BER\CHTE^MWWm. Arbeitsgangplanung und NC-Programmierung

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BER\CHTE^MWWm

Dipl.-Inform. ^Thomas Mielke, ^Hannover Sukzessiver Aufbau

einer universellen

CAD/CAM-Kopplung ^{für ein} rotationssymmetrisches

Teilespektrum ^{unter Einsatz}

eines Expertensystems ^zur

Arbeitsgangplanung

und NC-Programmierung

Reihe 20: Rechnerunterstützte

Verfahren Nr. 25

VM VERLAG

Verlagdes Vereins DeutscherIngenieure ^* Düsseldorf

-V-

INHALTSVERZEICHNIS Seite

1Ausführungen^zurrechnerintegrierten^{Produktion 1}

1.1Einleitung ¹

1.2Begriffsdefinitionenund Ziele dieserArbeit ¹

1.3Aufbauorganisationeines Unternehmens 3

2 CIM-Bausteine 4

2.1Betrieblich-organisatorischeUnternehmensbereiche ⁴

2.2Produktionsnahe Unternehmensbereiche 5

2.2.1 Übersicht ⁵

2.2.2AbstraktionsprinzipundModularisierung ⁵

2.2.3 ModellezurCAD/CAM-Kopplung ⁷

2.3CIM-Schnittstellen ⁹

2.3.1 CAD-Datenschnittstellen 9

2.3.2Nationale und internationaleStandardisierungsgremien ¹⁰ 2.3.3 Normenund StandardszurInformationstechnik ¹⁰

3'RechnerunterstütztesEntwickeln und Konstruieren(CAD) ¹¹

3.1Auslegung^derCAD-Anlage ¹¹

3.1.1Einsatzgebieteder CAD-Technik 11

3.1.2Rechnerkonfiguration^vonCAD-Anlagen ¹¹ 3.1.3Benutzerführungbei der Arbeit mit CAD 12 3.1.4Informationsgehaltder technischenUnterlagen ¹²

-VI-

3.2 RechnerinterneDatenhaltung^undVerwaltung (Modellart) ¹⁴

3.2.1 2D-Modelle imCAD-System ¹⁴

3.2.2 3D-Modelle imCAD-System ¹⁴

3.2.3 PraktischeDarstellungen^{zurWahl der}Modellart 16

3.2.4CAD-Ebenentechnik 17

3.4 Konstruktion zweidimensionaler Geometrien 17 3.4.1Anwendung^vonCADzurZeichnungserstellung ¹⁷

3.4.2Variantentechnik 18

3.4.3 Makrotechnik 20

3.5AnwendungsbedingteBesonderheitenvonCAD-Systemen ²²

3.5.1 Benutzerschnittstelle imCAD-System ²²

3.5.2Vergleich^derDatenhaltungzweier Unternehmensbereiche 23 3.5.3 Informationsverlust undInterpretationsaufwand ²⁴

f 4 SoftwareschnittstellenzumModelldatenaustausch 26

4.1Notwendigkeitdes Modelldatenaustausches 26

4.2 Verfahren desModelldatenaustausches 26

4.3Schnittstellenspezifikationen^zumAustauschgeometrischer

Produktdaten 28

4.4 Die IGES-Schnittstelle 29

4.4.1Strukturbeschreibungder IGES-Datei 29

4.4.2 Aufbau des IGES-Elemente 30

4.4.3 Schwächen in derAnwendung^{vonIGES 31}

4.4.4 IGES-Subset des VDMA 32

4.5 KonstruktionsdatenübernahmeausIGES-Dateien 34 4.5.1 Ablauf der Konstruktionsdatenübernahme 34 4.5.2AngabederorganisatorischenDaten 36 4.5.3Programmtechnische InterpretationvonIGES-Dateien 37

4.5.4EinrechnungderMaßtoleranzen 39

4.5.5 Aufbau der Werkstückkontur 41

-VII-

5 RechnerunterstützteArbeitsplanung (CAP)^undNC-Programmierung ⁴³

5.1 Der

Arbeitsplan

5.1.1 Ablauf derArbeitsplanerstellung ⁴³

5.1.2Rechnergestützte Erstellung^desArbeitsplanes ⁴⁵ 5.1.3Arbeitsplanungsartenund Ziel der Arbeit 46 5.2 DerArbeitsplan^vonrotationssymmetrischenTeilen ⁴⁷

5.2.1 Auszuführende

Teilarbeitsvorgänge

5.2.2Erstellungvon

NC-Steuerprogrammen

5.2.3Komplettbearbeitung^{auf einer}Werkzeugmaschine ⁴⁹

5.3 AutomatisiertePlanung^desArbeitsganges ⁴⁹

5.3.1 Aufbau einesStandardwerkzeugsatzes ⁴⁹ 5.3.2Zugriff^{auf eine}Betriebsmittelverwaltung ⁵⁰ 5.3.3 Aktuelle

Bestandsführung

Betriebsstoffen 51

5.4Programmierung^derNC-Steuerdaten für eineWerkzeugmaschine ⁵² 5.4.1NC-Programmierungauf Steuerdatenbasis nach DIN 66025 52 5.4.2Werkzeugmaschinen-neutrale NC-Programmierung ⁵³

5.4.3Werkstattprogrammierung 54

5.4.4NC-ProgrammierungimCAD-System ⁵⁴

6Entwicklung^undAufbau einerPlanungshochsprache 55

6.1Einleitung ⁵⁵

6.2Klassifizierungdes vorhandenenTeilespektrums ⁵⁵

6.3 Aufbau einerMakroumgebung 57

6.4Beispielhafte

Teileprogrammierung

6.5Systematikbei der Auswahl der Makros 61

6.6Vorgedachte Bearbeitungsfolgen 63

-VIII-

7

Expertensysteme

7.1 Grundsätzlicheszuden BeriffenAlgorithmusund Heuristik$ 64 7.1.1 ZumBegriff"WissensbasierteSysteme" ⁶⁴ 7.1.2KonventionelleSystemezurArbeitsplanerstellung 65

7.1.3

Entscheidungstabellentechnik

7.1.4 Der heuristische Ansatz 67

7.2KonzeptzumAufbau einesExpertensystems 68

7.2.1 Struktur einesExpertensystems ⁶⁸

7.2.2 Wissensbasis undWissensrepräsentation ⁶⁹ 7.2.3Inferenzkomponente (Schlußfolgerungskomponente) 71 7.2.4 Benutzerschnittstellen,einesExpertensystemes ⁷²

7.2.5Programmiersprachen ⁷³

7.2.6Entwicklungsumgebungen^undExpertensystem-Schale (Shell) ⁷⁴ 7.3 Die Wissensdomäne derArbeitsvorbereitung ⁷⁵

7.3.1 DieWissensaquisition 75

7.3.2Aufteilung^undAbgrenzungdes Wissens 75

7.3.3 DieAufgabe^desWissensingenieurs 76

7.4Planungeines

Expertensystems

vonMakros 77

7.4.1 Die Wissensbasis alsRegelwerk^vonProduktionsregeln ⁷⁷ 7.4.2 DieWerkstückdarstellung ^imExpertensystem 78

7.4.3 DerSuchbaum 80

7.4.4Gruppierung unabhängiger Regeln^zueiner Ebenenstruktur 81 7.4.5Die Ebenenhierarchie durch existierendeMetaregeln 83 7.4.6Der

Änderungsdienst

Arbeitsplanerstellung ^ausCAD-Daten 85

-IX-

8 CHAMP^-EinExpertensystem^zur

Reihenfolgeplanung

Teilarbeitsvorgangsfolgen 86

8.1 SchematischeWiedergabe^derEinbindungvonCHAMPindie

CAD/CAM-Kopplung ⁸⁶

8.2Abbildung^vonFräs-,Säge-^undBohrbearbeitungen^aufdas

rechnerinterne^Modell 88

8.3 Ablaufschema derregelbasierten Entscheidungen ^{in CHAMP 90}

8.4Regelbasierte

Geometrieverarbeitung

8.5

Regelbasierte Makrofolgeermittlung

8.6Planungsbeispiel ⁹⁵

8.7

Änderungen

9 Ausblick 107

9.1Baukastenschema beikomplexem

Teilespektrum

9.2IntegrierteCAD/CAM-Systeme 108

9.3 Interaktive CAD-Funktionalität bei derNC-Programmierung ¹⁰⁹ 9.4Expertensysteme^zurautomatischenArbeitsplangenerierung 109

10Zusammenfassung ¹¹¹

11 Schrifttum 112