Макетирование при изготовлении ювелирных и декоративно-художественных изделий

И.А. Билалова

МАКЕТИРОВАНИЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ЮВЕЛИРНЫХ И ДЕКОРАТИВНОХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Для успешного развития производства ювелирных и декоративно-художественных изделий выдвигаются такие требования, как поиск новых форм и композиционных решений, использование современного оборудования и профессионального программного обеспечения, внедрение новых технологий на различных стадиях производства.

Учитывая высокую конкуренцию на рынке ювелирных изделий, необходимо иметь возможность быстро и качественно создать трехмерную модель и выполнить реалистичный макет изделия.

Макетирование - один из важнейших этапов на пути создания декоративно-художественного и ювелирного изделия.

Возможности макетирования следующие:

• Макетирование позволяет промоделировать 3D объект на основе двухмерных эскизов и бесконтактных измерений и проработать технологию его изготовления.

• Создание моделей пресс-форм и отливок.

• Кроме того, технология макетирования дает возможность изготовить декоративноприкладные изделия, текст, эмблемы, камеи в технике фрезерования.

Предлагается создать учебно-методический комплекс с компьютерным управлением для изготовления макетов. Он включает в себя:

1. Проектную часть, основанную на принципах дизайна и проектирования.

2. Технологическую часть, основанную на проектном решении, включающую в себя разработку управляющей программы для изготовления макета на конкретном оборудовании.

Есть возможность использования двух программных обеспечений для макетирования, отличающихся друг от друга различными параметрами: ArtCAM Pro и MODELA Roland.

ArtCAM - это единая программная среда, в которой создается, редактируется и прорабатывается дизайн модели или данных сканирования и создаются управляющие программы для технологического оборудования с ЧПУ. ArtCAM позволяет точнее моделировать виртуальную технологию.

MODELA Roland включает несколько программ, предназначенных для решения частных задач. Они проще в использовании. Так, В MODELA Player устанавливаются параметры для резки объекта, а также производится отправка данных на MODELA. MODELA 3D DESIGN позволяет создать трехмерный объект с плавными поверхностями. MODELA 3D TEXT предназначена для работы с текстом. Virtual MODELA используется для визуализации процесса резки. Dr.ENGRAVE используется для создания данных гравировки для MODELA.

Методика проектирования технологических

операций

Методика заключается в правильном выборе последовательности технологических операций и переходов, реализуемых в рассматриваемых программных комплексах.

При выборе последовательности технологических операций и переходов необходимо начинать технологическую обработку с черновых проходов и заканчивать чистовыми, учитывать, что построчный проход инструмента дает более грубое качество поверхности, чем циклические круговые проходы.

Рассмотрим методику получения модели в ArtCAM на примере рельефного медальона Венеры Милосской (рис. 1).

Для создания художественного изделия необходимо выполнить следующие действия:

• получить данные об объекте;

• ввести растровый эскиз, сканированный на растровом сканере или подготовленный в популярном графическом пакете CorelDraw,

Рис. 1. Фотография фрагмента скульптуры

Венеры Милосской

SD-модель разра-

Рис. 2. Полученный 3D рельеф

Paintbrush и др.;

• создать по растровому эскизу батываемого объекта в ArtCAM Pro;

• создать дополнительные детали SD-рельефа средствами диалога «Скульптор» программы ArtCAM;

• разработать управляющую программу для фрезерного станка с ЧПУ, напрямую соединенного с компьютером.

Шаг 1. Используя векторные инструменты, необходимо создать замкнутый вектор вокруг контура лица.

Шаг 2. Отметить на лице основные точки - точку между бровями и у основания шеи.

Шаг 3. Рельеф в ArtCAM можно создавать, используя растровое изображение. Программа присваивает цвету определенную форму. Более светлым участкам присваиваются более высокие точки рельефа.

Шаг 4. Используя «Интерактивный скульптор», редактируем полученный рельеф. Инструменты «Интерактивного скульптора»: сглаживание, вырезание, размытие и

наращивание материала. Для получения желаемого результата воспользуемся различными соотношениями диаметра инструмента и усилия.

Шаг 5. Создаем декоративное окружение. На 2D виде добавляем вектор с помощью

инструмента . Создаем окружность и задаем необходимый диаметр. Выделяем окружности и нажимаем клавишу F9 — окружность центрируется на листе.

Шаг 6. Используя инструменты «Создание полилинии» и «Изменить точки», рисуем элемент декора. Далее используем инструмент «Вставка выбранного объекта вдоль кривой». Есть два способа размещения копий: равномерное размещение заданного количества копий или размещение копии на заданном расстоянии вдоль кривой. Выбираем задание числом. Выделяем объект, затем, удерживая Shift, выделяем кривую (в данном случае окружность), задаем количество копий - 50. Используя Редактор Формы, задаем выбранному вектору форму, высоту (рис. 2). Двойной щелчок поверх выделенного вектора выведет на экран окно диалога Shape Editor (Редактор Формы). Выбираем значок Round, задаем параметры: угол 68 град, без ограничений по высоте.

Шаг 7. Для того чтобы получить полностью готовый рельеф, его необходимо сгладить. На панели инструмента Relief Edit (Редактирование Рельефа) нажмаем иконку Smooth Relief (Сглаживание Рельефа). Для получения модели освещения можно применить инструмент «Освещение и материал». В открывшемся окне можно выбрать материал изделия, фон, настроить источники освещения.

Шаг 8. Задаем основные параметры для обработки модели на станке с ЧПУ. В разделе Обработка рельефа задаются основные параметры для обработки на станке с ЧПУ, например, траектория движения и описание инструмента. Траекторию можно задать следующим образом: проходы по х, по х и у, спиралью, спиралью в рамке.

Инструмент можно выбрать из имеющейся Базы Данных Групп Инструментов или же добавить инструмент. Изменять и задавать параметры резки можно при клике на «Редактировать».

При необходимости при выборе инструмента можно редактировать такие параметры, как глубина обработки, частота вращения, рабочая подача, подача врезания.

В зависимости от необходимой чистоты поверхности можно задать несколько инструментов для черновой, чистовой и финишной обработки. В данном случае выбираем 2 инструмента: цилиндрическую фрезу диаметром 2 мм для черновой обработки и цилиндрическую фрезу диаметром 1.5 мм для чистовой обработки.

Шаг 9. Также необходимо указать положение модели в заготовке. При этом необходимо учитывать размер имеющейся заготовки для обработки на станке. Нужно сохранить параметры обработки рельефа заготовки под выбранным именем.

Шаг 10. В разделе УП (Управляющая Программа) можно посмотреть выбранные параметры заданных процессов обработки.

Во вкладке Визуализация можно просмотреть визуализацию процесса резки. В открывшемся окне выбираем Simulate ToolPath. В окне Toolpath Simulation задаются параметры визуализации.

Шаг 11. Для сохранения параметров инструментов переходим Меню - УП - Сохранить УП.

В открывшемся окне переносим нужную УП слева направо. Выбираем формат *.md2 (для станка Roland MDX-15). Если необходимо сохранить несколько УП для нескольких видов обработки, выполняем сохранение для каждой УП отдельно. Выбераем папку для сохранения файлов и введите имя файла. Щелкните на кнопке [Сохранить].

Шаг 12. Для запуска процесса резки запускаем программу ArtSpool. ArtSpool- это подпрограмма, служащая звеном между программой, создающей рельеф (ArtCam), и станком. Она входит в комплект ArtCam.

Для открытия файла в ArtSpool [File]-[select other file]

Для передачи выбранной УП на станок щелкните на Start Transfer

Пример изготовления художественного изделия на станке с ЧПУ с применением программы MODELA.

Подготовлено целое трехмерное изображение в формате DXF (рис. 3). В программе MODELA Player устанавливаются параметры для резки объекта, а также производится отправка данных на MODELA.

Необходимо выполнить следующие действия:

- Открыть трехмерное изображение в программе MODELA Player и установить параметры резки.

- Установить инструмент и закрепить материал в MODELA.

- Установить начальную точку резки.

- Выполнить обработку поверхности.

Шаг 1. В меню [File] щелкните на [Open]. Появится диалоговое окно [Open]. Выберите нужный файл и щелкните на [Open].

Трехмерное изображение объекта появляется в окне Perspective программы MODELA Player.

Шаг 2. Установите параметры резки.

Параметры резки устанавливаются для целого объекта. Для MODELA Player установите следующие параметры

Параметры обработки резкой_______________________________________________________

Поверхность резки: Начальная поверхность резки целого объекта

Размер Размер законченного объекта

Г лубина Г лубина резки

Рабочий материал Параметры рабочего материала

Процесс резки Установки резки

Инструмент Диаметр и форма острия инструмента

При выборе материала необходимо учитывать материал для обработки, который у Вас есть в наличии (дерево, пластик, воск и др.).

В Modeling Form задаются:

- Положение модели в заготовке.

- Поля, минимально допустимый, необходимый предел положения модели в заготовке.

- Г лубина модели в заготовке.

- Площадь резки.

Шаг 3. Установите необходимые виды обработки технологического процесса для нашей модели: поверхностная обработка, грубая обработка, финишная обработка и сверление.

В зависимости от требуемого качества поверхности и формы модели можно использовать

один или несколько видов обработки. В данном примере используются 3 вида обработки поверхности:

а) Поверхностная обработка (Surfacing process);

б)Черновая обработка (Roughing process);

в) Чистовая (финишная) обработка (Finishing process). Шаг 4. Для предварительного просмотра процесса

резки в меню [File] выбирите Preview Cutting. В открывшемся окне можно изменить координаты модели в заготовке при резке и задать координаты начального положения инструмента. При клике на ОК открывается программа Virtual Modela. В ней можно создать

Рис. 3. Трехмерное изображение в визуализацию процесса резки (3D Simulation). Эта

формате DXF, созданное в 3D StudiOMax программа имитирует перемещения инструмента перед

Рис. 4. Визуализированный результат обработки объекта с применением текстуры

выбранного материала

резкой объекта на MODELA. Это используется для проверки окончательной формы объекта (рис. 4) и оценки времени, требуемого для обработки. Для применения текстуры в процессе визуализации применим Texture Setup и в отрывшемся окне выберем текс-туру и её параметры.

Шаг 5. Сохраните файл.

1. В меню [File] щелкните на [Save As]. Появится диалоговое окно [Save As].

2. Выберите папку для сохранения файлов и введите имя файла. Щелкните на кнопке [Save]. Расширение файлов будет ".mdj".

Шаг 6. Для запуска процесса резки в программе MODELA Player щелкните на Cut (Резка),

— Коротко об авторе ---------------------------

Билалова И.А. - студентка гр. ТХ-1-04.

Руководитель: Павлов Ю.А., д.т.н., проф. Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru