7. az automatizált technológiai terve- · pdf fileaz apt alapú bemen...

7. AZ AUTOMATIZÁLT TECHNOLÓGIAI TERVE-ZŐRENDSZEREK (Cser István)

Az alkatrészgyártás technológiai tervezése a gyártástervezésrésze, eredményei a gyártástervezés további feladatainakmegoldásához szolgálnak alapinformációként. A tervezés céljaolyan technológiai folyamat tervezése, melynek révén a kívántfunkcionális rendeltetésű gyártmány előállítható, mégpedig alegkedvezőbb gazdasági eredmény mellett [19], [78], [29]. Aleggyakoribb optimálási kritériumok és céfüggvények (7.1. ábra):

t → min (gyártási idő minimalizálása): tminK → min. (gyártási költség minimalizálása): KminP → max. (profit maximálása): Pmaxp → max. (maximális nyereségráta): pmax, adott időegység alatti

max profit

Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

maxt

P

t

KÁrp →=

−=

(7.1)

0t

PtdtdP

dt

dp2

=

−⋅

=

(7.2)

t

P

dt

dp= (7.3)


Ár, K, P

Ár (piaci)

K

P=Ár-K

tt t t

K

P

min

max

min maxP K min gyártás

α

7.1. ábraOptimálási célfüggvények a technológiai tervezésnél


A technológiai tervezőrendszert (ATTR) jellemzi, hogy milyen és hogyan megadható bemenő adatokból (input), milyen tervezési eredményeket (output) állít elő és képes-e kapcsolatot létesíteni a gyártáselőkészítés és termelésirányítás más rendszereivel (7.2. ábra).

Gyártáselőkészítésirendszerek ATTR

Termelésirányításirendszerek

Input (tartalom és forma)

Output (tartalom és forma)

7.2. ábraAz ATTR fő jellemzői


Fontos ATTR-tulajdonság az adaptálhatóság helyi viszonyokra,aminek megvalósítását segíti a technológiai adatbázis, aprocesszor-posztprocesszor felépítés, a fokozatosadaptálás/illesztés elvének következetes alkalmazása arendszerben. Jó tudni a rendszerről az alkalmazott tervezésielvet, ami lehet generatív, variáns vagy variogeneratív [80].A generatív elv esetében a rendszer a mérnöki heurésztikaszabályai szerint lépésről lépésre dönt a következő tervezésielemről. Ha a tervezés elakad, akkor visszatér egy korábbitervezési lépéshez, fázishoz. Ez a módszer a teljes alkatrészbőlkiindulva szintetizálja a technológiai folyamatot.A variáns (típustechnológiai) elv esetében az első tervezésilépés az alkatrész technológiai osztályozása, melynek alapjánmegállapítható, mely alkatrészcsoportokba sorolható be az adottalkatrész és ahhoz a csoporthoz milyen tipustechnológia tartozik,aminek adaptálásával az adott alkatrész technológiai folyamatamegtervezhető.


A variogeneratív (félgeneratív) tervezési elv esetében afelületcsoporthoz rendelt „elemi” típustechnológiai folyamatokbólszintetizálja a rendszer az alkatrész gyártásának technológiaifolyamatát.A jövőt a variogeneratív elv és a mesterséges intelligencia (AI =Artificial Intelligence) ötvözése képzi. Ugyanis a technológusitudás receptek (típusmegoldások), modellek és intuitív (zavaros,hiányos, ellentmondásos) részekből áll. További lényegestulajdonságok az alábbiak:A modularitás azt jelenti, hogy valamennyi zártfeladatmegoldást, főként az ismételten előfordulókat célszerűkülön modulban megvalósítani. Vertikális és horizontálismodularitást különböztetünk meg.

Vertikális modularitás az egymás után következő tervezésiszinteknek megfelelő modulok.

Horizontális modularitás pedig az egy tervezési szinten belülitagozódás egymást kiegészítő és helyettesítő modulokra.


horizontális

vert

ikál

is

7.3. ábraVertikális és horizontális modularitás


A modularitás révén biztosítható tulajdonságok a nyitottság, atovábbfejleszthetőség egyes modulok cseréjével vagy újakhozzácsatolásával. Továbbá rugalmasság, adaptálhatóság akonkrét alkalmazási környezetre, ami számítástechnikai éstechnológiai jellegű (gyártórendszer összetétele, egyesgyártóberendezések technológiai képességei, alkalmazottgyártóeszközök, helyi technológiai szokások). Ennekfigyelembevételéhez kell a technológiai adtabázis és tudásbázis,a fokozatos illesztés elvének megvalósítása, a processzor-posztprocesszor felépítés, az interaktív tervezés lehetőségénekbiztosítása.A kompatibilitás más rendszerekkel való együttműködésiképesség. Feltétele közös modellek alkalmazása (2D-sműhelyrajz modell, 3D-s munkadarab modell) továbbászabványos interfészek (input, output, CLDATA).


7.1. Az alkatrészek technológiai osztályozása

Az alkatrész-osztályozás célja a technológiai tervezéstípustechnológiai folyamatok alapján és a gyártás szervezése acsoportmegmunkálás elvére alapozva.A csoportmegmunkálás lényege, hogy a gyártástechnológiájukalapján egy csoportba sorolható munkadarabok gyártására egygyártósort kell szervezni. Így a gyártás relatív tömegszerűségenő, következésképpen a gyártóberendezések a technológiaisorrend szerint telepíthetők, aminek révén csökken a műveletköziszállítás. Egységes szerszámozás, készülékezés, speciálisszerszámok, készülékek alkalmazása gazdaságossá válik.Az alkatrész technológiai kódja megmondja, hogy az alkatrészmely technológiai csoportba tartozik és ahhoz milyentípustechnológiai folyamat tartozik.A csoportmegmunkálás mindig típustechnológiaalkalmazására épít, a típustechnológiára épülő technológiaitervezés nem feltétlenül igényli a csoportmegmunkálásalkalmazását.


A reprezentáns (vezér, komplex) alkatrész képviseli az azonostechnológiai sajátosságokkal bíró alkatrészek csoportját és amelyre atípustechnológiai folyamat készül. Ebből egyszerűsítéssel, némiátszámítással előállítható az egyedi alkatrész technológiai folyamata.Az alkatrészek osztályozási, csoportosítási elveinek kialakítása függa helyi gyártási körülményektől (gyártandó alkatrészféleségek ésazok darabszáma, rendelkezésre álló gyártóberendezések ésgyártóeszközök, stb.).Célszerű olyan osztályozási rendszert kialakítani, melyben az adottalkatrész technológiai kódja a műhelyrajz alapján meghatározható.Előfordul, hogy az osztályozási rendszer explicit formában utal azalkalmazandó megmunkálási módra, szerszámgépfajtára (pl:függőleges marógépen, vízszintes marógépen, gyalugépenmegmunkálandó prizmatikus alkatrész).. Szerencsésebb, ha a kódrendszer a munkadarab alakjára,méreteire, pontossági követelményeire épül, azaz a kódolás aműhelyrajz alapján elvégezhető. Ebben az esetben a számítógépesalkatrészmodellből kiindulva automatikus kódolás is elvégezhető.


Példa a technológiai kód felépítésére:

1. A munkadarab jellege:

1-forgástest,2-prizmatikus,3-szekrényes stb.

A további kódolási paraméterek függnek a munkadarab jellegétől.Itt példaként forgástestekre mutatjuk be a kódolás egy lehetségesváltozatát. Tehát forgástestekre (1) további lehetséges változata akódolásnak.


2. Az l/d viszony:

l/d < 1/21-tárcsák

1/2 < l/d < 12-tárcsák, hüvelyek

1 < l/d < 33-hüvelyek, tengelyek

3 < l/d < 64-tengelyek

l

dMiskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

3. Külső felületek jellege, alakja:

1-hengeres felület

2-hengeres, kúpos

3-lépcsõs egyik irányban

4-lépcsõs egyik irányban+kúpos

5-lépcsõs mindkét irányban


4. Belső felületek jellege, alakja:

4-lépcsõs egyik irányban, kúppal

5-lépcsõs mindkét irányban

3-lépcsõs egyik irányban

2-hengeres, kúpos

1-hengeres


5. Mellékelemek:

1-menet2-bordás felület3-fogazás

6. Mellékelemek:

1-horony2-rögzítő furat3-síkok, sokszögalakzatok

7. Alkatrész maximális ∅ (Dmax):

1- Dmax ≤ 10

2- 10 < Dmax ≤ 25

3- 25 < Dmax ≤ 50

4- 50 < Dmax ≤ 100

9. Előgyártmány fajtája:

1-rúd2-cső3-süllyesztékes kovácsdarab4-öntvény5-lemez

8. Munkadarab

anyaga:

1-acél2-ötvözött acél3-öntöttvas

10. IT osztály:

1-IT5-ig2-IT6 – IT73-IT8 – IT9

11. Hőkezelés:

1-hőkezelés nincs2-izzítás3-normalizálás4-nemesítés5-edzés


220

40

30h7

Techn. kód: 1 4 5 0 1 1 3 1 1 2 0

mindkét irányban lépcsõs nincs belsõ felületacél

hõkezelés nincs

forgástest

l/d=5.5menet horony max =40

IT7

rúd elõgyártmány

D

7.4. ábraPélda a technológiai kód felépítésére


Kézi kódolás nehézkes, fárasztó, egy idő után monotonná válik.

Korszerűbb a számítógépes párbeszédes kódolás, még

korszerűbb a munkadarab modell (leírás) alapján automata

felismerés és kódolás megvalósítása

A típustechnológia alapján történő technológia tervezést a 7.5.

ábra vázolja. Reprezentáns (vezér, komplex) alkatrész egy valós

vagy kitalált alkatrész, rendelkezik az adott technológiai csoportba

tartozó alkatrészek összes tulajdonságával.


Reprezentáns alkatrészErre készül a típus-technológiai folyamat,amelybõl származtathatókaz egyes konkrét alkatrészektechnológiai folyamatai

7.5. ábraTechnológiai tervezés típustechnológia alapján


A típustechnológiai folyamatból a konkrét folyamat származtatásaautomatizált üzemmódban a műveleti sorrendtervezés szintjénproblémamentes. A művelettervezés szintjén már gondotjelenthet a méretes szerszámok kiválasztása (nincsalkatrészleírás). A műveletelemtervezés szintjén a forgácsolásiparaméterek többnyire átszámítás nélkül alkalmazhatók, igaz ígylétrejön egy eltérés az optimumtól. A mozgásciklusoktervezéséhez parametrikus algortimusok alkalmazhatók.

7.2. Az ATTR-ek fő építőelemei, APT bemenő nyelv, CLDATA

Az ATTR-ek fő építőelemeit, komponenseit a 7.6. ábrán foglaltukössze.


ADAT

ÉS

TUDÁSBÁZIS Posztprocesszor

Output

Műveletelemtervező

Művelettervező

Sorrendtervező

Processzor

Input

CLDATA

interaktivitás

interaktivitás

Technológiai dokumentáció: - műveleti sorrendterv - művelettervek - gyártóeszköz-lista - NC-CNC vezérlőprogramok

Fő adatcsoportok: - gyártórendszerek leírása, adatai - gyártóberendezések adatai - gyártóeszközök (szerszámok, készülékek) leírása, adatai - típustechnológiai megoldások - technológiai tervezési szabályok - technológiai adatok - anyagok megmunkálhatósági jellemzői - szabványok, normáliák (ISO tűréstábla) szabványos alakzatok méretei, stb. - szövegek, üzenetek - tervezési eredmények, közbenső eredmények, kiindulási adatok

bemenő nyelv (esetleg táblázatos)szöveges párbeszédesgrafikus párbeszédesvegyes

7.6. ábraAz ATTR felépítése


APT (Automatically Programmed Tools) az első NCprogramozási rendszer, az 1950-es évek második felébendolgozták ki a MIT-ben (Massachusets Institut of Technology).Alapul szolgált számos további rendszer kidolgozásához (APTalapú rendszerek: EXAPT, NELAPT, IFAPT, ADAPT, FAPT stb.)valamint ISO szabványajánlásokhoz. Az APT nyelvet a korszerűCNC gyártók a vezérléshez opcióként ajánlják, ekkor az APT azISO NC nyelv helyett használható CNC programozásra.

Fontosabb ismérvei (7.7. ábra):• szabad formátumú bemenő nyelv az alkatrészprogram

leírására,• processzor-posztprocesszor struktúra,• CLDATA processzor-posztprocesszor közbenső nyelv.


Processzor

CLDATA (Cutter Location Data)ISO TC 184

Input: APT alkatrészprogram

Posztprocesszor

Output: NC-CNC vezérlőprogram

7.7. ábraAz APT felépítése


Ezek a mai ATTR-ekre is jellemzőek. Az APT alapú bemenő nyelviés a CLDATA ISO ajánlás, kidolgozásának alapjául szolgált.A bemenő nyelv az alkatrészprogram leírására szolgál a műszakinyelvhez közelálló fogalmakkal, adott nyelvtani szabályok szerint.Fontosabb jellemzői a bemenő nyelvnek:a szintaxis, a bemenő nyelv nyelvtana,a szemantika, a nyelvi mondatok, az alkatrészprogramértelmezése, fogalmi oldala.A predefinitség azt jelenti, hogy az alkatrészprogramban egyfogalomra csak meghatározását (definícióját) követően lehethivatkozni.A modalitás öröklődést jelent, azaz az alkatrészprogramban egyutasítás mindaddig érvényben marad, míg megváltoztatásátkiváltó utasítás meg nem jelenik.A horizontális struktúra a nyelvi mondatok felépítését tárgyalja,míg a vertikális struktúra a nyelvi mondatok alkatrészprogramonbelüli sorrendiségét szabályozza.


A nyelvi elemek fő csoportjai:a) az alkalmazható jelek (betűk, számok, speciális jelek),b) a szavak (hossza, felépítése: pl. APT-ben maximum 6 karakter

és betűvel kezdődik), megkülönböztethetőek:• szótári szavak, melyek lehetnek főszavak (a mondat típusát

határozzák meg), módosítók (módosítják a mondat típusát,megadják a következő paraméter jelentését, valamilyenönálló jelentéssel bírnak),

• szótáron kívüli szavak (azonosítók, formális paraméterek),c) karakterlánc (string, szöveg),d) mondat, utasítás, melynek összeállítási szabályait a nyelv

rögzíti.

Egy APT mondat általános felépítésére nézzünk meg egykördefiníciót:

[<azonosító>=]<főszó>{<módosító>!<paraméter>!<azonosító>]}

Pl: C1=CIRCLE/TANTO, IN, C2, OUT, C3, RADIUS, 50, YLARGEMiskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

Ez az utasítás a C1 azonosítójú kört definiálja, mely érinti belülről a C2 és kívülről a C3 jelű kört, sugara 50 mm és y-nagyobb irányban fekszik (7.8. ábra).

C2 3C

1P P2

C1RADIU

S, 50

y

x

7.8. ábraKét kört érintő kör


Az azonosító és törtvonal utáni paraméterek elhagyhatók,pontosabban vannak olyan mondattípusok, ahol ezekre nincsszükség.

Példaként:• szerszám előírása: TOOLNO/256432, 22• orsóforgás (fordulatszám és forgásirány): SPINDL/400,

CLW• előtolás megadása fordulatonkénti dimenzióban:

FEDRAT/0.5, PERREV• szerszámmozgás adott pontba: GOTO/P2• szerszámgép leállítása: STOP

e) alkatrészprogram: nyelvi mondatok rendezett halmaza,melynek fő egységeit a 7.9. ábra mutatja.


program kezdete

program törzse

program vége FINI

PARTNO/ <szöveg>

7.9. ábraAPT alkatrészprogram felépítése


A programtörzs fő adatcsoportjai:• általános adatok a munkadarabra, megmunkálásra

vonatkozóan,• geometriai leírás, definíciók,• technológia:

� technológiai definíciók,� technológiai definíciók aktivizálása,� megmunkálási helyek kijelölése,� esetleg elemi technológiai utasítások.

Példaként a program kezdete lehet PARTNO/FÚRÁS, HÁZ6678

Az általános adatok lehetnek:PART/MATERL, C45, RA, 12.5, IT8CLDIST/0.5, 2SAFPOS/800, 800, 1000


16

P1

10

7.10. ábraFuratjellemzők a technológiai definícióhoz


Geometriára példa:ZSURF/100P1=POINT/50, 50P2=POINT/100, 100Technológiai definícióra példa (7.10. ábra):T1= DRILL/DIAMETH, 16, DEPTH, 10, COREDTechnológiai definíció aktivizálása: WORK/T1Megmunkálási hely kijelölése: CUT/P1, P2, INVERZAktivizálás vége: WORK/NOMOREElemi technológiai utasításokra példaTOOLNO/779837, 12SPINDL/800, CCLWRAPIDGOTO/(P3=POINT/80, 80, 102FEDRAT/0.2GODLTA/-15RAPIDGODLTA/15GOTO/800, 800, 1000FINI


ATP mozgásutasítások, a szerszám mozgáspálya leírása:

a) Pozicionáló mozgások utasításaimozgás adott pontba:GOTO/P1GOTO/X1, Y1, Z1mozgás növekménnyel:GODLTA/dx, dy, dzGODLTA/dz

b) Pályamenti mozgást vezérlő utasításokráállás adott felületekre (7.11. ábra):


ds = drive surface = vezető felületcs = check surface = ellenőrző felületps = part surface = alkatrész felület

7.11. ábraATP felülettípusok a szerszám mozgáspálya leíráshoz

GO/TOON ,PAST

ds,TOON ,PAST

ps,TOON ,PAST

cs

ds

cs

ps

Mozgás felületek mentén:

előrehátra

jobbrabalra

GOFWDGOBACKGORGTGOLFT

TO/ON ,PAST

ds,TOON ,PAST

cs

Az adott mozgás iránya (GOFWD, … GOLFT) mindig az előzőmozgás irányához viszonyítva adandó meg.


Példa a szerszám mozgáspálya leírására (7.12. ábra):

P1

L1

L4L2 L3

GOTO/P1GO/[TOL]L1GOLFT/L1, PAST, L2GORGT/L2, TO, L3GORGT/L3, ON, L4

7.12. ábraMozgáspálya leírása APT nyelven


A CLDATA (Cutter Location Data) a rekordok szekvenciálissorozata. A rekordok szavakból állnak. A rekordok általánosfelépítése:

Rekord

Sz04 Byte

Sz14 Byte

Sz24 Byte

Sz34 Byte

Sz48 Byte

Sz58 Byte

……

Szn≤2458 Byte

Az első négy szó mindig 4 Byte hosszúságú és egész (I) típusú. Atovábbi szavak (n≤245) mindig 8 Byte hosszúságúak, típusuk lehet:I – egész szám, R – valós szám, N – név (azonosító), T – string.

A rekordok első négy szava:Sz0 (I) = length, a rekord további szavainak számaSz1 (I) = iseqno, a rekord sorszámaSz2 (I) = a rekord típuskódjaSz3 (I) = a rekord alaptípus kódja (ha van) vagy valamilyen kód típusúadat


A további szavak típusa és jellege a rekord típusától, altípusától függ.Szintaxis, szemantika, modalitás, horizontális és vertikális struktúraértelmezése mint a bemenő nyelvnél.

Példaként néhány rekord definíciója az alábbi:1000-es típusú rekord:

Neve: CARDNO,felépítése:

Sz1 (I) = isequnoSz2 (I) = 1000, CARDNOSz3 (I) = icard az alkatrészprogram azon mondatának sorszáma, mely

forrása a további rekordoknak.

2000-es típusú rekord:

Posztprocesszor utasítások (döntően a bemenő nyelv elemitechnológiai utasításainak felelnek meg).Általános felépítés:Sz1 (I) = iseqnoSz2 (I) = 2000Sz3 (I) = altípus-kód, további szavak az altípuskódtól is függnek.


Sz3 (I) = 1002, HEADSz4 (I) = 193Sz5 (I) = ihead, megmunkáló fej, szán kódjaUtasítást ad a megnevezett (ihead) szán vagy megmunkáló fejműködésbe lépésére.

Sz3 (I) = 1009, FEDRATSz4 (I) = 501, PERMIN

504, PERREVSz5 (I) = s, előtolás értékeAz előtolás bekapcsolása.

Sz3 (I) = 1025, TOOLNOSz4 (I) = e, szerszám azonosító kódSz5 (I) = f, szerszám helye a szerszámgépenEsetleges további adatok a szerszám méreteire és korrekciójáravonatkozóanSzerszám aktivizálása.


Sz3 (I) = 1031, SPINDL orsóforgásSz4 (I) = 71, ON bekapcsolásSz4 (I) = 72, OFF kikapcsolásSz4 (I) = 246, ORIENT orientált kikapcsolás, rögzítésSz4 (I) = 114, LOCK kikapcsolás + rögzítésOrsóforgás be- és kikapcsolás.

Sz3 (I) = 1049, COUPLESz4 (I) = 71, ONSz4 (I) = 72, OFFOrsóforgás és előtolás szinkronizálása (menetvágáshoz).

Sz3 (I) = 5, RAPIDGyorsmenet bekapcsolása.


Sz3 (I) = 1094, SAFPOSSz4 (I) = 53, NOMORE érvényesség végeSz4 (I) = 1258, FIX szerszámcsere gépi fix helyzetbenSz4 (R) = x, szerszámcsere helyének koordinátáiSz5 (R) = y, szerszámcsere helyének koordinátáiSz6 (R) = z, szerszámcsere helyének koordinátáiSzerszámcsere helyzet előírása.

Sz3 (I) = 2, STOPSz3 (I) = 3, OPSTOPFeltételes stop.

Sz3 (I) = 1012, OPSKIPSz4 (I) = 71, ONSz4 (I) = 72, OFFVezérlőmondatok feltételes átugrása.


Sz3 (I) = 1010, DELAY késleltetésSz4 (I) = 98, SPIN sec-ban advaSz4 (I) = 97, REV orsófordulatok számával advaSz5 (I) = a, késleltetés értéke Sz4 dimenzióbanKésleltetés előírása.

Sz3 (I) = 1054, CYXLE ciklusSz4 (I) = 163, DRILL fúrásSz5 (I) = depth, mélységSz6 (I) = 316, MMPR [mm/ford]Sz7 (R) = n, orsó fordulatszámaSz8 (R) = cldist, biztonsági távolságSz9 (I) = 280, RAPTO gyors ráállásSZ10(R) = rdepth, relatív szabad mélység (ütközési magasság)Sz11 (I) = 279, DWELLSz12 (R) = delay, késleltetés fordulatbanCiklusparaméterek megadása (7.13. ábra).

CYCLE/DRILL, fúrási ciklus bekapcsolásaGOTO/P1, fúrási hely előírásaCYCLE/OFF, ciklus kikapcsolásaMiskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés

rdepth

cld

ist

cld

ist

de

pth

P1

késleltetés

7.13. ábraFúrási ciklus paraméterei és vázlata


3000-es típusú rekordok:

Geometriai elemek normál alakja

4000-es , 5000-es típusú rekordok:

Egyenes vonalú szerszámmozgás, egyenes szakaszokkalközelített görbe pályán történő szerszámmozgás.


Szerszám geometria és interpoláció.


Sz2 (I) = 14000, FINI (CLDATA vége)


Görbe vonalú szerszámmozgás (pl.:körív mentén)

A fenti leírás áttekintést ad a CLDATA rekordok egy részéről. Egyposztprocesszor kidolgozásához ismerni kell az adott CAD/CAMrendszer CLDATA teljes specifikációját.


7. az automatizált technológiai terve- · pdf fileaz apt alapú bemen...

Documents