Экспертная система в управлении токарным станком с ЧПУ

• Автор: Коротков, Олег Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 227 с. : ил. + Прил. (151 с.)

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Вопросы повышения точности обработки на станках с ЧПУ

1.2 Механизмы обеспечения точности обработки, управление точностью

1.3 Системы управления точностью обработки

1.4 Системы активного контроля

1.5 Адаптивное управление технологическим процессом

1.6 Интеллектуальные системы управления

1.7 Использование экспертных систем

1.8 Цели и задачи исследования

2 ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
2.1 Основные аспекты рассматриваемой предметной области
2.2 Планирование действий
2.3 Структура интеллектуальной системы управления
2.4 Функционирование интеллектуальной технологической системы
2.5 Выводы
3 ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ РАБОТЫ В СОСТАВЕ ИТС
3.1 Функциональная структура экспертной системы
3.2 ЭС в проблемной области металлообработки
3.3 Оболочки экспертных систем
3.4 Требования к средствам разработки ЭС
3.5 Разработка структуры оболочки ЭС
3.6 Компоненты структуры оболочки ЭС
3.7 Характеристики созданной оболочки ЭС
3.8 Выводы
4 РАЗРАБОТКА БАЗЫ ДАННЫХ И БАЗЫ ЗНАНИЙ ДЛЯ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ В ПРОБЛЕМНОЙ ОБЛАСТИ
4.1 Введение
4.2 Погрешности, влияющие на точность обработки
4.3 Учет влияния деформации заготовки
4.4КОМПЕНСАЦИЯ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ ОТ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ПРИПУСКА
4.5 ПОДХОД К РАЗРАБОТКЕ БАЗЫ ДАННЫХ
4.6 Содержание общей базы данных и базы знаний

4.7 Состав базы знаний
4.8 Выводы
5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ В УПРАВЛЕНИИ СТАНКОМ
5.1 Задачи выполнения экспериментальных исследований
5.2 Описание экспериментального стенда
5.3 Методика обработки заготовки без применения итс
5.4 Определение собственных характеристик станка и его подсистем
5.5ПР0ВЕРКА ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ИТС ПО КОМПЕНСАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ ОТ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ПРИПУСКА
5.6 Экспериментальное исследование компенсации упругих деформаций
5.7 Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
По мере развития машиностроения и внедрения новых технологий требования к точности деталей и точности функционирования машин постоянно возрастают, поэтому проблема повышения точности обработки деталей на металлорежущих станках остается всегда актуальной.
Кроме традиционных направлений, таких как повышение геометрической, кинематической, динамической точности станков, минимизации влияния температурных деформаций, все больше внимания уделяется обеспечению высокого качества обработки путем введения интеллектуальных систем управления (ИСУ), построенных на базе экспертных систем (ЭС). Станок, оснащенный такой системой, становится технологическим объектом, наделенным свойством самоорганизации с целью достижения необходимого качества обработки. Базой для построения возможных выводов при выполнении функций принятия решений служит изначально заложенный опыт и опыт, накапливаемый интеллектуальной системой управления в процессе самообучения, — то есть в процессе работы.
Целью данной работы является повышение точности обработки деталей на токарных станках с ЧПУ путем создания интеллектуальной системы управления, реализующей эвристический подход к управлению при помощи экспертной системы.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Разработать структуру интеллектуальной технологической системы (ИТС) управления токарным станком с ЧПУ. При разработке системы управления точностью обработки необходимо ориентироваться на применение систем, не связанных с конструктивными изменениями станка. Введение управляющих воздействий целесообразно осуществлять через систему ЧПУ станка или интеллектуальную компьютерную систему управления. Для подналадки положения инструмента или заготовки желательно использовать существующие исполнительные механизмы станка.

обработкой, которые позволили уменьшить вредное влияние факторов, воздействие которых практически постоянно по величине, созданы различного рода коррекционные устройства, применяется метод активного контроля, достоинства и недостатки которого описаны в разделе 0.
Как показывает практика, ресурсы точности станков используются далеко не полностью, и это в первую очередь касается универсальных станков. Обрабатываемые на них детали резко отличаются друг от друга требованиями к точности изготовления.
Обработка деталей на станках с ЧПУ идет без участия рабочего. Траекторию режущего инструмента задает программа. В ней можно учесть систематическое изменение припуска по контуру обработки, обусловленное типом заготовки и формой детали. Но в программе нельзя учесть случайного изменения припуска и твердости материала заготовки, затупления режущего инструмента. В то же время колебание величины припуска на заготовках, обрабатываемых на станках с программным управлением, обычно больше, чем на заготовках, обрабатываемых на специальных станках в условиях крупносерийного производства. Дело в том, что станки с ЧПУ используют глазным образом в мелкосерийном производстве, где менее совершенны методы получения заготовок.
Из этого следует, что обработка на станке с ЧПУ осуществляется в менее благоприятных условиях; при действии тех же факторов нет рабочего, который бы соответствующим образом корректировал технологический процесс. Поэтому чтобы получить детали высокой точности, заготовку или предварительно обрабатывают на других станках, или же увеличивают число проходов. Таким образом, отстранение человека от непосредственного участия в обработке остро ставит вопрос о необходимости управления технологическим процессом.
Профессор Б. С. Балакшин в 1949 г. предложил использовать адаптивное управление ходом технологического процесса изготовления деталей на металлорежущих станках. При адаптивном управлении систему СПИД