Разработка и реализация математических моделей изготовления художественных орнаментов на изделиях из древесины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 17.00.06, кандидат технических наук Ложкин, Юрий Валериевич

• Ложкин, Юрий Валериевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ложкин, Юрий Валериевич

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса.

1.1. Основные виды орнаментов и влияние материала на орнамент.

1.2. Способы изготовления орнаментов на изделиях из древесины.

1.3. Фрезерование геометрических орнаментов на токарных станках с использованием дополнительных устройств.

Глава 2. Совершенствование изготовления орнаментов на изделиях из древесины.

2.1. Алгоритм проектирования дополнительных устройств для оформления орнаментов.

2.2. Классификация орнаментов.

Глава 3. Математические модели орнаментальных полос.

3.1. Влияние способа обработки на математическую модель.

3.2. Модели орнаментальных полос с прямолинейными элементами.

3.3. Модели орнаментальных полос, содержащих окружности и дуги.

Глава 4. Математические модели розеток.

4.1. Модели розеток с прямолинейными элементами.

4.2. Модели розеток с дугами, образующими замкнутый контур орнамента.

4.2.1. Общий случай.

4.2.2. Частные случаи.

4.3. Модели розеток с дугами, не образующими замкнутого контура орнамента.

4.3.1. Общий случай.

4.3.2. Частные случаи.

Глава 5. Устройства для реализации математических моделей.

5.1. Кинематические схемы и конструкции.

5.2. Методика расчета кинематических параметров.

Глава 6. Реализация моделей в материале и практические рекомендации.

6.1. Методика проведения эксперимента.

6.2. Экспериментальная установка.

6.3. Возможности использования серийных деревообрабатывающих станков для оформления орнаментов.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и реализация математических моделей изготовления художественных орнаментов на изделиях из древесины»

В последние годы во всем мире, особенно в странах Европы, прослеживается явная тенденция - частичный отход от использования полимерных и синтетических материалов в домостроении и возврат к традиционному, во многих отношениях предпочтительному, экологически чистому материалу - древесине.

Изделия из натуральной древесины становятся непременным элементом интерьера и считаются свидетельством хорошего вкуса и достатка владельца дома. Большинство семей стремятся иметь загородный дом. При этом деревянный дом является предпочтительным.

Значение имеет не только качество постройки, площадь и удобство планировки дома. Большое внимание уделяется эстетическим и экологическим аспектам. Внутренняя обстановка и внешний вид дома должны быть эстетически насыщены. Широко используются художественно оформленные изделия из древесины - резные столбы, колонны, балясины, наличники, фризы, карнизы, накладки, чаши, блюда, панно, подставки и другие декоративные элементы, изготовленные преимущественно вручную.

С осознанием общественной значимости освоения эстетических особенностей и природных качеств древесины появилась острая необходимость внедрения технологий художественной деревообработки на современной промышленной основе, необходимость осмысления научной и практической деятельности в данном направлении [1].

Проблемы художественной обработки древесины на промышленной основе мало исследованы, до настоящего времени нет полного и обстоятельного представления о месте художественной обработки в общей системе обработки древесины. Нерешенность проблемы связана с рядом трудностей. Отметим основные.

Художественная обработка относится к сфере не только материальной, но и духовной культуры, развитие художественной обработки требует целостного взгляда на проблему, подхода к ее решению не только с технических, но и с эстетических позиций.

В общественном сознании постоянно меняются взгляды на свойства тех или иных материалов, древесине достаточно длительное время не уделялось первоочередного внимания, хотя древесина является самым близким человеку материалом.

Наиболее сложными и трудоемкими в изготовлении элементами художественных изделий из древесины являются орнаменты. Переход от ремесленного ручного производства к современному станочному позволяет не только повысить производительность труда и снизить затраты производства, но и улучшить дизайн и повысить качество изделий за счет обеспечения идентичности повторяемых элементов орнамента или повторяемых изделий. В крупносерийном производстве успешно применяется обработка на станках с ЧПУ, лазерная обработка и другие прогрессивные технологические процессы. Однако характерное для большинства художественных изделий производство малой и средней серийности до настоящего времени либо является ручным (с использованием электроинструмента или без применения такового), либо реализуется на универсальных токарных и фрезерных станках с большими затратами времени.

Повысить качество и снизить трудоемкость изготовления орнаментов, выполненных на плоскости, позволяют способы обработки, основанные на использовании дополнительных приспособлений и устройств, которыми оснащают универсальные станки [2]. Однако и в этих случаях доля ручного труда (на разметку орнамента, переналадку приспособлений после оформления каждого элемента орнамента) остается значительной, а достижение заданной точности и качества требует высокой квалификации рабочего. Причем предложенные способы реализованы только на одном, особом типе токарных станков - настольном станке «Универсал», который, в отличие от промышленных деревообрабатывающих станков, имеет вертикальный суппорт.

Отсутствие исследований затрудняет расширенное внедрение способов, особенно на промышленных станках.

Поиск путей повышения производительности труда при оформлении орнаментов на изделиях из древесины, совершенствование дизайна изделий и повышение их качества является весьма актуальной проблемой.

Цель исследования - улучшение дизайна и повышение эффективности производства художественных изделий из древесины, содержащих геометрические орнаменты на плоскости, за счет совершенствования технологических процессов станочной обработки орнаментов с использованием дополнительных устройств.

Основные задачи.

1. Разработка алгоритма проектирования дополнительных устройств и технологических процессов для обработки орнаментов.

2. Разработка классификации геометрических элементов орнаментов.

3. Создание математических моделей орнаментов.

4. Практическая реализация математических моделей.

Научная новизна исследования заключается в том, что:

- обоснован алгоритм проектирования дополнительных устройств и технологических процессов изготовления орнаментов для серийных токарных и фрезерных станков;

- разработана классификация геометрических элементов орнаментов по их форме;

- на основе классификации и с учетом выбора рациональных способов обработки созданы математические модели наиболее распространенных типов орнаментов; установлены зависимости между геометрией орнаментов и кинематическими параметрами устройств и предложена методика расчета кинематических параметров.

Практическая значимость определяется тем, что:

- существенно расширены возможности станочной обработки орнаментов, позволяющих повысить эффективность производства художественных изделий;

- предложены конструкции устройств для изготовления художественных изделий типа орнаментальных полос и розеток на серийно выпускаемых станках, позволяющие значительно снизить трудоемкость изготовления орнаментов и требования к квалификации рабочих, повысить качество и улучшить дизайн изделий;

- предложенная методика расчета кинематических параметров устройств доведена до уровня инженерных расчетов.

Апробация материалов: результаты исследования докладывались на IV Международной научно-технической конференции «Информационные технологии в инновационных проектах» (г. Ижевск, 2003 г.), V и VI Всероссийских научных конференциях по направлению 656700 «Технология художественной обработки материалов» (г. Ижевск, 2003 г., г. Киров, 2004 г.), Всероссийской научно-технической конференции «Наука - производство -технологии - экология» (г. Киров, 2003 г.), научных семинарах кафедры «Технология промышленной и художественной обработки материалов» ИжГТУ. Результаты исследования внедрены в учебный процесс подготовки специалистов по художественной обработке древесины, демонстрировались на Всероссийской выставке (г. Ижевск, 2002 г.).

Заключение диссертации по теме «Техническая эстетика и дизайн», Ложкин, Юрий Валериевич

Выводы

1. Показана возможность значительного повышения эффективности обработки и совершенствования дизайна художественно-промышленных изделий из древесины, декорированных орнаментом, за счет использования технологических процессов их обработки, основанных на применении дополнительных устройств к серийным токарным и фрезерным станкам.

2. Разработана классификация геометрических элементов орнаментов, позволяющая систематизировать их по форме.

3. Установлено, что алгоритм проектирования дополнительных устройств содержит следующие основные этапы: выбор способа обработки орнамента, создание его математической модели, разработку кинематической схемы устройства, выбор и расчет его кинематических параметров.

4. Созданные математические модели устанавливают взаимосвязь между геометрией основных типов орнаментов и кинематическими параметрами дополнительных устройств.

5. Предложенные кинематические схемы и конструкции устройств обеспечивают реализацию математических моделей орнаментов на различных типах станков для широкого ряда художественно-промышленных изделий из древесины.

6. Установлено, что основными кинематическими параметрами устройств для изготовления орнаментов, образованных прямыми линиями, являются величины подачи заготовки и инструмента, а образованных дугами окружностей, - радиус качания инструмента, координаты центров качания, угол наклона оси симметрии лепестка или хорды дуги орнамента, углы наклона крайних точек дуги и углы качания инструмента.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ложкин, Юрий Валериевич, 2004 год

1. Пиликина Н.Н. Формирование конструктивно - декоративных деталей северной домовой резьбы. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М., 2004.

2. Гликин М.С. Декоративные работы по дереву на станках. М.: «Народное творчество», «Искона», 1999.

3. Голан А. Миф и символ. М.: Русслит, 1993.

4. Кес Д. Стили мебели. Издательство Академии Наук Венгрии. Будапешт, 1981.

5. Буриков В.Г., Власов В.Н. Домовая резьба. 2-е изд., стереотип. - М.: Нива России, 1994.

6. Вигасин А.А., Дандамаев М.А., Крюков М.В. и др. История Древнего Востока. -М.: Высш. шк, 1988.

7. Вольпина В. Материал в структуре художественного произведения. // Декоративное искусство. № 10. - 1984.

8. Иванова М.Г. Вдохновение в древних истоках: Материалы по средневековому искусству удмуртов: Методическое пособие для мастеров. Ижевск: 1999.

9. Бартенев И.А., Федоров Б.Н. Архитектурные памятники Русского Севера. JI -М.: Искусство. 1968.

10. Воронов B.C. О крестьянском искусстве. // Сб. избранных трудов. М.: Сов. художник. 1972.

11. Зайцев Б.П. Традиции деревянного зодчества. // Архитектура и строительство России. -№ 3-4, 1995.

12. Званцев М.П. Домовая резьба. М.: Изд. Всерос. Академии архитектуры, 1935.

13. Искусство ансамбля. // Составитель и научный редактор М.А. Некрасова. -М.: Изобразительное искусство, 1988.

14. Крохин В.А. Происхождение ведущих мотивов резьбы в русском деревянном зодчестве. // В сб. научных трудов «Сохранение памятников деревянного зодчества». М.: 1989.

15. Лисенко Л.М. Русское деревянное зодчество. // В сб. Дерево в архитектуре и скульптуре славян. -М.: Сов. художник, 1987.

16. Маковецкий И.В. Архитектура русского народного жилища. Север и Верхнее Поволжье. М.: 1962.

17. Мильчик М.И., Ушаков Ю.С. Деревянная архитектура Русского Севера. Страницы истории. Л.: 1981.

18. Ополовников А.В. Русское деревянное зодчество. Гражданское зодчество. — М.: Искусство, 1983.

19. Ополовников А.В. Русское деревянное зодчество. Культовое зодчество. М.: Искусство, 1983.

20. Орфинский В.П. Деревянное зодчество Карелии. Л.: 1972.

21. Орфинский В.П. Природная среда и памятник. // В кн. «Памятники отечества». Кн. 2. М.: Современник, 1975.

22. Пермиловская А.Б. Декор северного дома: региональные особенности декоративного убранства северного жилища в конце XIX нач. XX в.в. // В сб. «Народная культура Русского Севера». Архангельск, 1997.

23. Прохоренко А.И., Денисов П.Н. Русский рубленный дом. Спб.: Китеж, 1993.

24. Прохоренко А.И. Архитектура сельского дома. Прошлое и настоящее. М.: 1992.

25. Янов В.В., Белов А.А. Художественное конструирование мебели. М.: Лесная промышленность, 1971.

26. Шепелев A.M. Декоративная отделка индивидуальных домов. М.: Издат. «Колос», 1992.

27. Афанасьев А.Ф. Резьба по дереву. М.: Культура и традиции, Легпромбытиздат, 1997.

28. Ильяев М.Д. Прикоснувшись к дереву резцом. Справочное пособие. М.: Экология, 1996.

29. Матвеева Т.А. Мозаика и резьба по дереву. М., 1989.

30. Матвеева Т.А. Изготовление художественных изделий из дерева. М.: Высшая школа, 1992.

31. Соболев Н.Н. Русская народная резьба по дереву. M-JL: 1934.

32. Черепахина А.Н. История художественной обработки изделий из древесины. М.: Высшая школа, 1987.

33. Яковлев И.И., Орлова Ю.Д. Резьба по дереву. М., 1974.

34. Абрамов И.В., Пьянков А.И., Тотоев А.В. и др. Совершенствование механической обработки осесимметричных изделий из древесины. // Технология художественной обработки материалов. Ж. № 2, 2001.

35. Барадулин В.А. Художественная обработка дерева. М.: Легкая индустрия, 1989.

36. Барташевич А.А., Романовский A.M. Художественная обработка дерева. Минск, 2000.

37. Барташевич А.А., Антонов В.П. Технология производства мебели и резьба по дереву. Минск, 2001.

38. Бобиков П.Д. Изготовление столярно мебельных изделий. - М.: Издательский центр «Академия», 2002.

39. Борисов И.Б. Обработка дерева. М., 1999.

40. Гарин В.А., Михайлов Н.А. Технология изделий из древесины. Воронеж: Изд. ВГУ, 1985.

41. Гончаров Н.А., Башинский В.И., Буглай Б.М. Технология изделий из древесины. М.: Лесная промышленность, 1990.

42. Казаринова В.И. Красота, вкус, экономика. М.: Экономика, 1985.

43. Клейдин Л.Н. Столярные работы. М.: Высшая школа, 1974.

44. Крашенинников А.И., Пиликина Н.Н. Пути развития технологии художественной обработки. // Художественная обработка материалов. Ж. 2004, №5.

45. Михайлов В.Н. Технология деревообрабатывающих производств. M-JL: Гослесбумиздат, 1957.

46. Михайлов В.Н. Столярно механические производства. - М.: Гослесбумиздат, 1951.

47. Пижурин А.А. Основы процесса точения древесины. М.: Гослесбумиздат, 1963.

48. Пижурин А.А. Оптимизация технологических процессов деревообработки. — М.: Гослесбумиздат, 1975.

49. Черных М.М., Пьянков А.И., Крапивкин В.Я. Перспективы развития технологии художественной обработки древесины // Труды III Всероссийской научно-методической конференции по сп. 121200. Ижевск: ИжГТУ, 2000.

50. Шепелев A.M. Столярные работы в сельском доме. М.: Россельхозиздат, 1987.

51. Буйвидович Ф.В. Технология столярно плотничных и паркетных работ: Учеб. пособие. - Мн.: Выш. Шк., 2002.

52. Буглай Б.М., Гончаров Н.А. Технология изделий из древесины. М: Лесная промышленность, 1985.

53. Федотов Г.Я. Волшебный мир дерева. М.: Просвещение, 1987.

54. Глебов И.Т. Резание древесины. Урал. гос. лесотехн. университет. -Екатеринбург, 2001.

55. Коротков В.И. Деревообрабатывающие станки. М.: Издательский центр «Академия», 2003.

56. Амалицкий В.В. Деревообрабатывающие станки и инструменты: Учебник для сред. проф. образования. М.: ИРПО: Издательский центр «Академия», 2002.

57. Бобров В.А. Справочник по деревообработке. Ростов н/Д.: «Феникс», 2003.

58. Журнал каталог фирмы ELEKTRA BECKUM. - Обработка древесины, 2002/2003.

59. Журнал-каталог Wood Master. Деревообрабатывающее оборудование и режущий инструмент.

60. Анненкова Л. Орнамент сквозь века // Юный художник. 1996. № 3.

61. Афонькин С.Ю. Орнаменты народов мира. Л., 1981.

62. Бауер В., Дюмоц И., Головин С. Энциклопедия символов. М.: Крон-пресс, 1995.

63. Ворончихин Н.С., Емшанова Н.А. Орнаменты. Стили. Мотивы: Учебное пособие альбом. - Ижевск: УдГУ, 2004.

64. Данилова И.Е. Орнамент в древнегреческой вазописи. М., 1960.

65. Даркевич В.П. Символы небесных светил в орнаментике Древней Руси // Советская археология. 1960. № 4.

66. Иванов С.В. Народный орнамент как исторический источник // Советская этнография. 1958. № 2.

67. Климов К.М. Удмуртский текстильный орнамент как диалог культур: Учеб. пос. альбом. - Ижевск: Изд. Дом Удмуртский университет», 2000.

68. Климова Г.Н. Текстильный орнамент Коми. Сыктывкар: Коми кн. изд-во, 1984.

69. Маслова Г.С. Орнамент русской народной вышивки как историко -этнографический источник. М.: Наука, 1978.

70. Соболев Н.Н. Русский орнамент. Камень. Дерево. Железо. Стенопись. Набойка -М., 1948.

71. Соколова Т.М. Орнамент почерк эпохи. - Л.: Аврора, 1972.

72. Солдадзе Л. Семантика древнего орнамента // Декоративное искусство СССР. 1980. №9.

73. Фокина JI.B. Орнамент: Учеб. пособие. Ростов н/Д: Феникс, 2000.

74. Avdief V. Geometrical Ornament on archaic Egyptian Pottery. Ancient Egypt and Eact. N. Y., 1935.

75. Geometric design and ornament. Selected by Edmund V. Gillon Jr. Inc N. Y.: Dover Publication., 1969.

76. Елкина A.K. Плетеный орнамент и древнее ремесло. Знание сила. 1982.

77. Маковецкий И.В. Архитектура русского народного жилища. Север и Верхнее Поволжье. М., 1962.

78. Герчук Ю.Я. Что такое орнамент? Структура и смысл орнаментального образа. М.: Галарт, 1998.

79. Волков Ф.К. Отличительные черты южнорусской народной орнаментики. -Киев, 1978.

80. Удмуртский народный орнамент. Ижевск: Изд-во Удмуртия. - 1964.

81. Удмуртские узоры. Ижевск: Удмуртия, 1994.

82. Орнаменты народов мира: Практич. Пособие / Сост. сопроводит, текст С.Ю. Афонькина, Е.Ю. Афонькиной. СПб.: Кристалл, 1998.

83. Байдракова А.И. Орнаментальный образ в искусстве // Дизайн и технология художественной обработки материалов. Труды VII Всероссийской научной конференции. Вып. 8. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2004.

84. Ложкин Ю.В. Оформление орнаментов на художественных изделиях из древесины. // Всерос. науч.- технич. конф. «Наука-производство-технологии-экология»: Сборник материалов: В 5 т., том 5 Киров: Изд-во ВятГУ, 2003.

85. Халиков Э.Г., Лопаткин Ю.А. Circulia lilium / Квант, № 3, 2003.

86. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние 1984.