POLITECHNIKA KRAKOWSKA im. T. Kościuszki. Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji PRACA MAGISTERSKA. Krzysztof Zięba

Transkrypt

1 POLITECHNIKA KRAKOWSKA im. T. Kościuszki Wydział Mechaniczny Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji Kierunek studiów: Zarządzanie i Inżynieria Produkcji Specjalność: Zarządzanie Przedsiębiorstwem STUDIA NIESTACJONARNE PRACA MAGISTERSKA Krzysztof Zięba KLASYFIKACJA BŁĘDÓW PROGRAMOWANIA TECHNOLOGII OBRÓBKI NA OBRABIARKACH CNC Promotor: dr inż. Janusz Pobożniak Ocena pracy... Podpis promotora Kraków 2008

2 KARTA PRACY DYPLOMOWEJ POLITECHNIKA KRAKOWSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY INSTYTUT TECHNOLOGII MASZYN I AUTOMATYZACJI PRODUKCJI Katedra Inżynierii Procesów Produkcyjnych Nr pracy: Autor pracy Krzysztof Zięba Promotor dr inż. Janusz Pobożniak Temat: KLASYFIKACJA BŁĘDÓW PROGRAMOWANIA TECHNOLOGII OBRÓBKI NA OBRABIARKACH CNC. Podpis promotora. Kierownika specjalności Uzgodniona ocena pracy: Podpis promotora Podpis recenzenta Dyrektora Instytutu ds. Dydaktyki

3 Serdeczne podziękowania składam swojemu promotorowi Panu dr inż. Januszowi Pobożniakowi, za udzielenie cennych wskazówek oraz pomocy naukowych, które pomogły w opracowaniu niniejszej pracy. Autor

4 Spis treści 1 Wstęp Przegląd literatury Metody programowania Programowanie ręczne Programowanie warsztatowe Systemy autonomicznego programowania CAM Charakterystyka systemu GTJ Charakterystyka systemu EdgeCAM Zintegrowane systemy CAD/CAM Zintegrowany system CAD/CAM CATIA Systemy ekspertowe Zalety Systemów Ekspertowych Struktura systemów ekspertowych Zastosowanie Systemów Ekspertowych Rodzaje systemów ekspertowych Zastosowanie systemów eksperckich Hybrydowe systemy ekspertowe Pozyskiwanie wiedzy Wnioski Cel i zakres pracy Zakres pracy Klasyfikacja błędów programowania Definicje terminów Podział błędów Błędy procesora Błędy geometrii Kolejność operacji Kierunek korekcji Dobór narzędzi Parametry skrawania Zastosowanie parametrów skrawania w cyklach obróbczych....69

5 4.2.2 Błędy bazy narzędziowej i materiałowej Budowa bazy materiałowo - narzędziowej Klasyfikacja narzędzi i parametry skrawania w kartotekach bazy Przykłady błędów bazy narzędziowo materiałowej Błędy postprocesora Zasada działania postprocesora GTJ Błędy w generowaniu programu sterującego przez Postprocesor Generowanie błędnych parametrów R przez postprocesor systemu GTJ Błędy operatorskie Baza programu Pomiar narzędzia Wypełnienie korektorów Podsumowanie Spis funkcji tokarskich Spis funkcji frezarskich Literatura

6 Wstęp 1 Wstęp Programowanie obrabiarek sterowanych numerycznie staje się coraz bardziej pożądaną umiejętnością. Większość oferowanych obecnie obrabiarek wyposażone są w układy sterowania numerycznego. Rodzaj sterowania może być punktowy, stosowany w wiertarkach i wytaczarkach, liniowy stosowany w tokarkach, oraz kształtowy gdzie ruch może byś wykonywany w dwóch lub więcej osiach. Popularne systemy sterowania CNC dostępne na rynku są oferowane między innymi przez takie firmy jak Simens, Fanuc, Heidenhain. Na rynku dostępny jest szereg pakietów do programowania. Programowanie obrabiarek sterowanych numerycznie może być wspomagane przez szereg specjalistycznych systemów dostępnych na rynku. Począwszy od autonomicznego programowania w systemach GTJ czy APT, poprzez systemy CAM takie jak SolidCAM czy EdgeCAM, a skończywszy na zintegrowanych systemach CAD/CAM, jakim są: Unigraphix, ProEngineer, Catia. Dostępne są instrukcje obsługi pakietów które wspomagają pracę w systemie. Zrozumienie funkcjonowania układów CNC (Computer Numerical Control) oraz zasad programowania nie jest łatwe tzn. wymaga specjalistycznej wiedzy. W związku z tym zasadna jest budowa systemu ekspertowego, którego zadaniem byłaby ocena poprawności utworzonych programów obróbki. Celem niniejszej pracy jest analiza typowych do popełnienia błędów w trakcje programowania obróbki. Analiza błędów w niniejszej pracy może być w przyszłości podstawą do budowy systemu ekspertowego. 6

7 Przegląd literatury 2 Przegląd literatury 2.1 Metody programowania Programowanie obrabiarek sterowanych numerycznie polega na zapisywaniu w postaci symbolicznej wszystkich ruchów i czynności, które muszą być wykonane, aby otrzymać przedmiot, o żądanym kształcie, wymiarach i chropowatości powierzchni. Metody programowania możemy podzielić na ręczne, warsztatowe, za pomocą autonomicznych systemów CAM np. GTJ EdgeCAM, oraz programowanie w zintegrowanych systemach CAD/CAM np. Catia. a) b) %MPF1 (Material mocowac na srodku stolu) (Baza dla X i Z w osi stolu dla Y na pow. czołowej) (Program obejmuje nawiercanie otworow ) N5 G71 G90 G17 G0 G54 M68 N10 T1 M6 (*** Narz.2 - Nawiertak - D=4.00) N120 G0 F32 S950 M3 M8 N125 G17 D2 T3 N130 R10=200. N135 L201 P8 N225 M2 (----podprogram---) %SPF201 N558 G91 B45 N559 G90 N560 R2=151. R3=146. R11=3. N565 G81 X-14.5 Y-18. N570 X14.5 Y-25. N575 G80 N580 G91 B17.5 N600 G90 N605 R2=155. R3=149. R11=3. N610 G81 X0. Y-15. N615 X0. Y-85. N620 G80 Z300. N625 G91 B-35 N627 G90 N630 G81 X0. Y-15. Rysunek 1. Metody programowania: a) ręczne, c) d) b) warsztatowe, c) wspomagane autonomicznym systemem CAM, d) zintegrowane CAD/CAM. 7

8 Przegląd literatury Programowanie ręczne Bezpośrednie przygotowanie programu polega na ręcznym wpisaniu całego kodu programu składającego się ze wszystkich instrukcji geometrycznych i technologicznych, które są odpowiedzialne za ruchy narzędzia i materiału. Każda obrabiarka sterowana numerycznie posiada własny kod programowania wraz z układem sterowania. Programowanie ręczne polega na opisaniu każdej czynności za pomocą symboli kodu sterowania oraz współrzędnych. Każdy punkt dojazdu czy też pozycję narzędzia wyznacza się współrzędnymi w przyjętym układzie współrzędnych. Podstawowe znajomości, jakie powinien posiadać programista, to określenie nazwy programu, symbole kodu sterującego, kolejność słów występujących w bloku programu, cykle obróbkowe, funkcje pomocnicze, definiowanie podprogramów oraz programowanie z wykorzystaniem parametrów R. Poza znajomością pisania kodu programu dla konkretnej maszyny programista musi posiadać znajomość układu współrzędnych obrabiarki, zwroty poszczególnych osi, a także położenie punktu zerowego maszyny. Należy pamiętać, że wiedza potrzebna do programowania ręcznego nie jest łatwa do opanowania ze względu na posiadanie wcześniej wymienionych wiadomości. Ponadto należy podkreślić, że programowanie ręczne wiąże się z dużym prawdopodobieństwem popełnienia błędu oraz z bardzo dużym nakładem czasu pracy. Programowanie ręczne jest programowaniem zorientowanym na obrabiarkę i sterowanie numeryczne. Oznacza to, że każde sterowanie i obrabiarka mogą mieć własne specyficzne instrukcje, a zwłaszcza cykle obróbkowe. To wszystko sprawia, że trudno jest uogólniać zasady programowania ręcznego. Tym niemniej obserwuje się próby normowania, zwłaszcza najczęściej występujących instrukcji, aby programista w przedsiębiorstwie mógł programować jak największą liczbę obrabiarek NC. Takim przykładem próby unormowania programowania obrabiarek NC jest norma DIN definiuje ona symbole adresów, instrukcje i budowę programu. 1 Informacje na temat normy 8

9 Przegląd literatury Programowanie warsztatowe Programowanie warsztatowe polega na programowaniu, w którym operator maszyny opisuje kształt obrabianego przedmiotu poprzez bezpośredni kontakt człowiek-obrabiarka, prowadzony przy użyciu elementów geometrycznych, a układ sterowania generuje automatycznie program obróbki zapisany w języku programowania obrabiarki z użyciem pojęć z dziedziny techniki programowania NC. Operator ma do dyspozycji pulpit operatorski gdzie wybiera sugerowane przez maszynę na ekranie monitora opcje przedstawione w postaci ikon elementów geometrycznych czy stałych podprogramów (np. otwory na średnicy) i wpisuje wielkości wymiarowe, a wszystkie inne elementy programowania są wykonywane automatycznie. System sterowania oblicza wszystkie niezbędne punkty toru narzędzia (punkty przecięcia, przejścia robocze i jałowe, fazy, zaokrąglenia). Programowanie warsztatowe jest łatwiejsze od programowania ręcznego gdyż podczas programowania umożliwia na monitorze obraz symulacji obróbki. Metoda warsztatowa umożliwia korzystanie z cykli stałych. Dzięki temu jest coraz częściej stosowana w nowoczesnych układach sterowania numerycznego takich jak np. Siemens, Fanuc, PCDreh, Mega NC, NC Drive. Rysunek 2 Przykład pulpitu sterowniczego NCDriver 9

10 Przegląd literatury Systemy autonomicznego programowania CAM Oprogramowanie typu CAM (Computer Aided Manufacturing - komputerowo wspomagane wytwarzanie) umożliwia generowanie programów technologicznych, praktycznie dla dowolnych części, na podstawie utworzonego wcześniej modelu geometrycznego oraz wprowadzonych informacji technologicznych. Na rynku jest dostępnych wiele programów tego typu (np. MasterCAM, EdgeCAM, AlphaCAM, i inne). Przykładowo program MasterCAM wymaga od użytkownika znajomości programów CAD, podstaw programowania i komend NC, doświadczenia technologicznego, znajomości systemów CAM, umiejętności właściwego wyboru narzędzi i parametrów obróbki. Programy CAM umożliwiają wprowadzenie geometrii z systemów CAD, zawierają moduły eksperckie, które ułatwiają dobór poszczególnych parametrów obróbki. Umożliwiają przeprowadzenie symulacji obróbki jeszcze przed wysłaniem programu na obrabiarkę Charakterystyka systemu GTJ System GTJ jest przeznaczony do autonomicznego programowania obrabiarek sterowanych numerycznie. Pozwala on rozwiązywać zarówno problemy geometryczne (wyliczanie współrzędnych punktów, profili) jak i technologiczne (korzystanie z wcześniej zdefiniowanych baz danych, materiałowych i narzędziowych) występujące przy projektowaniu procesów technologicznych na obrabiarkach CNC. Opis technologii obróbki polega na zdefiniowaniu narzędzia i określeniu zakresu wykonywanych nim cykli. Dane narzędzia (wymiary, parametry skrawania itp.), mogą być zadawane w programie lub też pobierane przez procesor GTJ ze specjalnie w tym celu utworzonych, baz danych narzędziowych. Przetwarzanie programu opisującego obróbkę części, napisanego w języku GTJ, odbywa się dwuetapowo, przez procesor języka GTJ, a następnie przez postprocesor dopasowujący wyniki pracy procesora do wymogów konkretnej obrabiarki CNC Procesor ma za zadanie odczytywanie napisanego programu obróbki części, sprawdzenie ewentualnych błędów i ich identyfikacja, obliczanie geometryczne i wydruk postaci kanonicznej elementów określonych 10

11 Przegląd literatury w programie obróbki wyznaczenie trajektorii ruchów poszczególnych narzędzi, utworzenie danych pośrednich CLP (Command Line Processing) Rysunek 3 Okna procesora w systemie GTJ 2000 Postprocesor ma za zadanie sprawdzenie możliwości realizacji danych CLF (Cutter Location File) na danej obrabiarce, formatowanie bloków programu sterującego obróbką, zapis gotowego programu w pamięci dyskowej. Struktura instrukcji GTJ jest językiem alfanumerycznym 2 i składa się z instrukcji pisanych w oddzielnych liniach, z których każda posiada swój numer. 2 Kod alfanumeryczny to kod lub dane pozwalające na zapisanie zarówno cyfr, liter, znaków specjalnych 11

12 Przegląd literatury Rysunek 4 Okno postprocesora w systemie GTJ 2000 Baza danych technologicznych i narzędziowych systemu GTJ umożliwia: Gromadzenie, niezbędnych informacji potrzebnych dla doboru narzędzia i parametrów obróbki dla dowolnego zabiegu tokarskiego lub frezarskiego takich jak: o Danych geometrycznych i technologicznych narzędzi (trzonów, korpusów, uchwytów, płytek ostrzy skrawających), o Danych o możliwościach mocowania narzędzi w obrabiarkach obsługiwanych przez system, o Parametrów skrawania Dobór dla projektowanego zabiegu właściwego narzędzia i parametrów obróbki z uwzględnieniem: o Zarejestrowanej obrabiarki, o Rodzaju zabiegu, materiału, kształtu, rozmiarów i położenia przedmiotu obrabianego, o Wymaganej dokładności obróbki i jakości obrabianej powierzchni. 12

13 Przegląd literatury Rysunek 5 Baza danych płytek skrawających Rysunek 6 Baza danych oprawek tokarskich Rysunek 7 Baza materiałowa Rysunek 8 Baza danych obrabiarki 13

14 Przegląd literatury Charakterystyka systemu EdgeCAM EdgeCAM to nowoczesny system CAM służący do programowania obrabiarek sterowanych numerycznie. Umożliwia współpracę z programami firmy Autodesk takimi jak Inventor i Mechanical Desktop. Poza tym umożliwia definiowanie obróbki na plikach AutoCAD DWG DXF. Program umożliwia generowanie programów obróbczych na wszystkie rodzaje sterowań frezarek osi, tokarek 2 4 osi, centr obróbczych, wycinarek i umożliwia współpracę z maszynami pomiarowymi (CMM). EdgeCAM jest aplikacją w pełni 32-bitową w pełni zintegrowaną ze środowiskiem Windows. Posiada nowoczesny definiowalny Interfejs, w pełni obsługuje standard Open GL, 3 Intellimouse 4. Wszystkie kroki programisty są zapisywane (podobnie jak w programach CAD) w formie rozwijalnego drzewka, które może być zamienione na Szablon obróbki. Podobnie wygląda praca z cechami Geometrii i z zarządzaniem Warstwami. Wszystkie parametry technologiczne z okienek dialogowych są automatycznie przenoszone do edytorów tekstowych lub programów kalkulacyjnych np. MsWord czy MsExel. W programie EdgeCAM można wyróżnić kilka w pełni zintegrowanych z sobą modułów: CAD 2D/3D - umożliwia rysowanie na płaszczyźnie, w przestrzeni poprzez modelowanie krawędziowe i powierzchniowe, obsługuje czcionki Windows. Wizualizacja obróbki - pozwala m.in. na graficzną symulację procesu obróbki, zapis obróbki w pliku, tworzenie przekrojów po obróbce, porównywanie z STL, wyświetlanie mapy odchyłek po obróbce. 3 (Open Graphics Library) - specyfikacja uniwersalnego interfejsu do generowania grafiki 4 Obsługa myszy Intellimouse firmy Microsoft 14

15 Przegląd literatury Rysunek 9 Moduł CAD w systemie EdgeCAM Kreator postprocesorów - pozwala na samodzielne, określenie parametrów postprocesora CNC dla konkretnej maszyny, na podstawie kilkudziesięciu darmowych szablonów do wszystkich rodzajów sterowań np. Heidenhain, Fanuc, Sinumerik, Pronum. Edytor kodu NC - pozwala m.in. na pełną edycję wygenerowanego kodu NC, porównywanie i przenumerowanie plików, wysyłanie plików na maszynę. Magazyn narzędzi - pozwala na definiowanie własnych narzędzi, korzystanie z biblioteki producentów, stworzenie własnej biblioteki, uchwytów narzędzi, technologii materiałów i płytek. Komunikacja z maszyną - pozwala na konfigurowanie parametrów transmisji przez złącze RS 232 definiowane przez użytkownika lub automatycznie. 15

16 Przegląd literatury Moduł frezarski Umożliwia generowanie programów NC przy wykorzystaniu: Obróbki krawędziowej 2.5 i 3 osiowej Obróbki powierzchniowej 3 osiowej Obróbki 4 5 osiowej obrotowej i wielopłaszczyznowej Obróbki 5 osiowej powierzchniowej Pełna kontrola chropowatości obrabianej powierzchni pozwala na komfortową pracę programisty. System posiada analizę powierzchni, umożliwiającą dynamiczny podgląd na resztki materiału w formie przestrzennych bitmap, określanie zarysu resztek materiału, która dokonywana jest do określonego narzędzia przed samym generowaniem ścieżek. Obróbka wariantowa umożliwia automatyczne dopasowanie cyklów obróbki do określonych typów powierzchni. Automatyczna obróbka resztek materiału pozwala na efektywne wykorzystanie cyklów obróbki. Rysunek 10 Moduł frezarski systemu EdgeCAM 16

17 Przegląd literatury Program wyjściowy w formie krzywych NURBS 5 zmniejsza czas obróbki i pozwala uzyskać wysoką jakość i dokładność powierzchni. Możliwość grawerowania na płaszczyźnie, powierzchniach i elementach obrotowych, wykonywanie gwintów wielokrotnych oraz rzutowania ścieżek narzędzia. Moduł tokarski Możliwość generowania kodów NC przy wykorzystaniu: Toczenia 2 osiowego Toczenia 4 osiowego Toczenia z frezowanie w osiach C&Y Graficzna symulacja toczenia w dwóch, czterech osiach oraz C&Y z możliwością symulacji ruchów imaka czy elementów mocujących. Specjalne cykle Toczenia rowków bokiem płytki. Dynamiczne określanie zarysu resztek materiału na podstawie ścieżki zgrubnej ogranicza ruchy jałowe narzędzia. Uwzględnianie pełnego kształtu płytki narzędzia przy generowaniu ścieżki. Rewelacyjna Korekcja Pathcomp, która prowadzi płytkę o dowolnym kształcie stycznie do obrabianego profilu. Obróbka resztek materiału. Synchronizacja głowic przy obróbce czteroosiowej. Bogaty Magazyn narzędzi z Płytkami ISO, ANSI. Moduł wycinarki drutowej Możliwość generowania kodów NC przy wykorzystaniu: Wycinania 2 osiowego Wycinania 4 osiowego 5 NURBS (ang. Non-Uniform Rational B-Spline) - popularna nazwa dla dwóch rodzajów obiektów: krzywych i powierzchni. 17

18 Przegląd literatury Geometria - proste przejście z modelu 2D do 3D przy pomocy metody zwężania, linkowania i przesuwania. Metody te pozwalają na tworzenie skomplikowanych modeli na bazie prostych profili. Możliwość automatycznego oraz ręcznego linkowania profili z możliwością optymalizacji. Postprocesory - minimalna ilość ustawianych parametrów i użycie standartowych generatorów kodów dla większości typów maszyn. Rysunek 11 Symulacja obróbki w systemie EdgeCAM 18

19 Przegląd literatury Zintegrowane systemy CAD/CAM Zintegrowane systemy CAD/CAM umożliwiają wspomaganie szeregu etapów projektowania i wytwarzania, począwszy od koncepcji wyrobu, aż do wytworzenia gotowego wyrobu. Modułowa budowa tych systemów umożliwia wykorzystanie ich do rozwiązywania specjalistycznych zadań inżynierskich. Przez zestawienie odpowiednich modułów, w zależności od potrzeb i posiadanego sprzętu, użytkownik przygotowuje system do konkretnych zadań. System może zawierać moduły konstrukcyjne, technologiczne i specjalistyczne. Programy wspomagające prace inżynierską typ CAD/CAM posiadają zaimplementowane mechanizmy umożliwiające generowanie kodu na odpowiednią obrabiarkę. Bardzo popularnym programem tego typu są Unigraphix, ProEngineer, CATIA. Systemy typu CAD/CAM wspomagają inżyniera w: konstruowaniu (poprzez określenie koncepcji projektu do rysunków zestawieniowych i wykonawczych), projektowaniu procesów (przy opracowaniu procesów technologicznych, generowanie danych obróbkowych), wytwarzaniu (obróbka, montaż, kontrola jakości) Zintegrowany system CAD/CAM CATIA CATIA jest zintegrowanym modułowym pakietem oprogramowania CAD/CAE/CAM (Computer Aided Design - komputerowe wspomaganie projektowania, Computer Aided Engineering - komputerowe wspomaganie analizy konstrukcji, Computer Aided Manufacturing - komputerowe wspomaganie wytwarzania) którego zastosowaniem jest cyfrowe definiowanie oraz symulacja produktu. W systemie CATIA widoczne jest rzeczywiste zintegrowanie modelu cyfrowego produktu, metodologii projektowania i wytwarzania oraz dostępnych zasobów dla realizacji przedsięwzięcia. CATIA dostarcza zaawansowanych narzędzi trójwymiarowego zarządzania życiem produktu (3D PLM - Product Lifecycle Management) do zespołowego rozwoju wyrobów. 19

20 Przegląd literatury CATIA posiada wbudowaną możliwość do zdobywania i ponownego użycia wiedzy technicznej ( know-how ) która będzie kierować wprowadzaniem najlepszych praktyk projektowania zespołowego i pozwoli użytkownikowi końcowemu skupić się na kreatywności i innowacyjności wyrobu. Ważniejsze funkcje systemu CATIA: Projektowanie mechaniczne Program umożliwia parametryczne modelowanie części, tworzenie złożeń oraz wykonywanie dokumentacji technicznej. W ramach cyfrowej makiety wyrobu (digital mock-up) możliwa jest tworzonej zaawansowanych złożeń oraz rysunków produktu. Oprócz tradycyjnego modelowania bryłowego jest możliwe także modelowanie konstrukcji z blach, kompozytów dedykowane dla różnych gałęzi przemysłu (lotnictwo, pojazdy samochodowe). Dla tworzonych złożeń części jest możliwa analiza funkcjonalna produktu przed jego fizycznym zbudowaniem (symulacje kolizji, pracy itp.). Projektowanie i stylizacja kształtu CATIA zawiera narzędzia do projektowania "designe'u" wyrobów. Skomplikowane kształty powierzchniowe (Class A), ich modyfikacje oraz optymalizacje mogą być tworzone w CATII na bazie szerokiego wachlarza narzędzi programowych (np.: inżynierii odwrotnej - reverse engineering). Synteza produktu Program dostarcza narzędzi do łatwej automatyzacji i walidacji projektu a także procesu wytwarzania. Przez parametryzacje produktu jest możliwa absorpcja wiedzy technicznej i jej ponowne użycie dla nowych projektów. Pozwala to na definicje wewnętrznych standardów oraz sprawdzanie i ocena jakości projektowania. Projektowanie urządzeń i systemów Projektowanie i integracja systemów elektrycznych, transportujących płyny oraz mechanicznych w trójwymiarowej makiecie wyrobu. 20

21 Przegląd literatury Analiza konstrukcji CATIA posiada możliwości szybkiego projektowania i analizy o charakterze iteracyjnym dla wszystkich typów części i złożeń. Program posiada niezbędne narzędzia zarówno dla analizy strukturalnej (analiza metodą elementów skończonych) jak i analizy tolerancji złożeń i ich deformacji. Optymalizacja produktu bazująca na parametryzacji konstrukcji jest bardzo prosta i dostępna zarówno dla projektantów jak i specjalistów. Wytwarzanie Program dostarcza zintegrowanego środowisko wytwarzania NC zawierające wiele specjalistycznych modułów CAM jak: toczenie, frezowanie 2,5 do 5 osiowe oraz inne. Wszystkie moduły CAM są połączone z bazą PLM i umożliwiają łatwe tworzenie dokumentacji technologicznej. Infrastruktura Sposób budowy programu jest innowacyjny i otwarty na standardy przemysłowe. Umożliwia on skalowalność i otwartość na pracę zespołową. CATIA posiada bardzo bogate narzędzia do wymiany danych z innymi systemami projektowania, a także możliwość użycia zewnętrznych danych CAD bez potrzemy ich tłumaczenia bezpośrednio w złożeniach. Nauka systemu CATIA posiada narzędzia do wspomagania nauki programu, są one intuicyjne i łatwe w użyciu. Rozwijanie i przystosowanie systemu do własnych potrzeb CATIA dostarcza pakiet narzędzi programowych do tworzenia własnych aplikacji użytkownika opartych na języku programowania C++. 21

22 Przegląd literatury 2.2 Systemy ekspertowe Systemami ekspertowymi są programy komputerowe wspomagające podejmowanie decyzji, w których można wyróżnić bazę wiedzy, zawierającą wiedzę dziedzinową w postaci pliku tekstowego, oraz system wnioskujący, będący programem wykonywalny (exe), korzystającym z bazy wiedzy dla wypracowania decyzji. Baza wiedzy obejmuje zarówno wiedzę o charakterze logicznym, przedstawianą w postaci reguł typu, Jeżeli... To..., Jak i wiedzę proceduralną, wyrażaną w postaci modeli matematycznych Zalety Systemów Ekspertowych Zaletą systemu ekspertowego jest możliwość przechowywania rzadkiej wiedzy ekspertowej i jej szybkiej modyfikacji przez użytkownika, co umożliwia szybkie i tanie adaptowanie systemu ekspertowego do zmieniającej się wiedzy dziedzinowej. 22

23 Przegląd literatury Struktura systemów ekspertowych System Ekspertowy Podsystem Gromadzenia Wiedzy Baza Wiedzy Moduł Wnioskujący Moduł Objaśniający Interfejs Użytkownika Moduł Akwizycji Ekspert Użytkownik Moduł Integracji z zewnętrznymi Podsystem Gromadzenia Wiedzy ekspert dziedzinowy, informatyk inżynier wiedzy. Baza Wiedzy zbiór danych zapisanych w ściśle określony sposób w strukturach odpowiadających założonemu modelowi danych. Baza danych powinna być przejrzysta, dokładna, skuteczna, adekwatna, modularna. Podsystem Wykonujący moduł wnioskujący mechanizm. To najważniejszy program w systemie ekspertowym. Jego zadaniem jest wyciąganie wniosków z przesłanek i pytań wprowadzonych przez użytkowników i generowanie odpowiedzi 23

24 Przegląd literatury Podsystem Objaśniający mechanizm, który umożliwia wyjaśnienie na życzenie użytkownika, dlaczego system udzielił takiej, a nie innej odpowiedzi albo, dlaczego system zadał użytkownikowi określone pytanie. Interfejs - klawiatura, ekran interakcje zadawanie pytań, udzielania informacji systemowi, oraz odbieranie od systemu odpowiedzi i wyjaśnień. Moduł akwizycji (Baza danych zmiennych) jest to pomocnicza baza danych, w której przechowywane są wnioski uzyskane przez system podczas jego działania. Baza ta umożliwia odtwarzanie sposobu wnioskowania systemu i przedstawienie go użytkownikowi za pomocą mechanizmu wyjaśniającego Zastosowanie Systemów Ekspertowych Diagnozowanie chorób Poszukiwanie złóż minerałów Identyfikacja struktur molekularnych Udzielanie porad prawniczych Diagnoza problemu (np. nieprawidłowego działania urządzenia) 24

25 Przegląd literatury Rodzaje systemów ekspertowych Rodzaj systemu ekspertowego można podzielić na trzy grupy. W zależności od uzyskanej odpowiedzi oraz od rodzaju wyniku otrzymanego na wyjściu grupy dzielimy na: Diagnozy są to oceny stanu istniejącego na podstawie posiadanych danych. Prognozy przewidywania dotyczące stanu przeszłego na podstawie istniejących danych. Plany stan, do jakiego należy dążyć kierując działaniem obiektu. Przy złożonych systemach ekspertowych zalecane jest łączenie powyższych trzech typów. Gdyż połączenie diagnozy prognozy i planowania to stworzenie systemu sterującego dla np. statków kosmicznych. W poniższej tabeli przedstawiono poszerzony podział systemów eksperckich. Tabela 1 Podział systemów ekspertowych Kategoria Systemu Interpretacyjne Predykcyjne Diagnostyczne Kompletowania Planowania Zadania realizowane przez system Dedukują opisy sytuacji z obserwacji lub stanu czujników np. rozpoznawanie mowy, obrazów Wnioskują o przyszłości na podstawie danej sytuacji np. prognozowanie pogody, rozwój choroby Ocena systemu na podstawie obserwacji wykrywanie różnego typu wad np. elektronika, mechanika Zajmuje się konfigurowaniem obiektu biorąc pod uwagę istniejące ograniczenia np. konfiguracja systemu komputerowego Podejmowanie konkretnych działań potrzebnych do osiągnięcia celu 25

26 Przegląd literatury Monitorowania Sterowania Poprawiania Naprawy Instruowania Porównywanie zjawisk z różnymi ograniczeniami które są im nałożone np. reakcje w elektrowniach atomowych Zarządzanie działaniem systemu; interpretowanie, predykcja, naprawa, monitorowanie zachowania się obiektu Ma za zadanie podać sposób postępowania w przypadku nieprawidłowego funkcjonowania obiektu, którego system dotyczy System napraw ustala kolejność wykonywania napraw uszkodzonych obiektów Systemy doskonalenia zawodowego dla studentów Podział systemów za względu sposób realizowania możemy podzielić na systemy dedykowane oraz systemy szkieletowe. Systemy dedykowane są tworzone od podstaw przez ekspertów i informatyków. Systemy szkieletowe (shells) są to systemy z pustą bazą wiedzy. Systemy te nie wymagają konstruowania całej struktury a jedynie wymagają wypełnienia bazy danych Następnym podziałem systemów ekspertowych jest podział ze względu na metodę wyprowadzenia wniosków: Z logiką dwuwartościową (Boole a) Z logiką wielowartościową Z logiką rozmytą Innym podziałem systemów ekspertowych ze względu na podział przetworzonej informacji jest system wiedzy pewnej (wiedza zdeterminowana) oraz system wiedzy niepewnej (wiedza przetwarzana wykorzystująca aparat probalistyczny). 26

27 Przegląd literatury Zastosowanie systemów eksperckich Tabela 2 Zastosowanie systemów ekspertowych Sektor Zastosowanie Bankowość i ubezpieczenia Przemysł Handel i usługi Sektor publiczny i inne Monitorowanie Sterowanie Obserwowanie trendów Nadzorowanie procesów, sterowanie procesami, raportowanie specjalnych sytuacji Obserwowanie trendów Monitorowanie reaktorów jądrowych oraz innych dużych sieci wodnych czy gazowych Projektowanie Wybór Sieci Projektowanie zakładów i produktów, asortymentów, doradztwo dla (komputerowe pocztowe, komputerów rolnictwa energetyczne) Diagnostyka Kredyty, pożyczki na nieruchomości, analiza ryzyka, przetwarzanie skarg Wykrywanie uszkodzeń, utrzymywanie zdolności produkcyjnej Kredyty, analiza ryzyka Diagnoza medyczna, diagnoza techniczna Planowanie Analiza ryzyka, planowanie inwestycji Projektowanie funkcji logicznych, planowanie projektu Analiza ryzyka, analiza rynku Planowanie inwestycji, planowanie na wypadek klęski, planowanie dystrybucji Systemy ekspertowe są coraz bardziej unowocześniane i rozbudowywane znajdują, zastosowanie w coraz szerszym zakresie danego sektora. 27

28 Przegląd literatury Hybrydowe systemy ekspertowe (Hybrid expert system) Są to systemy w wyniku połączenia omówionych wyżej systemów ekspertowych z systemami sztucznych sieci neuronowych, innymi słowy są to systemy softwarowe, oraz hardwerowe. Naśladują one po części działanie systemów nerwowych organizmów żywych. Wielką zaletą systemów hybrydowych jest bardzo szybkie działanie, informacje wprowadzone do urządzenia na wielu wejściach są przetwarzane równolegle, co daje bardzo szybki wynik. Zastosowanie systemu hybrydowego jest przydatne w klasyfikacji selekcji (danych, obiektów, wiedzy) czy też do rozpoznawania obrazu, mowy itp. 28

29 Przegląd literatury Pozyskiwanie wiedzy Pozyskiwania wiedzy w ścisły sposób związane jest z tak zwanym uczeniem maszynowym i często traktowane jest jako synonim tego pojęcia. W uczeniu maszynowym pozyskiwanie wiedzy dotyczy głównie doskonalenia bazy wiedzy. Najogólniej, przez pojęcie pozyskiwania wiedzy rozumiane jest uczenie (pozyskiwanie informacji symbolicznej) połączone z nabyciem umiejętności efektywnego wykorzystywania wiedzy. Celem pozyskiwania wiedzy dla potrzeb związanych z systemami doradczymi jest zwiększenie efektywności tych systemów. Tak przeprowadzony podział metod związany jest z kryterium uwzględniającym ilość informacji przekazanej do systemu uczącego (tutaj systemu doradczego), a wymaganej dla realizacji każdej z metod. Bezpośrednie zapisanie wiedzy (tzw. uczenie na pamięć) nie wymaga od systemu podlegającego uczeniu żadnego działania (tj. wnioskowania, czy też transformacji wiedzy). Przykładami takiego postępowania jest np. uczenie przez bezpośrednie zaprogramowanie. Pozyskiwanie wiedzy na podstawie instrukcji (tzw. uczenie przez przekazanie informacji). W porównaniu z poprzednią grupą występuje tutaj konieczność współdziałania uczącego (nauczyciela) z uczącym się (uczniem). Pozyskiwanie wiedzy polega na wykorzystaniu źródeł wiedzy (np. tekstów książkowych) wskazanych przez nauczyciela i ich transformacji na język akceptowalny przez uczącego się. Następnie dokonywana jest agregacja z wiedzą daną a priori, co jest konieczne dla jej efektywnego zastosowania. Należy podkreślić podstawową rolę odgrywaną przez nauczyciela, który przekazuje wiedzę narzucając jej odpowiednią strukturę, tak, aby mogła być ona dołączana do istniejącej już bazy wiedzy. 29

30 Przegląd literatury Pozyskiwanie wiedzy na podstawie analogii polega na takiej transformacji istniejącej wiedzy, aby mogła być ona użyteczna do opisów faktów podobnych, (choć nie tych samych), do tych, które już wcześniej zostały zawarte w bazie wiedzy. Przykładem może tu być modyfikacja programu komputerowego dla realizacji zadań różniących się od tych zadań, dla których został oryginalnie opracowany. Pozyskiwanie wiedzy na podstawie przykładów stanowi szczególny przypadek uczenia o charakterze indukcyjnym. Ten sposób pozyskiwania wiedzy jest dość często wykorzystywany przy konstruowaniu baz wiedzy. Metoda polega na generacji ogólnego opisu pojęć (klas) na podstawie zbioru przykładów i/lub kontrprzykładów obiektów reprezentujących te pojęcia (klasy). Tym samym opis ogólny otrzymywany jest na podstawie zasady indukcji. Metody pozyskiwania wiedzy na podstawie przykładów można rozgraniczać w zależności od źródła dostarczanych przykładów. Może nim być nauczyciel, który znając zasób wiedzy ucznia potrafi tak dobrać przykłady, aby generowany ciąg przykładów pozwolił na optymalną realizacje procesu pozyskiwania wiedzy. Pozyskiwanie wiedzy na podstawie obserwacji, zwane też uczeniem bez nauczyciela, stanowi ogólną formę uczenia indukcyjnego, gdzie w schematach pozyskiwania wiedzy nie korzysta się z pomocy nauczyciela. Wymaga to znacznie większego udziału uczącego się podczas procesu uczenia. Tego rodzaju sposób pozyskiwania wiedzy w znacznie ograniczonym zakresie można znaleźć w tzw. technikach grupowania i rozpoznawania obrazów. W zależności od interakcji uczącego się z otoczeniem można wyróżnić tutaj metody obserwacji biernych (tj. obserwator uczy się i klasyfikuje różnorodne obserwacje pochodzące z otoczenia) oraz metody obserwacji czynnych, tzn. eksperymentowanie. W ich trakcie uczący się wpływa na zmiany w otoczeniu i obserwuje skutki tych zmian. 30

31 Przegląd literatury Wynikiem procesu pozyskiwania wiedzy przez system doradczy realizowanego za pomocą wymienionych metod będą w pierwszym rzędzie zmiany bazy wiedzy na podstawie informacji dostarczanych "z zewnątrz" systemu. Celem pozyskiwania wiedzy jest zwiększeniu efektywności działania systemu doradczego, należy zauważyć, że w szczególności przypadku może być ono realizowane autonomicznie przez system. Następnym zagadnieniem jest problem tzw. wyjątków, którego omówienie ogranicza się wyłącznie do stwierdzenia, iż konstruktor systemu zobowiązany jest do arbitralnego rozstrzygnięcia, w jakich przypadkach tzw. wyjątki będą zapisywane w bazie wiedzy w postaci izolowanych stwierdzeń, a w jakich przypadkach będą one prowadzić do modyfikacji postaci reguł działania. Kończąc opis podstawowych kierunków w rozwoju metod pozyskiwania wiedzy należy wymienić zadanie najtrudniejsze, którym jest pozyskiwanie wiedzy o sposobach rozwiązywania zadań. Jej wynikiem powinny być zmiany istoty działania systemu doradczego. W chwili obecnej brak jednak dostatecznie ogólnych rozwiązań tego problemu. Środkiem umożliwiającym częściowe osiągnięcie celu są tzw. metareguły wchodzące w skład bazy wiedzy. Rozpatrzmy zagadnienia pozyskiwania wiedzy w przypadku, gdy przyjętym schematem reprezentacji wiedzy jest sieć semantyczna. Przypomnijmy, że podstawowymi elementami sieci są węzły oraz gałęzie ilustrujące związki (relacje) pomiędzy poszczególnymi węzłami. Każdy przykład konkretnego pojęcia opisany jest, zatem jako zbiór węzłów i gałęzi. Stąd też mając do dyspozycji zbiór przykładów, pozyskanie wiedzy w zakresie zdefiniowania pojęcia (którego przykłady będą właśnie zaprezentowane), jest ściśle związane, z problemem dopasowywania (przynajmniej częściowego) grafów (sieci semantycznych). Zadanie to jest trudne ze względu na fakt wystąpienia różnej liczby węzłów ł gałęzi sieci semantycznych przykładów. Szczególnie jest to widoczne w 31

32 Przegląd literatury przypadku, gdy dostarczone przykłady mogą być dopasowywane na wiele sposobów. Przedstawimy w zarysie sposób pozyskiwania wiedzy polegający na zastosowaniu metody analogii, użycie tej metody bazuje na pewnych spostrzeżeniach sformułowanych w zakresie hipotez organizacji pamięci człowieka. Rozpatrując nową sytuację, w której należy podjąć działanie, człowiek przypomina sobie sytuacje zaistniałe w przeszłości, wykazujące wyraźne podobieństwo do sytuacji aktualnej, przy czym podobieństwo to występuje na różnych poziomach abstrakcji. Zebrane doświadczenia pozwalają na odszukanie zachowań (działań), które byłyby właściwe w przeszłości i następnie ich modyfikacje do specyfiki sytuacji aktualnej. Wykonanie wybranego na tej podstawie działania, jeżeli doprowadzi ono do niewłaściwego skutku, dostarcza informacji użytecznej dla reorganizacji pamięci. Tego rodzaju działanie, a w rezultacie pozyskiwanie wiedzy przez analogię jest typowe dla człowieka. Jednocześnie można stwierdzić, te na aktualnym poziomie rozwoju metod sztucznej inteligencji, a tym samym pośrednio systemów doradczych, stosowanie analogii nie jest tak powszechne. W celu ilustracji sposobu zastosowania metody analogii w pozyskiwaniu, wiedzy rozpatrzmy system, w którym wprowadzona wiedza reprezentowana jest w formie ram, (co w pewnym stopniu modeluje strukturę pamięci). Pozyskiwanie wiedzy przez analogię może być traktowane jako przesył wartości ze szczelin (klatek) jednej z ran, nazywanej ramą źródłową, do szczelin, drugiej ramy, tzw. ramy docelowej. Przesył ten realizowany jest w dwóch krokach: 1) najpierw wykorzystuje się ramę źródłową dla wyboru tych szczelin, których wartości przesłane będą do ramy docelowej; jest to propozycja analogii, 2) wykorzystuje się istniejącą już informację w ramie docelowej dla filtracji analogii zaproponowanych w kroku pierwszym. 32

33 Przegląd literatury Pozyskiwanie wiedzy na podstawie obserwacji stanowa rozszerzenie pozyskiwania wiedzy za pomocą przykładów. Istotną różnicą jest to, że przykłady dostarczane są przez nauczyciela. Pojęcie, reprezentowane przez te przykłady jest również podane przez nauczyciela. Natomiast obserwacje przeprowadzone są bez udziału nauczyciela i wynikają z otoczenia czy też generowane są przez specyficzną dziedzinę, w której stosowany będzie system doradczy. Przykłady nie są przyporządkowane do poszczególnych pojęć. Na uczącego się spada wymaganie uczenia w przypadku większego stopnia niepewności. Inaczej mówiąc wymagania dla jakiegokolwiek systemu pozyskiwania wiedzy na podstawie obserwacji są wyższe niż w przypadku, gdy dane są przykłady. Biorąc pod uwagę proces pozyskiwania wiedzy z użyciem przykładów i obserwacji warto przypomnieć tu znane techniki rozpoznawania obrazów z dwiema podstawowymi grupami: rozpoznawania z nauczycielem, czyli rozpoznawanie nadzorowane oraz techniki grupowania (analiza skupień), zwane tez rozpoznawaniem bez nauczyciela. Metody grupowania znane i szeroko stosowane w różnorodnych dziedzinach, polegają na automatycznym wydobyciu i charakteryzacji struktury j analizowanym zbiorze danych. To podstawowe zadanie rozpoznawania obrazów (wzorców) można sformułować bardziej precyzyjnie w następujący sposób: - dany jest skończenie elementowy zbiór obiektów x1,x2,...,xn będących wektorami w przestrzeni cech o skończonym wymiarze (np. n), (najczęściej Lub wręcz wyłącznie o charakterze liczbowym), Założony jest wskaźnik jakości grupowania, Należy dokonać podziału zbioru na rozłączne klasy (zbiory), aby minimalizować wartość przyjętego wskaźnika. Bezpośrednie wykorzystanie metod istniejących w zakresie rozpoznawania obrazów, co rozwiązywania zadań charakterystycznych dla pozyskiwania wiedzy w systemach doradczych napotyka na poważne trudności. Ich głównym powodem jest taki charakter większości uwzględnianych atrybutów obiektów (wyników obserwacji), że ich reprezentacja w postaci elementów z osi liczbowej 33

34 Przegląd literatury nie jest wystarczająca. Wymaga to rozwiązania zadania grupowania obiektów w innej przestrzeni. Po drugie, używane w grupowaniu miary podobieństwa za, pomocą których definiowane są wskaźniki jakości, mają w większości charakter "lokalny", tzn. uwzględniają podobieństwo tylko dwóch obiektów, np. A i B i ewentualnie ich otoczenia, nie rozpatrując innych obiektów podlegających grupowaniu. Z definicji miara podobieństwa jest bez kontekstowa. Stąd też interesujące i wskazane jest omówienie tzw. grupowania pojęć (grupowania koncepcyjnego), gdzie przyjmuje się założenie, że podobieństwo pomiędzy A i B, zwane też kohezją koncepcyjną, zależy nie tylko od nich samych, ale także od zbioru pojęć C, które są znane przy wspólnym opisie A i B. Stwierdzenie to można zapisać jako funkcję A, E i C, f(a, B, C). Przykładowo dla punktów A i B oraz dla C, będących zbiorem figur geometrycznych (np. trójkąty, równoległoboki, koła), funkcja f(a, B, C) może być definiowana następująco: card( E) 1 f ( A, B, C) = max Ω pole( Ω) Gdzie card(e) oznacza liczebność zbioru E obiektów podlegających grupowaniu, zaś Ω jest takim dowolnym elementem C, że zawiera on oba punkty A i B. W zakresie pozyskiwania wiedzy na podstawie obserwacji interesujący algorytm zaproponowany przez Michalskiego, w którym obiekty opisywane są z użyciem aparatu formalnego logiki oraz dyskutowany jest wskaźnik podobieństwa biorący pod uwagę pojęcia (koncepcje) reprezentowane przez każdą grupę. Przedstawimy rodzaje zmiennych v algorytmie grupowania, wprowadzone wskaźniki jakości oraz ogólna, strukturę algorytmu ilustrując jego działa nie na przykładzie numerycznym. 34

35 Przegląd literatury 2.3 Wnioski Programowanie obrabiarek CNC jest zadaniem stosunkowo trudnym. Bez względu na stosowaną metodę programowania, bardzo łatwo można popełnić błędy. Błędy te mogą prowadzić do strat materiałowych, uszkodzenia narzędzi i obrabiarki. Technologia systemów ekspertowych pozwala na gromadzenie i przetwarzanie wiedzy. Aby jednak było możliwe zbudowanie systemu ekspertowego do sprawdzania poprawności procesów technologicznych, konieczna jest wcześniejsza analiza typowych błędów popełnianych w trakcje programowania obrabiarek sterowanych numerycznie. Zadanie to jest celem niniejszej pracy. 35

36 Cel i zakres pracy 3 Cel i zakres pracy Celem pracy jest analiza typowych błędów popełnionych przy programowaniu obrabiarek sterowanych numerycznie. 3.1 Zakres pracy Analiza będzie obejmować typowe błędy spotykane w czasie programowania obróbki toczeniem i frezowaniem, uwzględnione metody programowania to programowanie ręczne i w systemie GTJ. 36

37 4 Klasyfikacja błędów programowania Zakładając, iż w każdej metodzie istnieje zjawisko popełnienia błędu w pracy tej postanowiono sklasyfikować błędy programowania ze względu na pochodzenie. Do zrozumienia w pełni schematu klasyfikacji potrzebne jest poznanie pojęć takich jak procesor, postprocesor, baza narzędziowa, baza materiałowa, operator. 4.1 Definicje terminów Procesor jest początkowym etapem programowania. Zadaniem procesora jest: Odczytać program napisany w specjalnym języku programowania, jakim jest, np. (GTJT, GTJ3, APT), czy też odczytanie geometrii narysowanej w systemie CAD. Następnie rozwiązanie instrukcji technologicznych pierwszego poziomu. Wyznaczenie trajektorii ruchu narzędzi z uwzględnieniem korekty toru ze względu na ich promień. Utworzenie danych pośrednich. Postprocesor zajmuje się tłumaczeniem danych zawartych w procesorze na dane maszynowe. Innymi słowy postprocesor zamienia kod źródłowy na kod sterujący w odpowiedniej maszynie. Baza Narzędziowa zbiór danych na temat narzędzi. Zbiór taki posiada w swojej bazie zdefiniowane parametry tj. długość i średnica narzędzia, minimalne i maksymalne obroty, posuw, kierunek obrotów. Baza narzędziowa występuje w każdym programie typu CAM lub w programie programowania automatycznego gdzie w momencie programowania obróbki dobiera się typ narzędzia oraz jego średnicę. System, który korzysta z bazy automatycznie dobiera posuw i obroty. Druga baza narzędziowa musi być zdefiniowana w obrabiarce gdzie ważnym parametrem jest długość, która ma znaczący wpływ na dojazd przed materiał. Baza Materiałowa ściśle powiązana z bazą narzędziową wzbogacona o dokładne parametry obróbki, dla poszczególnych materiałów, jakimi są stal, brąz, aluminium czy żeliwo. W zależności od materiału w bazie powinny być informacje na temat włączenia funkcji chłodziwa. 37

38 Operator osoba, która ma bezpośredni kontakt z maszyną. Zadaniem operatora jest pomiar i opisanie każdego narzędzia w danych maszynowych prawidłowe wypełnienie magazynu narzędziowego maszyny, wypełnienie korektorów. 4.2 Podział błędów Ze względu na wynikanie błędów w trakcje programowania obróbki został opracowany schemat. W klasyfikacji błędów ujęto różne etapy programowania. Dla przykładu programowanie w systemie GTJ, programista rozpoczyna w procesorze systemu gdzie jest narażony na popełnienie pewnego zakresu błędów. Programując w procesorze, program źródłowy dzieli się na dwie części. Pierwsza część geometryczna, w której definiuje się punkty i profile. Druga część, technologiczna, czyli definiowanie: obrabiarki, narzędzi, materiału obrabianego, parametrów skrawania, funkcji oraz cykli obróbczych, warstw skrawania. Programowanie obróbki można wykonać dla pewnego szeregu materiałów, takich jak: stal, staliwo, żeliwo aluminium. Również materiał można obrabiać pewnymi narzędziami o różnych parametrach obróbczych. Dlatego dla doboru odpowiednich parametrów skrawania do konkretnego gatunku materiału w systemie GTJ została opracowana baza narzędziowa i materiałowa. W bazie są opisane typy narzędzi oraz parametry obróbcze dla pewnego szeregu materiałów. Dzięki temu programista piszący program źródłowy w systemie GTJ ma za zadanie wybrać klasę narzędzia oraz jego parametry. Korzystając z baz danych postprocesor zajmuje się generowaniem kodu sterującego. Kod sterujący jest wysyłany do obrabiarki gdzie dalsze operacje związane z obróbką wykonuje operator przy maszynie. Zadaniem operatora jest: opisanie punktu zerowego przedmiotu obrabianego, opisanie narzędzi w magazynie narzędziowym, stosowanie się do komentarzy zawartych w programie. 38

39 Rysunek 12 Klasyfikacja błędów programowania obróbki 39

40 4.2.1 Błędy procesora W programowaniu autonomicznym procesor jest pierwszą fazą z dwu etapowego programowania. Błędy popełnione w procesorze mają duży wpływ na następny etap przetwarzania programu Błędy geometrii Geometria polega na wprowadzeniu danych rysunkowych do kodu programu za pomocą współrzędnych, przez które uzyskuje się żądany profil. Profil geometrii w układzie odniesienia można opisać poprzez: Punkty Linie Okręgi Zmienne Dowolne krzywe przechodzące przez zadane punkty Zbiory punktów Import rysunku powstałego w systemie CAD (np. format dxf ) Błędy powstałe w systemie GTJ na etapie programowania w procesorze przedstawiają rysunki 13, 14 i 15. W przykładach przedstawiono błędy powstałe w czasie definicji profilu. Przestawiono efekt błędu w wyniku nieprawidłowego kierunku geometrii (rysunek13). Opisano błąd nieprawidłowego przecięcia dwóch figur, na co wpływ ma położenie punktu P4 (rysunku14). Następnie przedstawiono błąd w kolejności definiowanych elementów, co powoduje nie wykonanie żądanego profilu (rysunek15). 40

41 a) b) sys/cpr ;Program, frezowanie wybrania comm/punkt zerowy ustalić w osi symetrii półfabrykatu shift x-50 y-50 '**** Opis geometrii **** p1 x0 y0 l1 p1 a60 l2 p1 a30 c5 p1 r(70+10) p2 l1 c5 i2 p4 l2 c5 i2 c1 p2 r-10 c2 p1 r-90 c3 p4 r10 c4 p1 r70 p3 c5 c1 cls pf1 p4 c5 p2 pf2 p3 c1 c2 -c3 c4 c1 p3 sys/cpr ;Program, frezowanie wybrania comm/punkt zerowy ustalić w osi symetrii półfabrykatu shift x-50 y-50 '**** Opis geometrii **** p1 x0 y0 l1 p1 a60 l2 p1 a30 c5 p1 r(70+10) p2 l1 c5 i2 p4 l2 c5 i2 c1 p2 r-10 c2 p1 r-90 c3 p4 r10 c4 p1 r70 p3 c5 c1 cls pf1 p4 c5 p2 pf2 p3 c1 c2 c3 c4 c1 p3 Rysunek 13 Kierunek profilu geometrii w systemie GTJ; a) poprawny, b) niepoprawny. 41

42 a) b) sys/cpr ;Program, frezowanie wybrania comm/punkt zerowy ustalić w osi symetrii półfabrykatu shift x-50 y-50 '**** Opis geometrii **** p1 x0 y0 l1 p1 a60 l2 p1 a30 c5 p1 r(70+10) p2 l1 c5 i2 p4 l2 c5 i2 c1 p2 r-10 c2 p1 r-90 c3 p4 r10 c4 p1 r70 p3 c5 c1 cls pf1 p4 c5 p2 pf2 p3 c1 c2 -c3 c4 c1 p3 sys/cpr ;Program, frezowanie wybrania comm/punkt zerowy ustalić w osi symetrii półfabrykatu shift x-50 y-50 '**** Opis geometrii **** p1 x0 y0 l1 p1 a60 l2 p1 a30 c5 p1 r(70+10) p2 l1 c5 p4 l2 c5 i2 c1 p2 r-10 c2 p1 r-90 c3 p4 r10 c4 p1 r70 p3 c5 c1 cls pf1 p4 c5 p2 pf2 p3 c1 c2 -c3 c4 c1 p3 Rysunek 14 Definiowanie punkt przecięcia a) prawidłowe, b) nieprawidłowe. 42

43 a) b) sys/cpr ;Program, frezowanie wybrania comm/punkt zerowy ustalić w osi symetrii półfabrykatu shift x-50 y-50 '**** Opis geometrii **** p1 x0 y0 l1 p1 a60 l2 p1 a30 c5 p1 r(70+10) p2 l1 c5 i2 c1 p2 r-10 c2 p1 r-90 p4 l2 c5 i2 c3 p4 r10 c4 p1 r70 p3 c5 c1 cls pf1 p4 c5 p2 pf2 p3 c1 c2 -c3 c4 c1 p3 sys/cpr ;Program, frezowanie wybrania comm/punkt zerowy ustalić w osi symetrii półfabrykatu shift x-50 y-50 '**** Opis geometrii **** p1 x0 y0 l1 p1 a60 l2 p1 a30 c5 p1 r(70+10) p2 l1 c5 i2 c1 p2 r-10 c2 p1 r-90 c3 p4 r10 c4 p1 r70 p3 c5 c1 p4 l2 c5 i2 cls pf1 p4 c5 p2 pf2 p3 c1 c2 -c3 c4 c1 p3 Rysunek 15 Kolejność definiowania geometrii a) prawidłowa, b) nieprawidłowa. W przypadku, gdy mamy do czynienia z błędem prawidłowego definiowania geometrii procesor systemu GTJ nie narysuje profilu. Komunikat, jakim system nas informuje wygląda następująco: C3 P4 R10 POPRAW LINIE PROGRAMU POWOŁANO SIĘ NA NIEZDEFINIOWANY ELEMENT 43

44 Kolejność operacji Zdefiniowanie punktu zerowego Jeżeli półfabrykatem jest bryła obrotowa punkt zerowy dla przedmiotu powinno przyjąć się w osi symetrii. Jeśli obróbka nie wymaga użycia osi obrotowej punkt zerowy zaleca się przyjąć na powierzchni czołowej materiału od strony wrzeciona. Należy wziąć pod uwagę zalecenia konstruktora Błędy w cyklach obróbczych Nawiercanie Nawiertaki powinny być użyte jako pierwsze narzędzia w miejscach gdzie będzie wykonywana obróbka w głąb materiału tzn. wszędzie tam gdzie będą wykonywane otwory (okrągłe, fasolowe, itp.). W przypadku obróbki nie prostopadłej, tzn. osi narzędzia do powierzchni obrabianej użycie nawiertaka jest błędem. Krawędzie skrawające względem siebie są pod kątem ostrym, co w przypadku nawiercania spowoduje błąd: Nie precyzyjne nawiercenie otworu z powodu poślizgu powierzchni narzędzia i przedmiotu obrabianego. Uszkodzenie nawiertaka Rozwiązaniem jest zastosowanie freza dwu piórowego. Rysunek 16 Błędne użycie nawiertaka 6 Punkt zerowy programu jest przyjmowany według zaleceń konstruktora 44

45 Wiercenie Cykl wiercenia służy do wykonania otworów okrągłych o żądanej średnicy. Otwory nie tolerowane można wykonywać wiertłem wymiarowym. W innych przypadkach istnieje zjawisko popełnienia błędów: Wykonanie otworów tolerowanych wiertłem wymiarowym Wstępne wykonanie otworu innego typu (tj. fasolowe, prostokątne) nie wiercone średnica mniejsza od konturu (brak naddatku na frezowanie kształtujące) Wykonanie otworów nieprzelotowe wymagające płaskiego dna wiertłem klasycznym. Rysunek 17 Błędne wykonanie otworu tolerowanego wiertłem wymiarowym 45

46 Rysunek 18 Błędne wykonanie wstępnego otworu pod frezowanie W zależności od wielkości otworu, jaki przedstawia rysunek 18 należy wykonać wiercenie umożliwiające wjazd freza którym zostanie wykonana obróbka kształtująca. Dla tego konkretnego przypadku maksymalna zalecana średnica wiertła wynosi 19,5mm daje nam to po 0,25mm naddatku na frezowanie profilu. 46