиптическую. Главные оси располагаются под углами
+45°. В зависимости от направления обхода (по ходу часовой стрелки или против хода часовой стрелки) наибольший диаметр расположен под углом +45° или -4 5 °
(Рис. 25). При увеличении скорости подачи эллиптическое отклонение от круговой траектории соответственно увеличивается.
Рис. 25 Влияние вследствие различия динамических погрешностей

60 2 Глава
2.1 Практическая часть
Изготовление деталей, с последующим контролем геометрических размеров, для определения диапазона точности изготавливаемых изделий, было проведено на 3d принтерах flashforge dreamer и Tevo tarantula.
2.2 Создание 3д модели
Модель из пункта (1.12.1) смоделированная на рисунке (Рис. 26) создавалась в программе КОМПАС-3D, по эскизу и размерам (1.12.1Точность образца-изделия).
Рис. 26 Модель образца-изделия в программе компас-3d
2.3 Настройка печати
Для печати данного образца-изделия был выбран 3д принтер Tevo tarantula и использовался слайсер CURA
(
Рис. 27
)

61
Рис. 27 Обработанная 3д модель в слайсере cura
Модель печаталась ABS пластиком со следующими режимами (

62
Таблица 4 Параметры 3d печати).
Настройки работы с материалом
Температура сопла
230
Температура печати первого слоя
230
Начальная температура печати
220
Конечная температура печати
215
Температура рабочего стола
80
Поток
100%
Величина отката
6,5 мм
Скорость отката
25 мм/s
Минимальное перемещение при откате
0,8 мм
Множитель для линии заполнения
1
Перекрытия заполнения
10%
Перекрытие оболочек
5%
Дистанция окончания заполнения
0,1
Ширина удаляемой оболочки
0,8
Дистанция расширения оболочки
0,8
Охлаждение
Скорость вентилятора
100%
Скорость
Скорость печати
60 мм/s
Скорость заполнения
100 мм/s
Скорость печати внешней стенки
30 мм/s
Скорость перемещения
120 мм/s
Скорость первого слоя
30 мм/s
Параметры слоя

63
Таблица 4 Параметры 3d печати
2.4 Создание 3д модели
Модель из пункта (1.12.2) смоделированная на Рис. 28 создавалась в программе КОМПАС-3D, по чертежу и размерам, указанным в пункте (1.12.2
Точность межосевых расстояний отверстий образца-изделия, отклонение от плоскостности.). Аналогичный процесс и для модели из пункта 1.11.3.
Высота слоя
0,15 мм
Высота первого слоя
0,1 мм
Ширина линии
0,4 мм
Перемещение
Дистанция обхода
0,625 мм
Заполнение
Плотность заполнения
90%
Шаблон заполнения
Линии
Дистанция окончания заполнения
0,1
Процент перекрытия заполнения
10%
Толщина слоя заполнения
0,15
Процент перекрытия оболочек
5
Настройка угла шва
Спрятать шов

64
Рис. 28 Модель образца-изделия
2.5 Настройка печати
Для печати данного образца-изделия был выбран 3д принтер flash forge dreamer и использовался слайсер flashprint, поставляемый с принтером. (Рис. 29)
Рис. 29 Обработанная 3д модель в слайсере flashprint
При печати образца-изделия, был выбран PLA пластик. В слайсере, при настройке печати, был выбран режим печати «сверх точный» (Таблица 5
Автоматические параметры печати). Заполнение модели выбираем 15%, это сильно уменьши время печати по сравнению с большим заполнением, и увеличит точность,

65 так как при большем заполнении печатающая головка совершает мелкие колебания, которые уменьшают точность печати.
Настройки печати для детали из пункта 1.11.3 соответствуют таблице 5, с одним лишь отличием, что для печати верхнего кольца используется левый экструдер и красный PLA пластик, а для нижнего правый с черным PLA пластиком.
Высота слоя
0,08 мм
Количество слоев периметра
3
Заполнение
15%
Шаблон заполнения
Шестигранник
Скорость печати
50 мм/с
Скорость перемещения
70 мм/с
Температура экструдера
210 о
С
Температура платформы
50 о
С
Таблица 5 Автоматические параметры печати
2.6 Контроль образца изделия (из пункта 1.12.1)
2.6.1 Отклонение отверстий d и d1 от круглости
Отклонение от круглости это наибольшее расстояние от точек реального профиля до прилегающей окружности. Частными видами отклонний от круглости являются овальность и огранка Рис. 30

66
Отклонение от круглости Овальность, численно равная отклонению от круглости, определяется по формуле:
D1 =
Где D-наибольший диаметр; d- наименьший диаметр;D1-отклонение от круглости.
2.6.2 Отклонение размеров основания образца изделия
Схема измерения представлены на Рис. 31. Таблица 6 содержит результаты измерений.
Рис. 31 Отклонение размеров основания образца изделия
Рис. 30 . Частные виды отклонения от круглости: а) овальность, б) огранка

67
Номинальная длина, мм
Измерения
L1, мм
L2, мм
L3, мм
L4,мм
100 99,8 101,5 99.95 101,3
Таблица 6 Результаты измерений
2.6.3 Круглость наружной цилиндрической поверхности
Для измерения отклонения от круглости, необходимо измерить проверяемый вал (в данном случае Рис. 32) в нескольких сечениях и выбрать наибольший и наименьший размер, далее разность этих значений будет отклонением от круглости.
Отклонением 3d печати будет наибольший модуль разности номинального диаметра печати и реального профиля.
Рис. 32 Схема измерения наружной цилиндрической поверхности
Таблица 7 Результаты измерения цилиндрической поверхности
Номинальный диаметр
Измерение цилиндрической поверхности
Овальность детали
Наибольшее отклонение от номинального размера dn мм d1, мм d2, мм d1-d2
Dn-d2 70 70,8 69,85 0,95 0,8

68 2.6.4 Плоскостность торцевой поверхности повернутого параллелепипеда
Отклонение от плоскостности (прямолинейности) (Рис. 33) – наибольшее расстояние от точек реальной поверхности
(профиля) до прилегающей плоскости (прямой) в пределах нормируемого участка.
Рис. 33 Отклонение: а) от плоскостности б) от прямолинейности)
Частными случаями отклонения от плоскостности или прямолинейности могут быть выпуклость и вогнутость.
Выпуклость – отклонение от плоскостности (прямолинейности), при котором удаление точек реальной поверхности (профиля) от прилегающей плоскости
(прямой) уменьшается от краев к середине Рис. 34.
Рис. 34 выпуклость-отклонение от а) плоскостности б) прямолинейности
Вогнутость – отклонение от плоскости (прямолинейности) при котором удаление точек реальной поверхности (профиля) от прилегающей плоскости
(прямой) увеличивается от краев к середине (Рис. 35).
Рис. 35 вогнутость-отклонение от а) плоскостности б) прямолинейности

69
Для измерения плоскостности торцевой поверхности, деталь устанавливается базовой поверхностью на поверочную плиту, в данном случае это противоположная плоскость измеряемого параллелепипеда. Измерительный прибор представляет собой индикаторную головку, закрепленную на стойке, которая базируется на поверочную плиту. Измерение происходит согласно схеме, представленной на Рис.
36, на которой показаны точки измерения и проверяемые плоскости.
Рис. 36 Схема измерений плоскостности торцевой поверхности повернутого параллелепипеда
Результаты измерения в таблице Таблица 8.
Измеряемые точки
Номера измеряемых плоскостей
I
II
III
IV измерения в мм
1 0
0 0
0 2
0,06 0,03 0,03
-0,02 3
0,04 0,04
-0,01
-0,02

70
Измеряемые точки
Номера измеряемых плоскостей
I
II
III
IV измерения в мм
4 0,03 0
-0,07 0,02 5
0,1 0,01 0
0,06 6
0,10
-0,02
-0,04 0,06 7
0,04
-0,02
-0,03
-0,07 8
0,05
-0,01
-0,02
-0,06 9
0,04 0
-0,04 0
10 0,1 0,03
-0,09 0,02 11 0,1
-0,05
-0,1 0
12 0,1
-0,06
-0,11
-0,02
Таблица 8 Результаты измерений плоскостности торцевой поверхности повернутого параллелепипеда
По результатам измерений были выявлены отклонения от прямолинейности в приделах базовой длины по точкам 1-6 и 7-12 для каждой измеряемой плоскости, а отклонения от плоскостности.
Для плоскости I:
Рис. 37 Отклонение от прямолинейности

71
Рис. 38 3d модель реальной поверхности (на рисунке это точки в местах измерения) и прилегающей плоскости (на рисунке это параллелепипед)
Максимальное отклонение от базовой плоскости до плоскости измерений составляет -0,07 мм.
Для плоскости II:
Рис. 39 Отклонение от прямолинейности
Рис. 40 3d модель реальной поверхности (на рисунке это точки в местах измерения) и прилегающей плоскости (на рисунке это параллелепипед)
Максимальное отклонение от базовой плоскости до плоскости измерений составляет -0,1 мм.

72
Для плоскости III:
Рис. 41 Отклонение от прямолинейности
Рис. 42 3d модель реальной поверхности (на рисунке это точки в местах измерения) и прилегающей плоскости (на рисунке это параллелепипед)
Максимальное отклонение от базовой плоскости до плоскости измерений составляет - 0,056 мм.
Для плоскости IV:
Рис. 43 Отклонение от прямолинейности

73
Рис. 44 3d модель реальной поверхности (на рисунке это точки в местах измерения) и прилегающей плоскости (на рисунке это параллелепипед)
Максимальное отклонение от базовой плоскости до плоскости измерений составляет -0,066 мм.
2.6.5 Отклонение от параллельности торцевых поверхностей повёрнутого параллелепипеда.
Отклонение от параллельности представляет собой разность наибольшего и наименьшего расстояний между плоскостями (прилегающими) в пределах нормируемого участка (Рис. 45).
Рис. 45 Отклонение от параллельности плоскостей
Плоскости, построенные для сторон повёрнутого параллелепипеда, в программе для моделирования, переносятся в одно рабочее пространство парами I и
II, III и IV и располагаются, так как на изделии. Причем расстояние между плоскостями не имеет значения и может выставляться «на глаз». После чего измеряется наибольшее и наименьшее расстояние между плоскостями и высчитывается разность.
Параллельность плоскости I и III представлена на Рис. 46. Таблица 15.
Содержит результаты измерения.

74
Рис. 46 3d модель расположения плоскости I и III
Наибольшее расстояние между плоскостями
Наименьшее расстояние между плоскостями
Разность
0,20 0,08 0,12
Таблица 9 Результаты измерений отклонения от параллельности торцевых поверхностей I и III повёрнутого параллелепипеда.
Параллельность плоскости I и III представлена на Рис. 47Рис. 46. Таблица 10 содержит результаты измерения
Рис. 47 3d модель расположения плоскости II и IV
Наибольшее расстояние между плоскостями
Наименьшее расстояние между плоскостями
Разность
0,09 0,02 0,07
Таблица 10 Результаты измерений отклонения от параллельности торцевых поверхностей II и IV повёрнутого параллелепипеда.

75 2.6.6 Плоскостность торцевой поверхности образца-изделия.
Для измерения плоскостности торцевой поверхности, деталь устанавливается базовой поверхностью на поверочную плиту, в данном случае это «верх» детали.
Измерительный прибор представляет собой индикаторную головку, закрепленную на стойке, которая базируется на поверочную плиту. Схема измерения плоскостности торцевой поверхности образца-изделия представлена ниже (Рис. 48).
Результаты измерения представлены в таблице Таблица 11.
Визуализация точек реальной и идеальной поверхности в пространстве представленна на Рис. 49.
Рис. 48 Схема измерения параллельности торцевой поверхности повернутого параллелепипеда
Измерение в точках в мм.
№1
№2
№3
№4
№5
№6
№7
№8 0,02 0,04 0,1 0,14 0,17 0,16 0,14 0,04
№9
№10
№11
№12
№13
№14
№15
№16 0
0,04 0,1 0,14 0,2 0,15 0,11 0, 8
№17
№18
№19
№20
№21
№22