Մասնակից:Naira Khachatryan (WMAM)/Ավազարկղ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
3D տպիչ

3D տպիչ, թվային կառավարման ծրագրային ապահովմամբ հաստոց, որն իրականացնում է միայն ադիտիվ գործողություններ: Սովորաբար օգտագործում է դետալի շերտավոր տպագրական մեթոդը:

3D տպիչը հանդիսանում է ադիտիվ արտադրության տեսակ և հիմնականում վերաբերվում է արագ նախատիպայնացման տեխնոլոգիաներին:

Տեխնոլոգիաներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Հիմնական հոդված՝ Ադիտիվ տեխնոլոգիաներ

3D տպագրությունը կարող է իրականացվել տարբեր ձևերով և տարբեր նյութեր օգտագործելով, բայց յուրաքանչյուրի հիմքում ընկած է պինդ օբյեկտի շերտավոր ստեղծումը («աճեցումը»):

Շերտերի ստեղծման համար կիրառվող տեխնոլոգիաների տեսակներ[1][2][3]
Տեսակ Տեխնոլոգիա Տպագրություն միաժամանակ մի քանի նյութերով Գունավոր տպագրություն Նկարագրություն
Էքստրուզիա Моделирование методом наплавления (անգլ.՝ fused deposition modeling, FDM) возможно возможна Застывание материала при охлаждении — раздаточная головка выдавливает на охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика. Капли быстро застывают и слипаются друг с другом, формируя слои будущего объекта
Робокастинг (Robocasting или direct ink writing, DIW) возможно возможна «Чернила» (обычно керамический шлам) выходят из сопла в жидком состоянии, но сразу же принимают нужную форму благодаря псевдопластичности.
Ֆոտոպոլիմերացում Лазерная стереолитография (laser stereolithography, SLA) невозможно невозможна Ультрафиолетовый лазер засвечивает жидкий фотополимер (через фотошаблон, или постепенно, пиксель за пикселем)
SLA-DLP невозможно невозможна Ультрафиолетовый DLP засвечивает фотополимер
SLA-LCD невозможно невозможна Светодиодная ультрафиолетовая матрица засвечивает фотополимер через маску ЖК-экрана (LCD)
Շերտի ձևավորումը փոշու հարթեցված շերտի վրա 3D Printing, 3DP невозможно возможна склеивание порошка путём нанесения жидкого клея с помощью струйной печати
Электронно-лучевая плавка (electron-beam melting, EBM) невозможно невозможна плавление металлического порошка электронным лучом в вакууме
Селективное лазерное спекание (selective laser sintering, SLS) невозможно невозможна плавление порошка под действием лазерного излучения
Прямое лазерное спекание металла (direct metal laser sintering, DMLS невозможно невозможна плавление металлического порошка под действием лазерного излучения
Выборочное тепловое спекание (selective heat sintering, SHS) невозможно невозможна плавление порошка нагревательной головкой
Մետաղալար նյութի տրում Электронно-лучевое производство изделий свободной формы (electron beam freeform fabrication, EBF), электронно-лучевое аддитивное производство (Electron-beam additive manufacturing, EBAM) возможно возможна плавление подаваемого проволочного материала под действием электронного излучения
Լամինացում Изготовление объектов с использованием ламинирования (laminated object manufacturing, LOM) возможно возможна деталь создаётся из большого количества слоёв рабочего материала, которые постепенно накладываются друг на друга и склеиваются, при этом лазер (или режущий инструмент) вырезает в каждом контуре сечения будущей детали
Փոշու կետային տրում Прямая лазерная наплавка, прямая электронная наплавка (Directed Energy Deposition) возможно возможна подаваемый порошок плавится под действием лазерного или электронного луча
Շիթային տպագրություն Метод многоструйного моделирования (Multi Jet modeling, MJM) возможно возможна рабочий материал наносится с помощью струйной печати
Замечания:
  1. Густые керамические смеси тоже применяются в качестве самоотверждаемого материала для 3D-печати крупных архитектурных моделей[4].
  2. Биопринтеры — экспериментальные установки, в которых печать 3D-структуры будущего объекта (органа для пересадки) производится каплями, содержащими живые клетки[5]. Далее деление, рост и модификации клеток обеспечивает окончательное формирование объекта. В 2013 году китайские учёные начали печатать уши, печень и почки — из живой ткани. Исследователи Ханчжоу Dianzi университета разработали 3D-биопринтер, названный «Regenovo». Сюй Минген, разработчик Regenovo, прогнозировал тогда, что полностью функциональные печатные органы, вероятно, будут созданы в течение ближайших десяти-двадцати лет[6][7]. В том же году исследователи из университета Хассельт в Бельгии успешно напечатал новую челюсть для 83-летней бельгийки[8]. В начале 2016 года вице-президент центра «Сколково» Кирилл Каем сообщил: «щитовидная железа, напечатанная на российском 3D-принтере…, имплантирована и успешно функционирует в организме лабораторной мыши… Они собираются печатать и другие органы, идет речь про почку, про печень. Пока все это лабораторный уровень, но это позволит и саму машину развивать»[9].

Также применяются различные технологии позиционирования печатающей головки:

  • Декартова, когда в конструкции используются три взаимно-перпендикулярные направляющие, вдоль каждой из которых двигается либо печатающая головка, либо основание модели.
  • При помощи трёх параллелограммов, когда три радиально-симметрично расположенных двигателя согласованно смещают основания трёх параллелограммов, прикреплённых к печатающей головке (см. статью Дельта-робот).
  • Автономная, когда печатающая головка размещена на собственном шасси, и эта конструкция передвигается целиком за счёт какого-либо движителя, приводящего шасси в движение[10].
  • 3D-принтер с вращающимся столиком — использование на одной (или нескольких) осях вращения вместо линейного передвижения.
  • Ручная, когда печатающая головка выполнена в виде ручки/карандаша, и пользователь сам подносит её в то место пространства, куда считает нужным добавить выделяемый из наконечника быстро затвердевающий материал. Назван такой прибор «3D-ручка», и к 3D-принтерам может быть отнесён с известной натяжкой. Существуют варианты с использованием термополимера, застывающего при охлаждении, и с использованием фотополимера, отверждаемого ультрафиолетом[11].

Применение[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

3D-принтер в школьной мастерской. Бурятия, Россия
Образцы 3D-печати. Школьная мастерская в Бурятии
  • Для быстрого прототипирования, то есть быстрого изготовления прототипов моделей и объектов для дальнейшей доводки. Уже на этапе проектирования можно кардинальным образом изменить конструкцию узла или объекта в целом. В инженерии такой подход способен существенно снизить затраты в производстве и освоении новой продукции.
  • Для быстрого производства — изготовление готовых деталей из материалов, поддерживаемых 3D-принтерами. Это отличное решение для мелкосерийного производства.
  • Изготовление моделей и форм для литейного производства.
  • Конструкция из прозрачного материала позволяет увидеть работу механизма «изнутри», что в частности было использовано инженерами Porsche при изучении тока масла в трансмиссии автомобиля ещё при разработке.
  • Производство различных мелочей в домашних условиях.
  • Производство сложных, массивных, прочных и недорогих систем. Например, беспилотный самолёт Կաղապար:Не переведено 5 компании Lockheed, большая часть деталей которого была изготовлена методом скоростной трёхмерной печати.
  • Изготовление лекарств, протезов и органов.
  • Для строительства зданий и сооружений[12][13].
  • Для создания компонентов оружия (Defense Distributed). Существуют эксперименты по печати оружия целиком[14].
  • Производства корпусов экспериментальной техники (автомобили[15], телефоны, радиоэлектронное оборудование)
  • Пищевое производство[16].

3D-печать оружия[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

В 2012 году сетевая организация Defense Distributed анонсировала планы «разработать работающий пластмассовый пистолет, который любой человек сможет скачать и напечатать на 3D-принтере»[17][18]. В мае 2013 года они закончили разработку, продемонстрировав свой первый стреляющий образец — пистолет Liberator, разработанный Коди Уилсоном, однако вскоре после этого Государственный департамент США потребовал удалить инструкции с веб-сайта[19]. После долгих судебных разбирательств Defence Distibuted смогла отстоять своё право и достигла соглашения с властями США, позволявшего им распространять свои 3D-модели оружия.[20]

21 ноября 2013 года в Филадельфии (США) был принят закон, запрещающий изготовление огнестрельного оружия с помощью 3D-принтеров[21].

В Великобритании нелегальны производство, продажа, приобретение и владение оружием, напечатанным на 3D-принтере[22].

Строительство зданий[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

В 2014 году начался прорыв в области строительства зданий с использованием 3D-печати бетоном.

В течение 2014 года шанхайская компания WinSun анонсировала сначала строительство десяти 3D-печатных домов, возведённых за 24 часа, а после напечатала пятиэтажный дом и особняк[23].

В Университете Южной Калифорнии прошли первые испытания гигантского 3D-принтера, который способен напечатать дом с общей площадью 250 м² за сутки.[24]

В октябре 2015 года в рамках выставки «Станкостроение» (Крокус-Экспо) были представлены российские разработки и промышленные образцы строительных 3D-принтеров[25].

В мае 2016 года состоялось открытие первого в мире здания, напечатанного на 3D-принтере — офиса Dubai Future Foundation[26].

В феврале 2017 года первый дом, полностью напечатанный на 3D-принтере, создали в России, в подмосковном Ступине. Он был целиком напечатан на стройплощадке, а не собран из деталей, созданных в заводских условиях[27].

Американская компания Apis Cor сумела построить дом с помощью 3D-принтера. Площадь — 38 м² и построен дом всего за сутки. По словам компании, материал, использованный при строительстве, сможет простоять минимум 175 лет. Дом оснащён всеми коммуникациями, в нём есть коридор, гостиная, ванная комната и компактная кухня. Цена такого дома составила $10 134 доллара США. Этот принтер способен построить здание любого размера и формы. Единственным ограничением являются законы физики, сообщают представители компании.[28]

В швейцарской коммуне Риом-Парсонц установлена инсталляция из 9 индивидуально спроектированных бетонных колонн высотой 2,7 м каждая, распечатанных на строительном фаббере[3] (изготовлены без опалубки в полную высоту за 2,5 часа на основе 3D-печати).[29]

3D-печать в медицине[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Медикаменты

Американское управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (Food and Drug Administration — FDA) в 2015 году впервые в мире одобрило производство таблетки с помощью 3D-печати. Лекарство Spritam разработано компаний Aprecia Pharmaceuticals и предназначено для контроля судорожных приступов при эпилепсии[30].

Протезирование

Методом 3D-печати изготавливаются протезы[30] и имплантаты[31][32].

Органы для пересадки

В 2018 году на 3D-принтере напечатали уменьшенные сердца из человеческих клеток с целью проверить метод, пересадив такие сердца животным на животных[33][34].
В 2019 году опубликован отчёт об успешном изготовлении роговицы глаза[35][36]

Приложения[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

После создания 3D-модели используются САПР-системы, поддерживающие управление 3D-печатью. В большинстве случаев для печати используют формат файла STL, а также в некоторых случаях XYZ. Практически все принтеры имеют свой собственный софт для управления печатью, причём часть — коммерческие, часть с открытым исходным кодом. Например, 3D-принтеры PICASO 3D — программа Polygon, 3DTouch — Axon 2, MakerBot — MakerWare, Ultimaker — Cura.

Форматы файлов[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Наиболее распространённые расширения файлов, применяемых в 3D-печати[37]:

  • OBJ — открытый формат файла, поддерживаемый большинством программ 3D-моделирования и принтеров для 3D-печати;
  • STL — используется для бесцветной и одноцветной печати[2];
  • VRML (или WRL) — применяется для цветной 3D-печати, поддерживает использование текстур, совместим с программами 3D Builder и Print 3D, входящими в штатный набор программ Windows 10;
  • X3G — тип файла для 3D-принтеров MakerBot;
  • PLY — формат файлов, используемых в 3D-сканировании;
  • FBX — формат файлов, разработанный компанией Autodesk, применяется для обмена данными между программами 3ds Max, Autodesk Maya и другими программными продуктами данной компании;
  • GCODE — формат файлов, используемый многими 3D-принтерами для управления процессом печати. Файлы GCODE могут быть открыты с помощью различных программ 3D-печати, например, Simplify3D, GCode Viewer, а также с помощью текстового редактора, поскольку их содержимое представляет собой обычный текст.

Самовоспроизведение[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Հիմնական հոդված՝ Проект RepRap

[[Файл:RepRap 'Mendel'.jpg|мини|250пкс|Частично реплицирующийся (способный воссоздать самого себя) трёхмерный принтер RepRap версия 2.0 (Мендель)]] Некоторые недорогие 3D-принтеры могут распечатывать часть собственных деталей. Один из первых подобных проектов — RepRap (реализуется английскими конструкторами из университета Бата), который производит более половины собственных деталей. Проект представляет собой разработку с общедоступными наработками и вся информация о конструкции распространяется по условиям лицензии GNU General Public License. Ярким активистом движения 3D-печати и этого сообщества можно с полной уверенностью считать молодого изобретателя из Чехии Йосефа Пруши, в честь которого была даже названа одна из самых известных моделей трёхмерного принтера — «Mendel Prusa».

Здоровье и безопасность[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Կաղապար:Нет источников в разделе Выбросы и процессы углеродных наночастиц с использованием порошковых металлов являются высокогорючими и повышают риск взрыва пыли.

Был отмечен, по крайней мере, один случай серьёзной травмы из-за взрыва, связанного с металлическими порошками, используемыми для печати с плавленной нитью.

Другие общие проблемы охраны здоровья и безопасности включают горячую поверхность УФ-ламп и блоков печатающих головок, высокое напряжение, ультрафиолетовое излучение от УФ-ламп и возможность получения повреждений механическими движущимися частями.

Проблемы, отмеченные в отчёте NIOSH, были уменьшены за счёт использования покрытых изготовителем крышек и полных корпусов с использованием надлежащей вентиляции, удержания работников от принтера, использования респираторов, выключения принтера, если он застрял, и использования более дешёвых эмиссионных принтеров и нитей. Был отмечен минимум один случай тяжёлой травмы из-за взрыва, связанного с металлическими порошками, используемыми для расплавленной нити. Было установлено, что индивидуальное защитное оборудование является наименее желательным методом контроля с рекомендацией использовать его только для дополнительной защиты в сочетании с утверждённой защитой от выбросов.

Опасности для здоровья и безопасности также существуют в результате последующей обработки, выполняемой для отделки деталей после их печати. Эти операции после обработки могут включать химические ванны, шлифование, полировку или пар, позволяющие улучшить чистоту поверхности, а также общие методы вычитания, такие как сверление, фрезерование или поворот, чтобы изменить печатную геометрию. Любая техника, которая удаляет материал из печатной части, может создавать частицы, которые могут вдыхаться или вызывать повреждение глаз, если не используется надлежащее личное защитное оборудование, например респираторы или защитные очки. Каустические ванны часто используются для растворения материала носителя, используемого некоторыми 3D-принтерами, что позволяет им печатать более сложные формы. Эти ванны нуждаются в средствах индивидуальной защиты, чтобы предотвратить повреждение кожи.


Տես նաև[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Վիիքպահեստ

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. ↑ Слюсар, В.И. (2002). «Фаббер-технологии: сам себе конструктор и фабрикант» (PDF). Конструктор. – 2002. - № 1. էջեր C. 5 - 7.
  2. ↑ 2,0 2,1 Слюсар, В.И. (2003). «Фаббер-технологии. Новое средство трехмерного моделирования» (PDF). Электроника: наука, технология, бизнес. - 2003. - № 5. էջեր C. 54 - 60.
  3. ↑ 3,0 3,1 Слюсар, В.И. (2008). «Фабрика в каждый дом» (PDF). Вокруг света. – № 1 (2808). - Январь, 2008. էջեր C. 96 - 102.
  4. ↑ Contour Crafting Արխիվացված է Ապրիլ 22, 2012 Wayback Machine-ի միջոցով:, University of Southern California
  5. ↑ 3D bioprinting of tissues and organs // Nature Biotechnology № 32, 773—785 (2014), doi:10.1038/nbt.2958
  6. ↑ The Diplomat (2013-08-15). «Chinese Scientists Are 3D Printing Ears and Livers – With Living Tissue». Tech Biz. The Diplomat. Վերցված է 2013-10-30-ին.
  7. ↑ «How do they 3D print kidney in China». Վերցված է 2013-10-30-ին.
  8. ↑ «Mish's Global Economic Trend Analysis: 3D-Printing Spare Human Parts; Ears and Jaws Already, Livers Coming Up ; Need an Organ? Just Print It». Globaleconomicanalysis.blogspot.co.uk. 2013-08-18. Վերցված է 2013-10-30-ին.
  9. ↑ Представитель Сколкова: напечатанный на российском 3D-принтере орган успешно вживлен мыши // ТАСС
  10. ↑ Самоходные строительные печатающие модули
  11. ↑ Термополимер используют в 3D-ручке Կաղապար:Нп3 и её клонах. Томскими учёными запатентована технология 3D-ручек с холодными чернилами, использующая полимерную пасту (ароматизированную, магнитную, светящуюся в темноте, токопроводящую, термоконтрастную), затвердевающую под действием ультрафиолета Российские учёные создали первую в мире 3D-ручку с холодными чернилами
  12. ↑ TEDxOjai — Behrokh Khoshnevis — Contour Crafting: Automated Construction // TED Talk
  13. ↑ Первое полностью напечатанное жилое здание появится в Амстердаме.
  14. ↑ Should We Print Guns? Cody R. Wilson Says «Yes» (Video)
  15. ↑ Представлен первый автомобиль, созданный с помощью 3D-принтера.
  16. ↑ Печатная еда будущего: забудь про магазины Արխիվացված է Ապրիլ 20, 2014 Wayback Machine-ի միջոցով: // Cnews, 2013-03-20
  17. ↑ Greenberg, Andy (2012-08-23). «'Wiki Weapon Project' Aims To Create A Gun Anyone Can 3D-Print At Home». Forbes. Վերցված է 2012-08-27-ին.
  18. ↑ Poeter, Damon (2012-08-24). «Could a 'Printable Gun' Change the World?». PC Magazine. Վերցված է 2012-08-27-ին.
  19. ↑ «Blueprints for 3-D printer gun pulled off website». statesman.com. 2013-05. Արխիվացված է օրիգինալից 2013-10-29-ին. Վերցված է 2013-10-30-ին. {{cite web}}: Unknown parameter |deadlink= ignored (|url-status= suggested) (օգնություն)
  20. ↑ «Макеты для печати оружия на 3D-принтерах разрешили публиковать открыто: создатель Liberator выиграл суд» (ռուսերեն). «Хакер». 2018-07-18. Վերցված է 2019-03-17-ին.
  21. ↑ Михаил Карпов (2013-11-25). «В США начали запрещать напечатанное на 3D-принтерах оружие». Վերցված է 2013-12-12-ին.(չաշխատող հղում)
  22. ↑ В США появился первый запретивший «печать» оружия город // Lenta.ru, 2013-11-25
  23. ↑ «Шанхайская WinSun напечатала пятиэтажный дом и особняк».
  24. ↑ «Гигантский 3D-принтер, способен напечатать дом». Արխիվացված է օրիգինալից 2015-12-22-ին. Վերցված է 2015-12-18-ին. {{cite web}}: Unknown parameter |deadlink= ignored (|url-status= suggested) (օգնություն)
  25. ↑ «Аддитивные строительные технологии». Արխիվացված է օրիգինալից 2015-12-22-ին. {{cite web}}: Unknown parameter |deadlink= ignored (|url-status= suggested) (օգնություն)
  26. ↑ «Dubai says opens world's first functioning 3D-printed office» (անգլերեն). Рейтер. 2016-05-24. Վերցված է 2016-12-22-ին.
  27. ↑ «В подмосковном Ступино распечатали коттедж на 3D принтере - Novostroy.ru» (ռուսերեն). www.novostroy.ru. Վերցված է 2017-02-22-ին.
  28. ↑ «Создан 3D принтер способный печатать дома». theUK.one.Կաղապար:Неавторитетный источник
  29. ↑ Крохмаль А.С., Казакова Н.Ю. Применение 3D-печати в формировании образа современных городских пространств.// Вестник МГХПА “Декоративное искусство и предметно-пространственная среда”. - № 1 - 2, 2020. – С. 260 - 267. [1]
  30. ↑ 30,0 30,1 Jane Wakefield (2015-08-04). «First 3D-printed pill approved by US authorities». BBC (անգլերեն). Արխիվացված է օրիգինալից 2015-08-06-ին. Վերցված է 2019-05-31-ին. «In a world first, the US Food and Drug Administration has given the go-ahead for a 3D-printed pill to be produced. The FDA has previously approved medical devices - including prosthetics — that have been 3D printed. The new drug, dubbed Spritam, was developed by Aprecia Pharmaceuticals to control seizures brought on by epilepsy.» {{cite web}}: Cite has empty unknown parameter: |deadlink= (օգնություն)
  31. ↑ «Имплантат 75% черепа напечатали на 3D-принтере». CADpoint (ռուսերեն). 2013-03-21. Արխիվացված է օրիգինալից 2013-04-05-ին. Վերցված է 2019-05-31-ին. {{cite web}}: Cite has empty unknown parameter: |deadlink= (օգնություն)
  32. ↑ Amanda Kooser (2013-03-08). «3D-printed implant replaces 75 percent of patient's skull». CNet (անգլերեն). Արխիվացված է օրիգինալից 2016-06-18-ին. Վերցված է 2019-05-31-ին. {{cite web}}: Cite has empty unknown parameter: |deadlink= (օգնություն); Unknown parameter |subtitle= ignored (օգնություն)
  33. ↑ «Впервые сердце человека напечатали на 3D-принтере». Индикатор (ռուսերեն). 2019-04-16. Արխիվացված է օրիգինալից 2019-05-31-ին. Վերցված է 2019-05-31-ին. {{cite web}}: Cite has empty unknown parameter: |deadlink= (օգնություն)
  34. ↑ Noor, Nadav. 3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts : [անգլ.] / Nadav Noor, Assaf Shapira, Reuven Edri … [et al.] // Advanced Science. — 2019. — 15 April. — doi:10.1002/advs.201900344.
  35. ↑ «3D-принтер напечатал роговицу глаза». Индикатор (ռուսերեն). 2019-05-30. Վերցված է 2019-05-31-ին. {{cite web}}: Check |archiveurl= value (օգնություն); Cite has empty unknown parameter: |deadlink= (օգնություն)
  36. ↑ Hyeonji, Kim. Shear-induced alignment of collagen fibrils using 3D cell printing for corneal stroma tissue engineering : [անգլ.] / Kim Hyeonji, Jang Jinah, Park Junshin … [et al.] // Biofabrication. — 2019. — Vol. 11, no. 3 (7 May). — doi:10.1088/1758-5090/ab1a8b. — PubMed.
  37. ↑ «Какие форматы файлов используются для 3D печати?». 2016-10-20. Վերցված է 2019-01-26-ին.

Արտաքին հղումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]


G-код — условное именование языка программирования устройств с числовым программным управлением (ЧПУ). Был создан компанией Electronic Industries Alliance в начале 1960-х. Окончательная доработка была одобрена в феврале 1980 года как стандарт RS274D. Комитет ISO утвердил G-код как стандарт ISO 6983-1:2009, Госкомитет по стандартам СССР — как ГОСТ 20999-83. В советской технической литературе G-код обозначается как код ИСО 7-бит (ISO 7-bit). G-код кодировали на 8-дорожечную перфоленту в коде ISO 7-bit (разработан для представления информации УЧПУ в виде машинного кода так же, как и коды AEG и PC8C), восьмая дорожка использовалась для контроля чётности.

Производители систем УЧПУ (CNC), как правило, используют ПО управления станком, для которого написана (оператором) программа обработки в качестве осмысленных команд управления, используется G-код в качестве базового подмножества языка программирования, расширяя его по своему усмотрению.[1]

G-Code – это также стандартный язык печати, используемый многими 3D-принтерами для управления процессом печати. Файлы GCODE могут быть открыты с помощью различных программ 3D-печати, например, Simplify3D, GCode Viewer, а также с помощью текстового редактора, поскольку их содержимое представляет собой обычный текст.

Структура программы[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Основные требования к структуре[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Программа, написанная с использованием G-кода, имеет жёсткую структуру. Все команды управления объединяются в кадры — группы, состоящие из одной или более команд. Кадр завершается символом перевода строки (CR/LF) и может иметь явно указанный номер, начинающийся с буквы N, за исключением первого кадра программы и комментариев. Первый (а в некоторых случаях ещё и последний) кадр содержит только один необязательный знак «%». Завершается программа командами M02 или M30.

Комментарии к программе размещаются в круглых скобках. Комментарий может располагаться как в отдельной строке, так и после программных кодов. Недопустимо оформлять в качестве комментария несколько строк, охваченных парой круглых скобок.

Команды в каждом кадре выполняются одновременно, поэтому порядок команд в кадре строго не оговаривается, но традиционно предполагается, что первыми указываются подготовительные команды (например, выбор рабочей плоскости, скоростей перемещений по осям и др.), затем задание координат перемещения, затем выбора режимов обработки и технологические команды.

Максимальное число элементарных команд и заданий координат в одном кадре зависит от конкретного интерпретатора языка управления станками, но для большинства популярных интерпретаторов (стоек управления) не превышает 6.

Координаты задаются указанием оси с последующим числовым значением координаты. Целая и дробная части числа координаты разделяются десятичной точкой. Допустимо опускание незначащих нулей, либо их добавление. Также в подавляющем количестве интерпретаторов допустимо не добавлять десятичную точку к целым числам. Например: Y0.5 и Y.5, Y77, Y77. и Y077.0.

Существуют так называемые модальные и немодальные команды. Модальные команды изменяют некоторый параметр/настройку и эта настройка действует на все последующие кадры программы до их смены очередной модальной командой. К модальным командам, например, относятся скорости перемещения инструмента, управления скоростью шпинделя, подачи СОЖ и др. Немодальные команды действуют только внутри их содержащего кадра.

Интерпретатор кода (стойка управления) станком запоминает значение введённых параметров и настроек до их смены очередной модальной командой или отмены ранее введённой модальной команды, поэтому необязательно указание в каждом кадре, например, скорости перемещения инструмента.

Описание и вызов подпрограмм[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Язык допускает многократное исполнение однократно записанной последовательности команд и перемещений инструмента, вызываемую из разных частей программы, например, вырезания в листовой заготовке многих отверстий с одинаковым сложным контуром, расположенных в разных местах будущей детали. При этом в теле подпрограммы описывается траектория движения инструмента для вырезания одного отверстия, а в программе производится многократный вызов подпрограммы. В теле подпрограммы перемещения инструмента задаются в относительных координатах — координатах связанных с формой отверстия, переход к относительной системе координат (иногда такую систему координат называют «инкрементной») производится командой G91 в начале тела подпрограммы, а возврат к абсолютной системе координат командой G90 — в конце тела подпрограммы.

Тело подпрограммы обязательно должно быть описано до команды конца программы — М30, но допустимо расположение подпрограммы после команды М02 — конца программы и иметь имя, начинающееся с буквы О с цифрами номера подпрограммы, например, О112. В конце тела подпрограммы помещается команда возврата в основную программу — М99.

В программе вызов подпрограммы производится командой М98 с указанием обязательного параметра имени подпрограммы P. Недопустимо совпадение имён подпрограмм в пределах одной программы. Пример вызова подпрограммы O112: M98 P112. Допустимо при вызове подпрограммы указание числа вызовов подпрограммы добавлением необязательного параметра L, например, двукратный вызов подпрограммы 112: M98 P112 L2, что, например, может быть полезно при описании выполнения второго прохода чистовой обработки после первого прохода черновой обработки. При опущенном параметре L подпрограмма вызывается однократно.

Управляющее математическое обеспечение некоторых станков или некоторые интерпретаторы G-кода допускают вызов подпрограмм по номеру строки в программе, для этого используется команда M97 с параметром P, указывающем на номер строки, например, M97 P321 L4 — четырёхкратный вызов подпрограммы начинающейся со строки 321. Оформленная таким образом подпрограмма как обычно должна заканчиваться командой M99 — возвратом в вызвавшую программу.

Допустимо вложение подпрограмм, то есть из подпрограммы возможен вызов другой подпрограммы. Максимально допустимое число уровней вложения зависит от реализации конкретного интерпретатора G-кода.

Пример программы вырезания 2 прямоугольных отверстий 10×20 мм с координатами левого нижнего угла отверстий x=57, y=62 и x=104, y=76 в листовой заготовке толщиной 5 мм с вызовом подпрограммы описывающей вырезание 1 отверстия
...
(Фрагмент программы)
G00 X57 Y62 (позиционирование по X, Y на 1-е отверстие)
M98 P112 (вырезание 1-го отверстия)
G00 X104 Y76 (позиционирование по X, Y на 2-е отверстие)
M98 P112 (вырезание 2-го отверстия)
...
М02 (Конец программы)
...
(Тело подпрограммы)
O112 (Метка подпрограммы, номер 112)
G00 Z1 (Подвод инструмента на высоту 1 мм над поверхностью заготовки со скоростью холостого перемещения)
G01 F40 Z-5.5 (Врезание инструмента на глубину -5,5 мм в заготовку со скоростью 40 мм/мин) 
G91 (Переход в относительную систему координат, в этой системе вначале X=0, Y=0) 
G01 F20 X10 (Вырезание 1-й стороны прямоугольника со скоростью 20 мм/мин) 
Y20 (Вырезание 2-й стороны прямоугольника со скоростью 20 мм/мин)
X0 (Вырезание 3-й стороны прямоугольника со скоростью 20 мм/мин)
Y0 (Вырезание 4-й стороны прямоугольника со скоростью 20 мм/мин)
G90 (Переход в абсолютную систему координат, восстановление текущих координат до перехода в относительную систему)
G00 Z5 (Подъём инструмента на высоту 5 мм над поверхностью заготовки со скоростью холостого перемещения) 
M99 (Возврат в вызывавшую программу или подпрограмму) 
...
М30 (Конец интерпретируемого кода программы. После исполнения этой команды указатель номера кадра устанавливается на 1-ю строку программы и исполнение программы останавливается)

Сводная таблица кодов[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Основные (называемые в стандарте подготовительными) команды языка начинаются с буквы G:

  • Перемещение рабочих органов оборудования с заданной скоростью (линейное и круговое)
  • Выполнение типовых последовательностей (таких, как обработка отверстий и резьба)
  • Управление параметрами инструмента, системами координат, и рабочих плоскостей
Подготовительные (основные) команды
Коды Описание
G00-G03 Позиционирование инструмента
G17-G19 Переключение рабочих плоскостей (XY, ZX, YZ)
G20-G21 Не стандартизовано
G40-G44 Компенсация размера различных частей инструмента (длина, диаметр)
G53-G59 Переключение систем координат
G80-G85 Циклы сверления, растачивания, нарезания резьбы
G90-G91 Переключение систем координат (абсолютная, относительная)

Таблица основных команд[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Команда Описание Пример
G00 Ускоренное перемещение инструмента (холостой ход). При холостом перемещении НЕ ОБЯЗАТЕЛЬНО производится линейная интерполяция перемещения аналогично команде G01. Очень часто каждая ось едет с постоянной скоростью независимо. Так что нельзя производить обработку этой командой. G0 X0 Y0 Z100.
G01 Линейная интерполяция, модальная команда. Инструмент (рабочий орган) перемещается по отрезку прямой линии от исходной точки с координатами до исполнения команды в точку с заданными в команде координатами, скорость перемещения задаётся здесь же или ранее модальной командой F. G01 X0. Y0. Z100. F200.
G02 Круговая интерполяция по часовой стрелке, модальная команда. Инструмент перемещается по дуге окружности по часовой стрелке от исходной точки с координатами до исполнения команды в точку с заданными в команде координатами, радиус дуги задаётся параметром R, либо указанием координат центра дуги параметрами I — (смещение центра по оси X относительно начальной координаты X), J — (смещение центра по оси Y относительно начальной координаты Y), К — (смещение центра по оси Z относительно начальной координаты Z) относительно начальных координат инструмента. Для указания плоскости, в которой производится круговая интерполяция, предварительно должна быть указана плоскость круговой интерполяции (в этом же или в другом предварительном кадре) модальной командой G17 (плоскость X-Y), или G18 (плоскость X-Z), или G19 (плоскость Y-Z). Скорость перемещения задана модальной командой F. G02 G17 X15. Y15. R5. F200.
или G02 G17 X20. Y15. I-50. J-60.
G03 Круговая интерполяция против часовой стрелки. Параметры и действие аналогичны команде G02. G03 X15. Y15. R5. F200.
G04 Задержка выполнения программы, способ задания величины задержки зависит от реализации системы управления, P обычно задает паузу в миллисекундах, X — в секундах. G04 P500 или G04 X.5
G10 Переключение абсолютной системы координат. В примере начало координат станет в точке 10, 10, 10 старых координат. G10 X10. Y10. Z10.
G15 Отмена полярной системы координат G15 X15. Y22.5
G16 Переход в полярную систему координат (X радиус Y угол) G16 X15. Y22.5
G17 Выбор рабочей плоскости X-Y G17
G18 Выбор рабочей плоскости Z-X G18
G19 Выбор рабочей плоскости Y-Z G19
G20 Режим работы в дюймовой системе G90 G20
G21 Режим работы в метрической системе G90 G21
G22 Активировать установленный предел перемещений (Инструмент не выйдет за их предел) G22 G01 X15. Y25.
G28 Вернуться на референтную точку G28 G91 Z0 Y0
G30 Поднятие по оси Z на точку смены инструмента G30 G91 Z0
G40 Отмена компенсации радиуса инструмента G1 G40 X0. Y0. F200.
G41 Компенсировать радиус инструмента слева от траектории G41 X15. Y15. D1 F100.
G42 Компенсировать радиус инструмента справа от траектории G42 X15. Y15. D1 F100.
G43 Компенсировать длину инструмента положительно G43 X15. Y15. Z100. H1 S1000 M3
G44 Компенсировать длину инструмента отрицательно G44 X15. Y15. Z4. H1 S1000 M3
G49 Отмена компенсации длины инструмента G49 Z100.
G50 Сброс всех масштабирующих коэффициентов в 1,0. G50
G51 Назначение масштабов. В примере — уменьшение масштаба по оси X в 10 раз. G51 X.1
G53 Переход в систему координат станка. G53 G0 X0. Y0. Z0.
G54—G59 Переключиться на заданную оператором систему координат G54 G0 X0. Y0. Z100.
G61—G64 Переключение режимов Точный Стоп/Постоянная скорость
G68 Поворот координат на нужный угол G68 X0 Y0 R45.
G70 Цикл продольного чистового точения G70 P10 Q15.
G71 Цикл многопроходного продольного чернового точения G71 P10 Q15. D0.5 UO.2 W0.5
G80 Отмена циклов сверления, растачивания, нарезания резьбы метчиком и т. д. G80
G81 Цикл сверления G81 X0 Y0. Z-10. R3. F100.
G82 Цикл сверления с задержкой G82 X0. Y0. Z-10. R3. P100 F100.
G83 Цикл прерывистого сверления (с полным выводом сверла) G83 X0. Y0. Z-10. R3. Q8. F100.
G84 Цикл нарезания резьбы G95 G84 M29 X0. Y0. Z-10. R3 F1.411
G90 Задание абсолютных координат опорных точек траектории G90 G1 X0.5. Y0.5. F10.
G91 Задание координат инкрементально последней введённой опорной точки G91 G1 X4. Y5. F100.
G94 F (подача) — в формате мм/мин. G94 G80 Z100. F75.
G95 F (подача) — в формате мм/об. G95 G84 X0. Y0. Z-10. R3 F1.411
G99 После каждого цикла не отходить на «проходную точку» G99 G91 X10. K4.

максимум 4 команды в кадре

Таблица технологических кодов[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Технологические команды языка начинаются с буквы М. Включают такие действия, как:

  • Сменить инструмент
  • Включить/выключить шпиндель
  • Включить/выключить охлаждение
  • Работа с подпрограммами
Вспомогательные (технологические) команды
Код Описание Пример
M00 Приостановить работу станка до нажатия кнопки «старт» на пульте управления, так называемая «безусловная технологическая остановка» G0 X0 Y0 Z100 M0
M01 Приостановить работу станка до нажатия кнопки «старт», если включён режим подтверждения остановки G0 X0 Y0 Z100 M1
M02 Конец программы, без сброса модальных функций M02
M03 Начать вращение шпинделя по часовой стрелке M3 S2000
M04 Начать вращение шпинделя против часовой стрелки M4 S2000
M05 Остановить вращение шпинделя M5
M06 Сменить инструмент T15 M6
M07 Включить дополнительное охлаждение M3 S2000 M7
M08 Включить основное охлаждение. Иногда использование более одного M-кода в одной строке (как в примере) недопустимо, для этого используются M13 и M14 M3 S2000 M8
M09 Выключить охлаждение G0 X0 Y0 Z100 M5 M9
M13 Включить охлаждение и вращение шпинделя по часовой стрелке S2000 M13
M14 Включить охлаждение и вращение шпинделя против часовой стрелки S2000 M14
M17 Конец подпрограммы M17
M48 Разрешить переопределять скорость подачи
M49 Запретить переопределение скорости подачи
M25 Замена инструмента вручную M25
M97 Запуск подпрограммы, находящейся в той же программе (где P — номер кадра, в случае примера переход осуществится к строке N25), действует не везде, предположительно — только на станках HAAS M97 P25
M98 Запуск подпрограммы, находящейся отдельно от основной программы (где P — номер подпрограммы, в случае примера переход осуществится к программе O1015) M98 P1015
M99 Конец подпрограммы M99
M30 Конец программы, со сбросом модальных функций M30

Параметры команд[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Параметры команд задаются буквами латинского алфавита

Код Описание Пример
X Координата точки траектории по оси X G0 X100 Y0 Z0
Y Координата точки траектории по оси Y G0 X0 Y100 Z0
Z Координата точки траектории по оси Z G0 X0 Y0 Z100
P Параметр команды G04 P101
F Скорость рабочей подачи.

Для фрезерных станков это дюймы в минуту (IPM) или миллиметры в минуту (mm/min),

Для токарных станков это дюймы за оборот (IPR) или миллиметры за оборот (mm/rev).

G1 G91 X10 F100
S Частота вращения шпинделя S3000 M3
R Параметр стандартного цикла или радиус дуги (расширение стандарта) G81 R1 0 R2 −10 F50 или G2 G91 X12.5 R12.5
D Параметр коррекции выбранного инструмента G1 G41 D1 X10. F150.
L Число вызовов подпрограммы M98 L82 P10 или G65 L82 P10 X_Y_R_
I Параметр дуги при круговой интерполяции. Инкрементальное расстояние от начальной точки до центра дуги по оси X. G03 X10 Y10 I0 J0 F10
J Параметр дуги при круговой интерполяции. Инкрементальное расстояние от начальной точки до центра дуги по оси Y. G03 X10 Y10 I0 J0 F10
K Параметр дуги при круговой интерполяции. Инкрементальное расстояние дуги по оси Z. G03 X10 Y10 I0 K0 F10

Пример[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Обработка буквы W (вписанной в прямоугольник 34х27 мм, см. рис.) на условном вертикально-фрезерном станке с ЧПУ, фрезой диаметром 4 мм, в заготовке из органического стекла[2]:

Красным цветом выделен результат обработки. left|border

Кадр Содержание Комментарий
% Начало программы
N1 G90 G40 G17 Система координат абсолютная, компенсация на радиус инструмента выключена, плоскость интерполяции XoY
N2 S500 M3 Задать скорость вращения шпинделя 500 об/мин и включить вращение шпинделя
N3 G0 X2.54 Y26.15 Переход в координаты по x и y начала обработки на холостом ходу
N4 Z1.0 Подвод инструмента к заготовке по Z, не доходя до поверхности 1 мм, на холостом ходу
N5 G1 Z-1.0 F100 Врезание в заготовку на глубину 1 мм на подаче 100 мм/мин
N6 X5.19 Y 2.0 Первый штрих буквы W
N7 X7.76 Продолжение движения
N8 X16.93 Y26.15 Второй штрих буквы W
N9 X18.06 Продолжение движения
N10 X25.4 Y2.0 Третий штрих буквы W
N11 X25.96 Продолжение движения
N12 X32.17 Y 26.15 Четвертый штрих буквы W
N13 G0 Z12 Отвод инструмента от заготовки на высоту 12 мм на холостом ходу
N14 M5 Выключить вращение шпинделя
N15 M30 Конец программы

См. также[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Примечания[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. ↑ «CNC G Codes Definitions Examples Programs Programming Learning Training». Արխիվացված է օրիգինալից 2007-10-12-ին. Վերցված է 2008-02-09-ին. {{cite web}}: Unknown parameter |deadlink= ignored (|url-status= suggested) (օգնություն)
  2. ↑ «Subroutine G-Code». Արխիվացված է օրիգինալից 2016-01-17-ին. Վերցված է 2016-01-02-ին. {{cite web}}: Unknown parameter |deadlink= ignored (|url-status= suggested) (օգնություն)

Ссылки[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ստացված է «https://hy.wikipedia.org/w/index.php?title=Մասնակից:Naira_Khachatryan_(WMAM)/Ավազարկղ&oldid=7875842» էջից