intTypePromotion=1

Báo cáo: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống tính toán song song hiệu nâng cao để lập trình gia công các bề mặt khuôn mẫu trên máy công cụ CNC

Chia sẻ: Nguyen Bao Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:432

0
112
lượt xem
40
download

Báo cáo: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống tính toán song song hiệu nâng cao để lập trình gia công các bề mặt khuôn mẫu trên máy công cụ CNC

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bản báo cáo này trình bày một cách hệ thống quá trình nghiên cứu và ứng dụng hệ thống máy tính song song hiệu quả nâng cao để lập trình gia công các bề mặt khuôn mẫu phức tạp trên máy phay CNC 5 trục. Nhiệm vụ đặt ra là khi gia công khuôn trên máy phay CNC 3 trục háy 5 trục là cần phải tính được đường dụng cụ hay đường chạy dao trên cơ sở bản vẽ thiết kế CAD

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Báo cáo: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống tính toán song song hiệu nâng cao để lập trình gia công các bề mặt khuôn mẫu trên máy công cụ CNC

  1. BKHVCN T§HBKHN Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi: Nghiªn cøu øng dông hÖ thèng tÝnh to¸n song song hiÖu n¨ng cao ®Ó lËp tr×nh gia c«ng c¸c bÒ mÆt khu«n mÉu trªn m¸y c«ng cô CNC M· sè KC.05.11 GS. TSKH. Bµnh TiÕn Long 5700 21/03/2006 Hµ Néi, 11/2003 B¶n quyÒn 2003 thuéc T§HBKHN §¬n xin sao chÐp toµn bé hoÆc tõng phÇn tµi liÖu nµy ph¶i göi ®Õn HiÖu tr−ëng T§HBKHN, trõ tr−êng hîp sö dông víi môc ®Ých nghiªn cøu.
  2. Bé khoa häc vµ c«ng nghÖ Tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ kü thuËt §Ò tµi: Nghiªn cøu øng dông hÖ thèng tÝnh to¸n song song hiÖu n¨ng cao ®Ó lËp tr×nh gia c«ng c¸c bÒ mÆt khu«n mÉu trªn m¸y c«ng cô CNC M· sè KC.05.11 GS. TSKH. Bµnh TiÕn Long Hµ Néi, 11/2003 B¶n th¶o viÕt xong th¸ng 10/2003 Tµi liÖu nµy ®−îc chuÈn bÞ trªn c¬ së kÕt qu¶ thùc hiÖn §Ò tµi cÊp Nhµ N−íc, m· sè KC.05.11.
  3. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài 2. Danh s¸ch nh÷ng ng−êi thùc hiÖn ®Ò tµi Tham gia TT Hä vµ tªn C¬ quan c«ng t¸c vµo môc 4.2.1 Chñ nhiÖm ®Ò tµi A Tr−êng §HBK Hµ Néi 4.2.2 GS. TSKH. Bµnh TiÕn Long 4.2.4 B C¸c c¸n bé tham gia nghiªn cøu Phã Chñ nhiÖm uû ban KH vµ 4.2.1 1 TS. TrÇn ViÖt Hïng 4.2.2 CN Quèc héi 2 GS.TSKH. NguyÔn Anh TuÊn Tr−êng §HBK Hµ Néi Ch−¬ng 1 3 TS. Hoµng VÜnh Sinh Tr−êng §HBK Hµ Néi Ch−¬ng 3 4 NCS. ThS. TrÇn Xu©n Th¸i Tr−êng §HBK Hµ Néi Ch−¬ng 5 5 NCS. ThS. NguyÔn ChÝ Quang Tr−êng §HBK Hµ Néi Ch−¬ng 1 6 ThS. §µo B¸ Phong Tr−êng §HBK Hµ Néi Ch−¬ng 4 7 NCS. ThS. NguyÔn Hång Minh Tr−êng §HBK Hµ Néi Ch−¬ng 3 8 KS. NguyÔn H÷u V¹n C«ng ty Nhùa Hµ Néi Ch−¬ng 1 9 NguyÔn Trung HiÕu C«ng ty C¬ khÝ Hµ Néi Ch−¬ng 5 10 KS. NguyÔn Träng H¶i Tr−êng §HBK Hµ Néi Ch−¬ng 2 Tr−êng §¹i häc Katholieke 11 Prof. PhD. B. Lauwers Ch−¬ng 4 Leuven, V−¬ng Quèc BØ Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 1
  4. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài 3. phÇn ®Çu b¸o c¸o 3.1. Bµi tãm t¾t Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi xin tr©n träng c¸m ¬n Bé Khoa häc vµ C«ng nghÖ ®· t¹o ®iÒu kiÖn ®Ó Tr−êng chóng t«i ®−îc thùc hiÖn §Ò tµi nµy. B¶n b¸o c¸o nµy tr×nh bµy mét c¸ch hÖ thèng qu¸ tr×nh nghiªn cøu vµ øng dông hÖ thèng m¸y tÝnh song song hiÖu n¨ng cao ®Ó lËp tr×nh gia c«ng c¸c bÒ mÆt khu«n mÉu phøc t¹p trªn m¸y phay CNC 5 trôc. NhiÖm vô ®Æt ra lµ khi gia c«ng khu«n trªn m¸y phay CNC 3 trôc hay 5 trôc lµ cÇn ph¶i tÝnh ®−îc ®−êng dông cô hay ®−êng ch¹y dao trªn c¬ së b¶n vÏ thiÕt kÕ CAD. Khèi l−îng c«ng viÖc tÝnh to¸n nµy lµ rÊt lín ®Æc biÖt trong tr−êng hîp cÇn gia c«ng c¸c bé khu«n mÉu cã bÒ mÆt phøc t¹p cao. NÕu chØ sö dông mét m¸y tÝnh PC th«ng th−êng th× thêi gian tÝnh to¸n sÏ bÞ kÐo dµi. Mét gi¶i ph¸p ®Ó kh¾c phôc vÊn ®Ò nµy lµ sö dông siªu m¸y tÝnh. Siêu máy tính là loại máy tính có tốc độ xử lý và tính toán rất cao nhờ sử dụng cùng một lúc nhiều bộ vi xử lý. Các siêu máy tính thông thường có khoảng từ 4 đến 10 bộ vi xử lý. Các siêu máy tính đặc biệt có tới trên 100 bộ vi xử lý. Một vấn đề đặt ra khi sử dụng các siêu máy tính là giá thành, một siêu máy tính đặc biệt có thể lên tới hàng trục triệu USD. §Ó gi¶i quyÕt bµi to¸n kinh tÕ, gi¶i ph¸p sö dông m¹ng m¸y tÝnh song song ®−îc ®−a ra. Hệ thống song song hiệu năng cao là một hệ thống các máy tính PC thông thường cài đặt hệ điều hành Linux được kết nối thông qua mạng LAN. Một số ưu điểm chính của hệ thống máy tính song song hiệu năng cao so với hệ thống siêu máy tính nhiều vi xử lý là: Rẻ tiền nhờ chỉ sử dụng những máy tính thông thường; Có tốc độ tính toán đủ nhanh để giải các bài toán lớn, phức tạp; Khả năng lập trình dễ dàng, linh hoạt; Cung cấp đầy đủ các công cụ lập trình để cho phép người sử dụng có thể lập trình tính toán từ xa qua Internet. Các kết quả kiểm chứng của đề tài trong thực tế đã chứng tỏ rằng, khi sử dụng hệ thống song song hiệu năng cao gồm 4 máy tính (nút) để tính toán đường dụng cụ gia công các bộ khuôn, thời gian tính toán đã giảm từ 90 đến 100 lần so với khi chỉ sử dụng một máy tính. Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 2
  5. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu chÝnh cña ®Ò tµi gåm cã c¸c phÇn sau ®©y: Ch−¬ng1: tr×nh bµy viÖc x©y dùng c¸c bé hå s¬ c«ng nghÖ: hå s¬ c«ng nghÖ thiÕt kÕ bÒ mÆt trªn hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao; hå s¬ c«ng nghÖ thiÕt kÕ theo m« h×nh 3 chiÒu (bÒ mÆt Surface vµ khèi r¾n Solid) trªn hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao; hå s¬ c«ng nghÖ øng dông hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao trong tÝnh to¸n ®−êng dông cô vµ ®iÒu khiÓn m¸y c«ng cô CNC; hå s¬ c«ng nghÖ t¹o ®−êng dông cô ®Ó gia c«ng khu«n mÉu cã bÒ mÆt phøc t¹p trªn hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao. Ch−¬ng 2: tr×nh bµy viÖc x©y dùng th− viÖn tÝnh to¸n ®−êng dông cô trªn hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao. Ch−¬ng 3: tr×nh bµy viÖc x©y dùng c¸c phÇn mÒm: phÇn mÒm thùc hiÖn c¸c nhiÖm vô tÝnh to¸n, ph©n chia vµ truyÒn/nhËn d÷ liÖu cho hÖ thèng m¸y tÝnh song song hiÖu n¨ng cao; phÇn mÒm tÝnh ®−êng dông cô ch¹y trªn hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao ®Ó sinh ra ®−êng ch¹y dao ®iÒu khiÓn m¸y phay CNC 3 trôc vµ 5 trôc; phÇn mÒm điều khiển máy phay CNC 5 trục theo phương pháp DNC (Direct Numerical Control) trên cơ sở đo rung động phản hồi của máy. Ch−¬ng 4: tr×nh bµy viÖc x©y dùng hÖ thèng tÝnh to¸n song song hiÖu n¨ng cao cã kÕt nèi víi m¸y phay CNC 5 trôc. Ch−¬ng 5: tr×nh bµy viÖc thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o mét sè bé khu«n mÉu cã bÒ mÆt phøc t¹p trªn m¸y phay CNC 5 trôc víi sù trî gióp cña hÖ thèng tÝnh to¸n song song hiÖu n¨ng cao ®Ó kiÓm chøng kÕt qu¶ nghiªn cøu lý thuyÕt. Sau 24 tháng triển khai nghiên cứu và tổ chức thực hiện, trên cơ sở những kết quả đã đạt được, đề tài KC.05.11 xin được tự nhận xét như sau: H−íng nghiªn cøu mµ ®Ò tµi ®· chän lµ ®óng ®¾n. §Ò tµi ®· ®−îc triÓn khai thùc hiÖn theo ®óng tiÕn ®é ®· ®Ò ra. §Ò tµi ®· hoµn thµnh c¸c môc tiªu ®· ®Ò ra theo ®óng nh− b¶n ThuyÕt minh ®Ò tµi vµ hîp ®ång ®· ký víi Bé Khoa häc vµ C«ng nghÖ. C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu cña ®Ò tµi cã ý nghÜa khoa häc vµ gi¸ trÞ kinh tÕ ®èi víi §Êt n−íc. C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu cña ®Ò tµi cã kh¶ n¨ng øng dông rÊt cao trong thùc tiÔn. Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 3
  6. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài 3.2. môc lôc 1. Trang nhan ®Ò ........................................................................................................... i 2. Danh s¸ch nh÷ng ng−êi thùc hiÖn ®Ò tµi ................................................................ 1 3. PhÇn ®Çu b¸o c¸o ...................................................................................................... 2 3.1. Bµi tãm t¾t ................................................................................................................ 2 3.2. Môc lôc .................................................................................................................... 4 4. PhÇn chÝnh b¸o c¸o ................................................................................................... 5 4.1. Lêi më ®Çu.......................................................................................................... 5 4.2. Néi dung chÝnh b¸o c¸o ..................................................................................... 7 4.2.1. Tæng quan t×nh h×nh nghiªn cøu ngoµi n−íc vµ trong n−íc .............................. 7 1. Ngoµi n−íc....................................................................................................... 7 2. Trong n−íc ...................................................................................................... 10 4.2.2. Lùa chän ®èi t−îng nghiªn cøu ........................................................................ 13 4.2.3. Nh÷ng néi dung ®· thùc hiÖn ........................................................................... 17 Ch−¬ng 1. X©y dùng c¸c bé hå s¬ c«ng nghÖ .................................................... 17 Ch−¬ng 2. X©y dùng th− viÖn tÝnh to¸n ®−êng dông cô trªn ............................ 106 hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao Ch−¬ng 3. X©y dùng c¸c phÇn mÒm ................................................................. 107 Ch−¬ng 4. X©y dùng hÖ thèng tÝnh to¸n song song hiÖu n¨ng ......................... 125 cao cã kÕt nèi víi m¸y phay CNC 5 trôc Ch−¬ng 5. ThiÕt kÕ vµ chÕ t¹o c¸c bé khu«n mÉu trªn m¸y phay .................... 127 CNC 5 trôc víi sù trî gióp cña hÖ thèng tÝnh to¸n song song hiÖu n¨ng cao ®Ó kiÓm chøng kÕt qu¶ nghiªn cøu lý thuyÕt 4.2.4. Tæng qu¸t ho¸ vµ ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ thu ®−îc .................................................. 136 4.3. KÕt luËn vµ kiÕn nghÞ ..................................................................................... 138 4.4. Lêi c¸m ¬n ....................................................................................................... 139 4.5. Tµi liÖu tham kh¶o .......................................................................................... 140 5. PhÇn phô lôc b¸o c¸o ............................................................................................ 142 5.1. Phô lôc 1: Th− viÖn tÝnh ®−êng dông cô ch¹y trªn hÖ thèng ................................. song song hiÖu n¨ng cao 5.2. Phô lôc 2: M· nguån ch−¬ng tr×nh phÇn mÒm tÝnh to¸n ph©n chia....................... vµ truyÒn/nhËn d÷ liÖu cho hÖ thèng m¸y tÝnh song song hiÖu n¨ng cao vµ m¸y phay CNC 5 trôc 5.3. Phô lôc 3: B¶n vÏ thiÕt kÕ c¸c bé khu«n................................................................ 5.4. Phô lôc 4: Hå s¬ ®o kiÓm th«ng sè h×nh häc c¸c bé khu«n .................................. do ®Ò tµi chÕ t¹o Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 4
  7. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài 4. PhÇn chÝnh b¸o c¸o 4.1. lêi më ®Çu øng dông hÖ thèng tÝnh to¸n song song hiÖu n¨ng cao trong viÖc lËp tr×nh gia c«ng c¸c bÒ mÆt khu«n mÉu trªn m¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn sè (CNC) hiÖn ®ang lµ h−íng nghiªn cøu ®−îc coi lµ mòi nhän nhê nh÷ng −u ®iÓm mµ hÖ thèng tÝnh to¸n song song hiÖu n¨ng cao mang l¹i cho qu¸ tr×nh gia c«ng chÕ t¹o c¸c chi tiÕt c¬ khÝ. Nh÷ng chi tiÕt tr−íc ®©y ph¶i gia c«ng trªn c¸c hÖ thèng m¸y chuyªn dông th× nay ®· cã thÓ gia c«ng trªn hÖ thèng CNC th«ng th−êng nhê øng dông hÖ thèng tÝnh to¸n song song hiÖu n¨ng cao. V× vËy Bé Khoa häc vµ C«ng nghÖ ®· giao cho Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hµ Néi thùc hiÖn §Ò tµi: “Nghiªn cøu øng dông hÖ thèng tÝnh to¸n song song hiÖu n¨ng cao ®Ó lËp tr×nh gia c«ng c¸c bÒ mÆt khu«n mÉu trªn m¸y c«ng cô CNC”, m· sè KC.05.11 víi nh÷ng môc tiªu c¬ b¶n sau: - Lµm chñ c¸c m¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn CNC, ®Æc biÖt lµ c¸c m¸y c«ng cô ®−îc thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o t¹i ViÖt Nam. C¸c kÕt qu¶ cña ®Ò tµi còng lµ nh÷ng sè liÖu rÊt tèt kh«ng nh÷ng nh»m gióp Ých cho c¸c nhµ s¶n xuÊt m¸y c«ng cô cã thÓ c¶i tiÕn hÖ thèng ®iÒu khiÓn ngµy cµng tèi −u trong ®iÒu kiÖn hiÖn cã t¹i ViÖt Nam mµ cßn lµ tµi liÖu dïng cho gi¶ng d¹y t¹i c¸c tr−êng thuéc khèi kü thuËt. - ThiÕt lËp ®−îc nh÷ng bé hå s¬ vÒ c«ng nghÖ gia c«ng c¸c bÒ mÆt phøc t¹p trªn m¸y CNC. Môc tiªu nµy nh»m gi¶m thêi gian thiÕt kÕ, t¨ng tÝnh c¹nh tranh s¶n phÈm cho c¸c doanh nghiÖp cã sö dông m¸y c«ng cô CNC. - ThiÕt lËp ®−îc c¸c th− viÖn tÝnh to¸n ®−êng dông cô, th− viÖn d÷ liÖu cña hÖ chuyªn gia ch¹y trªn m¹ng m¸y tÝnh hiÖu n¨ng cao. ThiÕt lËp tr¹m dÞch vô tÝnh to¸n vµ t− vÊn trªn m¹ng song song, tõ ®ã cã thÓ gióp c¸c doanh nghiÖp cã thÓ sö dông m¸y c«ng cô CNC mét c¸ch hiÖu qu¶ nhÊt: n¨ng suÊt, chÊt l−îng n©ng cao vµ chi phÝ thiÕt kÕ, lËp quy tr×nh c«ng nghÖ trung gian gi¶m, tèi −u ho¸ c¸c b−íc quy tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng vµ ®Æc biÖt lµ cã nh÷ng lêi khuyªn cña hÖ chuyªn gia nh»m gi¶m c¸c sai sãt trong khi thiÕt kÕ vµ gia c«ng. Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 5
  8. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài - Hå s¬ ®iÒu khiÓn thÝch nghi m¸y c«ng cô CNC b»ng hÖ thèng m¸y tÝnh song song, gi¶i quyÕt c¸c bµi to¸n tèi −u ®a môc tiªu trong qu¸ tr×nh gia c«ng c¸c bÒ mÆt cã h×nh d¹ng phøc t¹p (®Æc biÖt lµ ®é chÝnh x¸c qu¸ tr×nh t¹o h×nh khi gia c«ng khu«n mÉu). XuÊt ph¸t tõ c¸c môc tiªu ®· ®Ò ra, ®Ò tµi sÏ tËp trung nghiªn cøu vµo c¸c néi dung cã tÝnh thùc tiÔn cao sau ®©y: 1. X©y dùng c¸c bé hå s¬ c«ng nghÖ vÒ thiÕt kÕ bÒ mÆt trªn hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao; thiÕt kÕ theo m« h×nh 3 chiÒu (bÒ mÆt Surface vµ khèi r¾n Solid) trªn hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao; øng dông hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao trong tÝnh to¸n ®−êng dông cô vµ ®iÒu khiÓn m¸y c«ng cô CNC; t¹o ®−êng dông cô ®Ó gia c«ng khu«n mÉu cã bÒ mÆt phøc t¹p trªn hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao. 2. X©y dùng th− viÖn tÝnh to¸n ®−êng dông cô trªn hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao. 3. X©y dùng c¸c phÇn mÒm thùc hiÖn c¸c nhiÖm vô tÝnh to¸n, ph©n chia vµ truyÒn/nhËn d÷ liÖu cho hÖ thèng m¸y tÝnh song song hiÖu n¨ng cao; tÝnh ®−êng dông cô ch¹y trªn hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao ®Ó sinh ra ®−êng ch¹y dao ®iÒu khiÓn m¸y phay CNC 3 trôc vµ 5 trôc; điều khiển máy phay CNC 5 trục theo phương pháp DNC (Direct Numerical Control) trên cơ sở đo rung động phản hồi của máy. 4. X©y dùng hÖ thèng tÝnh to¸n song song hiÖu n¨ng cao cã kÕt nèi víi m¸y phay CNC 5 trôc. 5. ThiÕt kÕ vµ chÕ t¹o mét sè bé khu«n mÉu trªn m¸y phay CNC 5 trôc víi sù trî gióp cña hÖ thèng tÝnh to¸n song song hiÖu n¨ng cao ®Ó kiÓm chøng kÕt qu¶ nghiªn cøu lý thuyÕt. 6. §µo t¹o, chuyÓn giao c«ng nghÖ vµ triÓn khai øng dông c¸c kÕt qu¶ cña ®Ò tµi trong c«ng nghiÖp. Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 6
  9. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài 4.2. néi dung chÝnh b¸o c¸o 4.2.1. Tæng quan t×nh h×nh nghiªn cøu ngoµi n−íc vµ trong n−íc 1. Ngoµi n−íc C¸c øng dông cña m¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn sè ngµy cµng nhiÒu vµ nã thùc sù lµ mét c«ng cô rÊt h÷u hiÖu ®Ó gia c«ng c¸c chi tiÕt phøc t¹p. HiÖn t¹i, c¸c ViÖn nghiªn cøu, c¸c tr−êng §¹i häc vµ c¸c c«ng ty ë n−íc ngoµi ®ang tiÕn hµnh nghiªn cøu theo 4 h−íng sau: • Nghiªn cøu hoµn chØnh m¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn sè. Tõ viÖc sö dông hÖ thèng CNC, PLC ®Õn viÖc sö dông PC-Base, tõ 2 trôc ®Õn 5 trôc cïng gia c«ng. C¸c nghiªn cøu chñ yÕu ë h−íng nµy lµ tËp trung n©ng cao ®é chÝnh x¸c, ®é cøng v÷ng vµ ®é tin cËy cña hÖ thèng. Nh÷ng thiÕt bÞ tiªu biÓu cã thÓ kÓ ®Õn nh− MAHO, BridePort, Mishubishi,... • Nghiªn cøu vµ hoµn chØnh ng«n ng÷ ®iÒu khiÓn. Thùc chÊt lµ t¹o cho m¸y c«ng cô mét giao diÖn th©n thiÖn, linh ho¹t vµ ®Æc biÖt lµ cã kh¶ n¨ng më réng phï hîp víi mäi nhu cÇu. HiÖn t¹i cã rÊt nhiÒu h·ng ®· ®−a ra nhiÒu ng«n ng÷ ®iÒu khiÓn rÊt hiÖn ®¹i, dÔ häc vµ hoµn toµn lµ hÖ më (cho phÐp ng−êi sö dông cã thÓ x©m nhËp s©u vµo hÖ thèng). Cã thÓ kÓ ®Õn hÖ ®iÒu khiÓn næi tiÕng nh− Fanuc, Heidenhein. • Nghiªn cøu vÒ mÆt c«ng nghÖ gia c«ng trªn hÖ thèng ®iÒu khiÓn sè. H−íng nghiªn cøu nµy hiÖn t¹i ®ang ®−îc nghiªn cøu vµ ®−îc coi lµ mòi nhän bëi v× h−íng nµy chÝnh lµ viÖc ¸p dông c¸c nghiªn cøu vµo thùc tiÔn, ®em l¹i lîi nhuËn cho c¸c nhµ nghiªn cøu. Nh÷ng chi tiÕt tr−íc ®©y ph¶i gia c«ng trªn c¸c hÖ thèng m¸y chuyªn dông, cùc kú ®¾t tiÒn th× nay ®· cã thÓ gia c«ng trªn hÖ thèng CNC th«ng th−êng, vÝ dô nh− b¸nh r¨ng c«n xo¾n, c¸c d¹ng cam ®Æc biÖt hay c¸c chi tiÕt ®Þnh h×nh lín. Mét trong nh÷ng môc tiªu quan träng n÷a cña h−íng nghiªn cøu c«ng nghÖ chÝnh lµ nghiªn cøu c¸c ph−¬ng ph¸p gia c«ng cao tèc, tèc ®é c¾t cã thÓ tõ vµi tr¨m ®Õn ngµn mÐt/gi©y. Nh÷ng trung t©m nghiªn cøu næi tiÕng vÒ lÜnh vùc c«ng nghÖ lµ viÖn KIST (Hµn quèc), tr−êng Leuven (BØ), viÖn MIT (Mü),... • Nghiªn cøu phÇn mÒm tÝch hîp CAD/CAM. Cã thÓ kÕ ®Õn nh÷ng s¶n phÈm næi tiÕng nh− Cimatron, UniGraphics, ProEngineer,... Nh÷ng s¶n phÈm cña h−íng nµy Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 7
  10. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài lµ nh÷ng c«ng cô kh«ng thÓ thiÕu ®−îc do chóng cã tÝnh linh ho¹t, mÒm dÎo vµ ®Æc biÖt lµ cã thÓ sinh ra m· ®iÒu khiÓn mét c¸ch nhanh chãng. HiÖn nay, c«ng nghÖ th«ng tin ®· cã nh÷ng ph¸t triÓn nh¶y vät, c¸c hÖ thèng tÝnh to¸n vµ ®iÒu khiÓn cã d¹ng ®a xö lý (Multi Proccessing) ®−îc ®−a vµo ¸p dông cho m¸y c«ng cô CNC. C¸c øng dông cña m¹ng m¸y tÝnh hiÖu n¨ng cao ®· vµ ®ang b¾t ®Çu ®−îc nghiªn cøu vµ ®−a vµo khai th¸c nhê nh÷ng −u ®iÓm v−ît tréi: chi phÝ thiÕt bÞ kh«ng cao, cã thÓ tiÕn hµnh tÝnh to¸n vµ ®iÒu khiÓn trªn m¹ng vµ ®Æc biÖt lµ kh¶ n¨ng xö lý d÷ liÖu rÊt lín trong thêi gian ng¾n rÊt thÝch hîp cho viÖc ®iÒu khiÓn thÝch nghi. HiÖn t¹i, trong dù ¸n hîp t¸c víi VLIR (V−¬ng quèc BØ) cña tr−êng §HBK Hµ néi, nhãm ph¸t triÓn phÇn mÒm cho Unigraphics (thuéc hÖ tÝch hîp KATIA) cña tr−êng §H Katholieke Leuven sÏ hîp t¸c víi §HBK Hµ néi x©y dùng mét hÖ thèng bao gåm ph¸t triÓn phÇn mÒm vµ phßng thÝ nghiÖm tÝch hîp CAD/CAM. §©y lµ mét thuËn lîi lín cho §HBK Hµ néi trong khi thùc hiÖn ®Ò tµi nµy. Mét sè c«ng tr×nh cã liªn quan ®Õn ®Ò tµi: 1. SmartCAM Advanced 3D Machining V3.5, Point Control Co, USA 1993. 2. Cimatron manual & software V10, Cimatron Ltd 1999. 3. Iso-phote Based tool-path generation for machining Free-form surfaces, CAD/CAM Labolatory, Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Univesity of California, Los Angeles. 4. C-Space approach to tool-path generation for die and mould machining, Byoung K Choi, CAM Lab, IE Dept, Taejon Korea. 5. CAD/CAM theory and practice, Ibrahim Zeid, Department of Mechanical engineering Northeatern University. 6. Computer Aided Manufactering, TIEN-CHIEN-CHANG Purdue University, RICHARD A. WYSK Texas A & M University. 7. Computer Numerical Control, Hans B.Kief University of Mannheim . 8. Computer graphics principles and practice, James D. Foley Georgia Institute of Technology. Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 8
  11. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài 9. Curves and Surfaces for Computer Aided Geometric Design, Gegald Farin, London,USA 1990. 10. Computer Graphics and Geometric Modeling for Engineers, New York 1993. 11. Revue internationalle de CAO, Chantal Menasce, Hemes 1994. 12. Computer Numerical Control Operation and Programming, Jonh Stenerson, New Jersey, Prentice Hall 1997. 13. Computer Integrated Manufacturing, James A.Rehg, London, Printice Hall 1994. 14. Automatic Generation of NC Cutter path from massive data point, Alan C. Lin and Hai-Terng Liu, Computer Aided Design Vol 30, Elsevier Science 1998. Tuy nhiªn, hÇu hÕt c¸c nghiªn cøu trªn míi chØ dõng ë mét kÕt qu¶ cô thÓ nµo ®ã mµ ch−a cã mét nghiªn cøu nh»m tæng hîp c¸c kÕt qu¶ trªn. Cã thÓ nªu ra mét sè vÝ dô: • VÒ mÆt c«ng nghÖ: víi c¸c c«ng nghÖ phæ biÕn ®Òu ch−a cã nh÷ng hÖ chuyªn gia nh»m tËp hîp nh÷ng kinh nghiÖm còng nh− c¸c kÕt qu¶ ®· ®¹t ®−îc. Th«ng th−êng, víi c¸c h·ng rÊt lín nh− BMW hay Airbus, Boeing,... hä cã nh÷ng bé hå s¬ c«ng nghÖ rÊt tèi −u cho c¸c s¶n phÈm cña hä. Song chóng lµ nh÷ng bÝ mËt c«ng nghÖ (know-how) kh«ng phæ biÕn. • VÒ c¸c phÇn mÒm tÝch hîp: hiÖn t¹i chóng chØ dõng l¹i ë møc ®é cung cÊp c«ng cô ®Ó ng−êi dïng cã thÓ thiÕt kÕ (CAD) vµ tÝnh to¸n ®−êng dông cô (CAM) mµ ch−a cã bÊt kú mét lêi khuyªn hay h−íng dÉn viÖc chän dông cô, chÕ ®é c¾t hay nªu lªn sù bÊt hîp lý trong kÕt cÊu chi tiÕt. Víi c¸c chi tiÕt phøc t¹p, ®Æc biÖt lµ víi c¸c chi tiÕt ®−îc t¹o bëi thiÕt bÞ dß to¹ ®é 3 chiÒu, th× viÖc tÝnh to¸n rÊt l©u vµ ®«i khi kh«ng ra ®−îc kÕt qu¶. Ngoµi ra, c¸c phÇn mÒm tÝch hîp kiÓu nh− ProEngineer, KATIA (Unigraphics) hay CIMATRON ®Òu cã gi¸ rÊt cao (cì tõ 20000 ®Õn 100000 USD cho mét b¶n cµi ®Æt trªn mét m¸y tÝnh). • HÇu hÕt c¸c m¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn sè hiÖn nay ®Òu míi chØ dõng ë møc ®é ®iÒu khiÓn quü ®¹o dông cô c¾t mµ ch−a cã hÖ thèng ph¶n håi ®Ó ®iÒu khiÓn thÝch nghi víi qu¸ tr×nh gia c«ng. Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 9
  12. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài 2. Trong n−íc H−íng nghiªn cøu vÒ chÕ t¹o vµ l¾p ®Æt m¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn sè ®−îc triÓn khai t¹i ViÖn M¸y vµ Dông cô (IMI) tr−íc ®©y vµ t¹i C«ng ty C¬ khÝ Hµ Néi (HAMECO) hiÖn nay víi quy m« kh¸ lín vµ ®· ®em l¹i mét hiÖu qu¶ kinh tÕ râ rÖt: hµng lo¹t c¸c thiÕt bÞ cò kü ®· cã thÓ ®iÒu khiÓn b»ng m¸y tÝnh (CNC), ®em l¹i cho c¸c doanh nghiÖp s¶n xuÊt trong n−íc nhiÒu kh¶ n¨ng trong viÖc mua s¾m thiÕt bÞ vµ n©ng cao chÊt l−îng s¶n phÈm cña m×nh. Mét sè c¸c doanh nghiÖp ë Thµnh phè Hå ChÝ Minh (Tp HCM) ®· cã kh¸ nhiÒu nghiªn cøu s©u vÒ c¸c hÖ thèng CNC, ®Æc biÖt lµ chÕ t¹o m¸y vµ söa ch÷a c¸c hÖ thèng CNC cò. Cã thÓ kÓ ®Õn c¸c h−íng nghiªn cøu cã bµi b¶n vµ hiÖu qu¶ cña §HBK Thµnh phè Hå ChÝ Minh, c«ng ty SINCO,... Ngoµi h−íng nghiªn cøu vÒ thiÕt bÞ m¸y mãc trªn, c¸c h−íng nghiªn cøu cßn l¹i ®Òu ch−a ®−îc thùc sù b¾t ®Çu. Cã ch¨ng míi chØ dõng l¹i ë mét vµi chi tiÕt c¬ khÝ nµo ®ã mµ ch−a cã bÊt kú mét nghiªn cøu toµn diÖn nµo vÒ c¶ c«ng nghÖ vµ phÇn mÒm tÝch hîp CAD/CAM. Theo nh÷ng kh¶o s¸t th«ng qua Së KHCN & MT Hµ Néi, hiÖn nay hÇu hÕt c¸c doanh nghiÖp s¶n xuÊt ®Òu cã c¸c trang thiÕt bÞ CNC. Tuy nhiªn, cã thÓ nhËn thÊy c¸c hÖ thèng trªn ®−îc sö dông ch−a hÕt c«ng suÊt lµ do c¸c nguyªn nh©n sau: • ChÕ ®é gia c«ng ch−a hîp lý dÉn ®Õn t×nh tr¹ng l·ng phÝ vËt liÖu, dông cô c¾t. §iÓn h×nh lµ tr×nh tr¹ng g·y dao th−êng xuyªn, c¾t lÑm hay va ®Ëp dao vµo ph«i, ... • Ch−¬ng tr×nh gia c«ng ch−a tèi −u, ®Æc biÖt lµ gia c«ng c¸c bÒ mÆt phøc t¹p ®ßi hái nhiÒu b−íc c«ng nghÖ. §iÒu nµy th−êng lµ do c¸c th«ng sè c«ng nghÖ (gåm ®é chÝnh x¸c gia c«ng, h×nh d¹ng, ®Æc biÖt lµ kÝch th−íc dông cô,...) cßn ph¶i cho tr−íc nªn phô thuéc rÊt nhiÒu vµo kinh nghiÖm cña ng−êi kü s− thiÕt kÕ vµ lËp tr×nh. Sau khi gia c«ng xong, kh«ng thÓ ®o ®−îc sai sè, kh«ng kh¼ng ®Þnh ®−îc ®é chÝnh x¸c cña qu¸ tr×nh c¾t gät (qu¸ tr×nh t¹o h×nh). Ngoµi ra, c¸c phÇn mÒm tÝch hîp cña n−íc ngoµi ch−a thùc sù dµnh cho ng−êi ViÖt Nam, cho thùc tÕ s¶n xuÊt t¹i ViÖt Nam. • Phô thuéc nhiÒu vµo kinh nghiÖm cña ng−êi c«ng nh©n vËn hµnh. Mét thùc tÕ chØ ra lµ hÇu hÕt c¸c ch−¬ng tr×nh CAM do phÇn mÒm CAD/CAM sinh ra ®Òu chØ lµ t−¬ng ®èi vÒ mÆt chÕ ®é c¾t gät, cã nghÜa lµ ng−êi c«ng nh©n vËn hµnh m¸y ph¶i Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 10
  13. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài ®øng vµ ®iÒu chØnh (cô thÓ lµ ®iÒu chØnh tèc ®é quay trôc chÝnh, ®iÒu chØnh b−íc dÞch dao) cho phï hîp víi ®iÒu kiÖn gia c«ng thùc tÕ. • Ngay chÝnh b¶n th©n ng−êi kü s− thiÕt kÕ vµ lËp tr×nh còng vÉn sö dông ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n theo kiÓu cò: tra chÕ ®é c¾t tõ trong c¸c cuèn vÒ chÕ ®é gia c«ng kim lo¹i, chän dông cô theo c¶m tÝnh vµ theo kinh nghiÖm chø ch−a cã tµi liÖu nµo lµm c¨n cø,... ®Ó ®−a vµo phÇn mÒm CAM. §iÒu nµy h¹n chÕ n¨ng suÊt lµm viÖc cña ng−êi kü s−, gi¶m kh¶ n¨ng s¸ng t¹o cña hä bëi v× hä ph¶i mÊt thêi gian trong viÖc tra cøu tµi liÖu, so s¸nh vµ tÝnh to¸n - mét c«ng viÖc thùc sù nhµm ch¸n. Tõ ®ã, viÖc nghiªn cøu toµn diÖn cho vÊn ®Ò gia c«ng trªn m¸y c«ng cô CNC lµ mét ®ßi hái bøc xóc hiÖn nay nh»m n©ng cao hiÖu qu¶ sö dông c¸c hÖ thèng CNC. HÖ thèng tÝnh to¸n hiÖu n¨ng cao (hay cßn gäi lµ tÝnh to¸n song song) lµ mét trong nh÷ng thµnh tùu vµ øng dông ®ang ®−îc Nhµ N−íc vµ Bé KH&CN ®¸nh gi¸ cao. ViÖc ra ®êi hÖ thèng hiÖu n¨ng cao nµy t¹o tiÒn ®Ò thuËn lîi cho mét nghiªn cøu tæng qu¸t kh«ng nh÷ng trong c«ng nghÖ gia c«ng trªn m¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn sè (hÖ chuyªn gia) mµ cßn trong viÖc ®iÒu khiÓn thÝch nghi. Cã thÓ kÓ ®Õn mét sè c¸c −u ®iÓm v−ît tréi cña hÖ thèng tÝnh to¸n hiÖu n¨ng cao khi øng dông nã trong lÜnh vùc gia c«ng c¬ khÝ nh− sau: • Chi phÝ thÊp: Th«ng th−êng ®Ó cã nh÷ng hÖ thèng ®iÒu khiÓn CNC, ng−êi ta th−êng dïng c¸c hÖ m¸y tÝnh cã nhiÒu vi xö lý (th−êng lµ tõ 2 ®Õn 4 vi xö lý). C¸c hÖ thèng nµy bªn c¹nh viÖc chi phÝ kh¸ ®¾t tiÒn cßn kh«ng tËn dông ®−îc c¸c m¸y tÝnh s½n cã. HÖ thèng m¹ng song song kiÓu nµy cho phÐp tËn dông c¸c m¸y tÝnh cã cÊu h×nh kh«ng cao ®· cã ®Ó tÝnh to¸n vµ xö lý sè liÖu cã ®é phøc t¹p vµ kÝch th−íc lín. • Cã kh¶ n¨ng t¹o ra ®−îc c¸c dÞch vô tÝnh to¸n vµ ®iÒu khiÓn th«ng qua m¹ng LAN hay WAN. ViÖc t¹o ra c¸c trung t©m dÞch vô theo kiÓu nµy chÝnh lµ xu thÕ hiÖn nay cña c¸c n−íc cã ngµnh c«ng nghiÖp ph¸t triÓn: kh«ng x©y dùng nhiÒu trung t©m c«ng nghÖ mµ chØ tËp trung x©y dùng 1 trung t©m dÞch vô cung cÊp cho kh¸ch hµng c¸c dÞch vô tÝnh to¸n vµ ®iÒu khiÓn cã s½n ngay trªn m¹ng th«ng qua c¸p LAN, WAN hay c¸p ®iÖn tho¹i. VÝ dô cô thÓ lµ c¸c nghiªn cøu sinh lµm ë c¸c thµnh phè nhá cña Ph¸p ®Òu cã thÓ göi bµi to¸n cña m×nh lªn Paris ®Ó ch¹y trªn Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 11
  14. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài nh÷ng hÖ thèng m¸y tÝnh song song (rÊt nhanh) cña chÝnh phñ Ph¸p vµ kÕt qu¶ sÏ ®−îc göi trë l¹i th«ng qua m¹ng WAN. • Cã kh¶ n¨ng n©ng cÊp dÔ dµng vµ c¸c th«ng tin sÏ ®−îc tù ®éng cËp nhËt ngay ®Õn ng−êi s¶n xuÊt th«ng qua m¹ng. • Cã kh¶ n¨ng xö lý ®ång thêi c¸c th«ng tin bao gåm: tra cøu c«ng nghÖ, tÝnh to¸n tèi −u, thay ®æi c¸c tham sè cña m¸y khi gia c«ng,... Mét sè c«ng tr×nh nghiªn cøu cã liªn quan ®Õn ®Ò tµi: 1. T¹o h×nh bÒ mÆt vµ nh÷ng øng dông trong kü thuËt, GS.TSKH. Bµnh TiÕn Long, T¹p chÝ KH&CN, 1998. 2. C«ng nghÖ CAD/CAM CIMATRON; GS.TSKH. Bµnh TiÕn Long, TS. TrÇn V¨n NghÜa, ThS. NguyÔn ChÝ Quang, TS. Hoµng VÜnh Sinh, Nhµ xuÊt b¶n KHKT, 1998. 3. TÝnh to¸n ®−êng dông cô khi gia c«ng c¸c bÒ mÆt phøc t¹p; GS.TSKH. Bµnh TiÕn Long, TS. Hoµng VÜnh Sinh, T¹p chÝ KH&CN, 2001. 4. C¸c b¸o c¸o cña ®Ò tµi nh¸nh “øng dông m¹ng m¸y tÝnh hiÖu n¨ng cao trong lÜnh vùc c¬ khÝ”, thuéc ch−¬ng tr×nh cÊp Nhµ n−íc “X©y dùng trung t©m tÝnh to¸n hiÖu n¨ng cao”. 5. M¸y c«ng cô ®iÒu khiÓn theo ch−¬ng tr×nh sè vµ Robot c«ng nghiÖp. T¹ Duy Liªm, Nhµ xuÊt b¶n KHKT 1998. 6. Mét sè c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu cña LuËn v¨n Th¹c sü vµ TiÕn sÜ vÒ “C«ng nghÖ gia c«ng trªn m¸y CNC” t¹i tr−êng §HBK HN tõ n¨m 1998 ®Õn 2001 7. PVM vµ øng dông trong tÝnh to¸n song song. Trung t©m tÝnh to¸n hiÖu n¨ng cao §HBK Hµ Néi, 2000. 8. HÖ ®iÒu hµnh LINUX. Trung t©m tÝnh to¸n hiÖu n¨ng cao §HBK Hµ Néi, 2000. HiÖn t¹i, Bé m«n Gia c«ng vËt liÖu vµ Dông cô c«ng nghiÖp ®ang cã c¸c Nghiªn cøu sinh lµm luËn ¸n TiÕn sü t¹i mét sè tr−êng §H ë Ch©u ¢u (V−¬ng quèc BØ, CHLB §øc) vÒ nh÷ng vÊn ®Ò cã liªn quan, bao gåm: tù ®éng ®iÒu khiÓn CNC, thiÕt kÕ ng−îc (Reverse Engineering), Automatic select tooling, CAD/CAM/CNC. Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 12
  15. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài 4.2.2. Lùa chän ®èi t−îng nghiªn cøu C¸ch tiÕp cËn, ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu vµ kü thuËt ®∙ sö dông trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu vµ thùc hiÖn ®Ò tµi S¬ ®å khèi qu¸ tr×nh gia c«ng c¸c bÒ mÆt khu«n mÉu cã øng dông m¹ng m¸y tÝnh hiÖu n¨ng cao ®−îc m« t¶ tæng quan trong h×nh 1. Vai trß cña m¹ng m¸y tÝnh song song ë ®©y chÝnh lµ lµm 2 nhiÖm vô: ®−a ra c¸c lêi chØ dÉn cã c¨n cø trong viÖc chän c¸c tham sè c«ng nghÖ gia c«ng (chän dông cô, chän chÕ ®é c¾t,...) vµ gi¸m s¸t qu¸ tr×nh gia c«ng. Mét kÕt qu¶ gia c«ng kh«ng tèt sÏ ®−îc hÖ thèng song song gi¸m s¸t vµ tù tÝnh to¸n tèi −u hoÆc tra trong c¸c hå s¬ c«ng nghÖ ®· cã s½n vµ tõ ®ã ®−a ra c¸c quyÕt ®Þnh cho c©u lÖnh tiÕp theo cña m¸y CNC sÏ ®−îc thùc hiÖn nh− thÕ nµo. Trong s¬ ®å tæng quan, giao tiÕp gi÷a hÖ thèng tÝnh to¸n song song vµ m¸y gia c«ng CNC cã thÓ qua cæng RS232 (ph−¬ng ph¸p DNC - Direct numerical control), m¹ng LAN, m¹ng WAN hay m¹ng Internet. §©y chÝnh lµ ®iÓm quan träng trong ®Ò tµi nµy: t¹o dÞch vô kü thuËt trªn m¹ng øng dông trong gia c«ng trªn m¸y CNC. • §Ò tµi ®−îc x©y dùng trªn c¬ së bµi to¸n c«ng nghÖ (bao gåm nghiªn cøu khoa häc vµ triÓn khai ¸p dông) khi gia c«ng c¸c bÒ mÆt cã h×nh d¹ng phøc t¹p (øng dông trong chÕ t¹o khu«n mÉu) vµ hiÖu qu¶ trong tÝnh to¸n, ®iÒu khiÓn cña hÖ thèng tÝnh to¸n hiÖu n¨ng cao (high performation parallel computation - HPPC). • C¸c c«ng cô chÝnh: To¸n häc hiÖn ®¹i (®¹i sè, gi¶i tÝch sè, h×nh häc vi ph©n, ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n), Tin häc (lËp tr×nh trªn hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao hÖ ®iÒu hµnh LINUX, CSDL cña hÖ chuyªn gia, CSDL ®iÒu khiÓn thÝch nghi, m« h×nh c¶m nhËn vµ tù häc, lý thuyÕt ®å ho¹, xö lý ¶nh vµ hiÖn thùc ¶o, lý thuyÕt m« pháng vµ m« h×nh ho¸),... • Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu: tæ hîp liªn ngµnh C¬ khÝ - §iÖn tö - Tin häc vµ Tù ®éng ho¸. Lý thuyÕt thùc nghiÖm vµ c¸c ph−¬ng ph¸p tèi −u ho¸ sÏ ®−îc sö dông trong qu¸ tr×nh thu thËp vµ xñ lý sè liÖu. C¸c tiªu chÝ ®Æt ra cho qu¸ tr×nh tèi −u gåm: ®é chÝnh x¸c h×nh häc cña s¶n phÈm, thêi gian gia c«ng, vµ mét sè c¸c tiªu chÝ kh¸c thÝch hîp cho tõng lo¹i s¶n phÈm cô thÓ. • C¸c b−íc tiÕn hµnh theo quy tr×nh: Nghiªn cøu kh¶o s¸t, ph©n tÝch, thiÕt kÕ gi¶i ph¸p, cµi ®Æt thuËt to¸n vµ tiÕn hµnh thö nghiÖm, hiÖu chØnh tham sè c«ng nghÖ, Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 13
  16. TÝnh to¸n ®−êng dông cô theo: - Chän dông cô c¾t Sinh m· ch−¬ng tr×nh phï hîp víi - Chi tiÕt ®· thiÕt kÕ tõ CAD ThiÕt kÕ (CAD) - Lùa chän chÕ ®é c¾t bé ®iÒu khiÓn CNC cña m¸y phay - Dông cô c¾t ®· chän - Lùa chän c¸c b−íc gia c«ng hiÖn cã - C¸c tham sè chÕ ®é c¾t ®Þnh tr−íc §iÒu khiÓn m¸y CNC: HÖ chuyªn gia: - Trùc tiÕp th«ng qua cæng RS232C - Ph©n tÝch chi tiÕt, chän dông cô hîp lý - ChÕ ®é ®iÒu khiÓn DNC - Cã c¸c b¶ng tra c¸c chÕ ®é c«ng nghÖ (truyÒn tõng dßng lÖnh) - KhuyÕn c¸o c¸c b−íc c«ng nghÖ ph¶I qua C¸c th«ng tin nµy ®−îc lÊy tõ CSDL trªn m¹ng HPPC (gåm c¸c b¶ng tra c«ng nghÖ, c¸c quy tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng ®iÓn h×nh, c¸c lo¹i dông cô c¾t cã s½n,… ) §o lùc c¾t vµ mét sè tiªu chÝ kh¸c Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Sai CÇn thay ®æi chÕ ®é c¾t ®Ó ®¹t c¸c chØ tiªu Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài §óng §óng c¸c s¶n phÈm t−¬ng tù gia c«ng kh«ng cã HPPC. TÝnh to¸n tèi −u theo c¸c chØ tiªu ®Þnh tr−íc tÝnh song song hiÖu n¨ng cao Thay ®æi chÕ ®é c¾t: - Thay ®æi tèc ®é trôc chÝnh Cßn lÖnh gia c«ng - Thay ®æi tèc ®é dÞch dao KÕt qu¶ tèi −u sÏ ®−îc dïng ngay cho c©u lÖnh sau nªn ®ßi hái tèc ®é tÝnh to¸n kh¸ lín nªn sÏ ®−îc xö lý trªn m¹ng HPPC Sai cao chÊt l−îng, hiÖu qu¶ vµ hoµn thµnh ®óng kÕ ho¹ch cña ®Ò tµi. KÕt thóc Trang 14 H×nh 1: S¬ ®å khèi qu¸ tr×nh gia c«ng c¸c bÒ mÆt khu«n mÉu cã øng dông m¹ng m¸y nghiÖm cho c¸c nhµ m¸y. So s¸nh c¸c kÕt qu¶ ®¹t ®−îc (chÊt l−îng, thêi gian) víi n−íc, ®Æc biÖt tËn dông tèi ®a chÊt x¸m vµ kÕt qu¶ cña c«ng nghÖ míi nh»m n©ng • §Ò tµi sÏ coi träng viÖc tËp hîp c¸c c¸ nh©n, tËp thÓ nghiªn cøu trong vµ ngoµi viÕt phÇm mÒm, chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm prototype, thiÕt lËp th− viÖn c¸c quy tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng trªn m¸y c«ng cô CNC vµ tiÕn hµnh chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm thö
  17. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài §èi t−îng nghiªn cøu cña ®Ò tµi gåm cã c¸c phÇn sau ®©y: 1. X©y dùng c¸c bé hå s¬ c«ng nghÖ. Hå s¬ c«ng nghÖ øng dông hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao trong tÝnh to¸n ®−êng dông cô vµ ®iÒu khiÓn m¸y c«ng cô CNC. Hå s¬ c«ng nghÖ thiÕt kÕ bÒ mÆt trªn hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao. Hå s¬ c«ng nghÖ thiÕt kÕ theo m« h×nh 3 chiÒu (bÒ mÆt Surface vµ khèi r¾n Solid) trªn hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao. Hå s¬ c«ng nghÖ t¹o ®−êng dông cô ®Ó gia c«ng khu«n mÉu cã bÒ mÆt phøc t¹p trªn hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao. Hå s¬ c«ng nghÖ t¹o mÉu nhanh (Rapid Prototyping) cho mét sè c¸c s¶n phÈm tiªu biÓu dïng trong «-t«, xe m¸y, m¸y bay, vµ mét sè lÜnh vùc kh¸c nhê hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao. 2. X©y dùng th− viÖn tÝnh to¸n ®−êng dông cô trªn hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao. 3. X©y dùng c¸c phÇn mÒm. PhÇn mÒm tÝnh to¸n, ph©n chia vµ truyÒn/nhËn d÷ liÖu cho hÖ thèng m¸y tÝnh song song hiÖu n¨ng cao theo thuËt to¸n chän tr−íc. PhÇn mÒm tÝnh ®−êng dông cô ch¹y trªn hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao ®Ó sinh ra ®−êng ch¹y dao ®iÒu khiÓn m¸y phay CNC 3 trôc vµ 5 trôc. 4. X©y dùng hÖ thèng tÝnh to¸n song song hiÖu n¨ng cao cã kÕt nèi víi m¸y phay CNC 5 trôc. HÖ thèng tÝnh to¸n song song hiÖu n¨ng cao gåm 1 m¸y chñ ch¹y trªn hÖ ®iÒu hµnh WIN2000 SERVER vµ 4 m¸y kh¸ch ch¹y trªn hÖ ®iÒu hµnh LINUX. M¸y phay CNC 5 trôc ®−îc kÕt nèi víi hÖ thèng tÝnh to¸n song song hiÖu n¨ng cao. 5. ThiÕt kÕ vµ chÕ t¹o c¸c bé khu«n mÉu trªn m¸y phay CNC 5 trôc víi sù trî gióp cña hÖ thèng tÝnh to¸n song song hiÖu n¨ng cao ®Ó kiÓm chøng kÕt qu¶ nghiªn cøu lý thuyÕt. Khu«n vá ®iÖn tho¹i tæ hîp dïng trong qu©n sù. Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 15
  18. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài Khu«n vá hép c«ng t¬ ®o ®Õm ®iÖn. Khu«n c¸nh qu¹t th«ng giã. Khu«n cèp xe « t« Ford. Khu«n hép mü phÈm Debon (lo¹i nhá). Khu«n hép mü phÈm Clear (lo¹i nhá). Khu«n hép mü phÈm Dove (lo¹i to). Khu«n vá chai n−íc Lavie. Khu«n vßi hoa sen. Khu«n n¾p ®Ëy xÝ bÖt. Khu«n vá ®iÒu khiÓn Tivi Sony. Khu«n b¸ng sóng AK-47. 6. §µo t¹o, chuyÓn giao c«ng nghÖ vµ triÓn khai øng dông c¸c kÕt qu¶ cña ®Ò tµi trong c«ng nghiÖp. Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 16
  19. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài 4.2.3. Nh÷ng néi dung ®· thùc hiÖn Ch−¬ng 1 - X©y dùng c¸c bé hå s¬ c«ng nghÖ 1.1. C«ng nghÖ øng dông hÖ thèng song song hiÖu n¨ng cao trong tÝnh to¸n ®−êng dông cô vµ ®iÒu khiÓn m¸y c«ng cô CNC 1.1.1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống song song hiệu năng cao Hệ thống song song hiệu năng cao là một hệ thống các máy tính PC thông thường cài đặt hệ điều hành LINUX được kết nối thông qua mạng LAN với tốc độ 100Mbps. Siêu máy tính là loại máy tính có tốc độ xử lý và tính toán rất cao nhờ sử dụng cùng một lúc nhiều bộ vi xử lý. Các siêu máy tính thông thường có khoảng từ 4 đến 10 bộ vi xử lý. Các siêu máy tính đặc biệt có tới trên 100 bộ vi xử lý. Một vấn đề đặt ra khi sử dụng các siêu máy tính là giá thành, một siêu máy tính đặc biệt có thể lên tới hàng trục triệu USD. Một số ưu điểm chính của hệ thống máy tính song song hiệu năng cao so với hệ thống siêu máy tính nhiều vi xử lý: - Rẻ tiền nhờ chỉ sử dụng những máy tính thông thường. - Có tốc độ tính toán đủ nhanh để giải các bài toán lớn, phức tạp. - Khả năng lập trình dễ dàng, linh hoạt. - Cung cấp đầy đủ các công cụ lập trình để cho phép người sử dụng có thể lập trình tính toán từ xa qua Internet. Đây chính là khả năng mở rộng không giới hạn của hệ thống mạng máy tính song song hiệu năng cao. Hệ thống song song hiệu năng cao được đưa vào nghiên cứu ở Việt Nam chỉ mới một vài năm gần đây nhưng cũng đã có một số những ứng dụng trong thực tế. Việc ứng dụng hệ thống máy tính song song hiệu năng cao trong tính toán đường dụng cụ cho máy phay CNC 5 trục là một trong những ứng dụng mới và quan trọng của hệ thống này trong lĩnh vực cơ khí. Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 17
  20. Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài Sơ đồ tổng quan của hệ thống song song hiệu năng cao trong việc ứng dụng gia công các bề mặt khuôn mẫu có bề mặt phức tạp cao được thể hiện trong hình 2. M¹ng m¸y tÝnh song song hiÖu n¨ng cao HPCS S¶n phÈm M¹ng côc bé LAN TÝnh to¸n M¸y tÝnh ®iÒu ThiÕt kÕ ®−êng dông L−u tr÷ d÷ liÖu khiÓn trung M¸y phay CAD cô DataStore t©m CNC CAM Server INTERNET, M¹ng diÖn réng WAN HÖ thèng ®o l−êng ph¶n håi (rung ®éng) FeedBack M¸y tÝnh tõ xa Remote computer §−êng truyÒn sè liÖu ph¶n håi §−êng truyÒn d÷ liÖu chÝnh Hình 2: Sơ đồ tổng quan ứng dụng hệ thống song song hiệu năng cao để tính toán đường dụng cụ gia công các bề mặt khuôn mẫu có bề mặt phức tạp 1.1.2. Các thành phần chính và chức năng của hệ thống song song hiệu năng cao trong tính toán đường dụng cụ để gia công khuôn mẫu trên máy phay CNC 5 trục 1. Thiết kế (CAD): mô hình bề mặt của khuôn mẫu được thiết kế trên các phần mềm CAD khác nhau. Kết quả thu được là mô hình khuôn mẫu có độ phức tạp rất cao. 2. Tính đường dụng cụ (CAM): Hai môdun phần mềm tính đường dụng cụ (CAM.KC.05.11 và OnWinPC) là sản phẩm của đề tài sẽ đảm nhiệm việc tính toán đường dụng cụ gia công trên máy phay CNC 3 trục và 5 trục bao gồm cả gia công thô và tinh. Các bước tính toán đường dụng cụ được thực hiện trên một máy tính đơn và trên mạng máy tính song song hiệu năng cao để so sánh kết quả. Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 18
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2