BKHVCN TĐHBKHN Bộ khoa học công nghệ Trờng đại học bách khoa hà nội Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống tính toán song song hiệu cao để lập trình gia công bề mặt khuôn mẫu máy công cụ CNC Mà số KC.05.11 GS TSKH Bành Tiến Long 5700 21/03/2006 Hà Nội, 11/2003 Bản quyền 2003 thuộc TĐHBKHN Đơn xin chép toàn phần tài liệu phải gửi đến Hiệu trởng TĐHBKHN, trừ trờng hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu Bộ khoa học công nghệ Trờng đại học bách khoa hà nội Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống tính toán song song hiệu cao để lập trình gia công bề mặt khuôn mẫu máy công cụ CNC Mà số KC.05.11 GS TSKH Bành Tiến Long Hà Nội, 11/2003 Bản thảo viết xong tháng 10/2003 Tài liệu đợc chuẩn bị sở kết thực Đề tài cấp Nhà Nớc, mà số KC.05.11 Báo cáo tổng kết Khoa học Kỹ thut ti TT Danh sách ngời thực đề tài Họ tên Cơ quan công tác Chủ nhiệm đề tài A Trờng ĐHBK Hà Nội GS TSKH Bành Tiến Long B TS Trần Việt Hùng 4.2.1 4.2.2 4.2.4 Các cán tham gia nghiên cứu Tham gia vµo mơc Phã Chđ nhiƯm ủ ban KH vµ CN Qc héi 4.2.1 4.2.2 GS.TSKH Ngun Anh Tuấn Trờng ĐHBK Hà Nội Chơng TS Hoàng Vĩnh Sinh Trờng ĐHBK Hà Nội Chơng NCS ThS Trần Xuân Thái Trờng ĐHBK Hà Nội Chơng 5 NCS ThS Nguyễn Chí Quang Trờng ĐHBK Hà Nội Chơng ThS Đào Bá Phong Trờng ĐHBK Hà Néi Ch−¬ng NCS ThS Ngun Hång Minh Tr−êng ĐHBK Hà Nội Chơng KS Nguyễn Hữu Vạn Công ty Nhựa Hà Nội Chơng Nguyễn Trung Hiếu Công ty Cơ khí Hà Nội Chơng Trờng ĐHBK Hà Nội Chơng 10 KS Nguyễn Trọng Hải 11 Prof PhD B Lauwers Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trờng Đại học Katholieke Leuven, Vơng Quốc Bỉ Chơng Trang Báo cáo tổng kết Khoa học K thut ti 3.1 phần đầu báo cáo Bài tóm tắt Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội xin trân trọng cám ơn Bộ Khoa học Công nghệ đà tạo điều kiện để Trờng đợc thực Đề tài Bản báo cáo trình bày cách hệ thống trình nghiên cứu ứng dụng hệ thống máy tính song song hiệu cao để lập trình gia công bề mặt khuôn mẫu phức tạp máy phay CNC trục Nhiệm vụ đặt gia công khuôn máy phay CNC trục hay trục cần phải tính đợc đờng dụng cụ hay đờng chạy dao sở vẽ thiết kế CAD Khối lợng công việc tính toán lớn đặc biệt trờng hợp cần gia công khuôn mẫu có bề mặt phức tạp cao Nếu sử dụng máy tính PC thông thờng thời gian tính toán bị kéo dài Một giải pháp để khắc phục vấn đề sử dụng siêu máy tính Siờu máy tính loại máy tính có tốc độ xử lý tính tốn cao nhờ sử dụng lúc nhiều vi xử lý Các siêu máy tính thơng thường có khoảng từ đến 10 vi xử lý Các siêu máy tính đặc biệt có tới 100 vi xử lý Một vấn đề đặt sử dụng siêu máy tính giá thành, siêu máy tính đặc biệt lờn ti hng trc triu USD Để giải toán kinh tế, giải pháp sử dụng mạng máy tính song song đợc đa H thng song song hiu cao hệ thống máy tính PC thông thường cài đặt hệ điều hành Linux kết nối thơng qua mạng LAN Một số ưu điểm hệ thống máy tính song song hiệu cao so với hệ thống siêu máy tính nhiều vi xử lý là: Rẻ tiền nhờ sử dụng máy tính thơng thường; Có tốc độ tính tốn đủ nhanh để giải toán lớn, phức tạp; Khả lập trình dễ dàng, linh hoạt; Cung cấp đầy đủ cơng cụ lập trình phép người sử dụng lập trình tính tốn từ xa qua Internet Các kết kiểm chứng đề tài thực tế chứng tỏ rằng, sử dụng hệ thống song song hiệu cao gồm máy tính (nút) để tính tốn đường dụng cụ gia cơng khn, thời gian tính tốn giảm từ 90 đến 100 lần so với sử dụng máy tính Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang Báo cáo tổng kết Khoa học Kỹ thuật Đề ti Các kết nghiên cứu đề tài gồm có phần sau đây: Chơng1: trình bày việc xây dựng hồ sơ công nghệ: hồ sơ công nghệ thiết kế bề mặt hệ thống song song hiệu cao; hồ sơ công nghệ thiết kế theo mô hình chiều (bề mặt Surface khối rắn Solid) hệ thống song song hiệu cao; hồ sơ công nghệ ứng dụng hệ thống song song hiệu cao tính toán đờng dụng cụ điều khiển máy công cụ CNC; hồ sơ công nghệ tạo đờng dụng cụ để gia công khuôn mẫu có bề mặt phức tạp hệ thống song song hiệu cao Chơng 2: trình bày việc xây dựng th viện tính toán đờng dụng cụ hệ thống song song hiệu cao Chơng 3: trình bày việc xây dựng phần mềm: phần mềm thực nhiệm vụ tính toán, phân chia truyền/nhận liệu cho hệ thống máy tính song song hiệu cao; phần mềm tính đờng dụng cụ chạy hệ thống song song hiệu cao để sinh đờng chạy dao điều khiển máy phay CNC trục trục; phÇn mỊm điều khiển máy phay CNC trục theo phương pháp DNC (Direct Numerical Control) sở đo rung ng phn hi ca mỏy Chơng 4: trình bày việc xây dựng hệ thống tính toán song song hiệu cao có kết nối với máy phay CNC trục Chơng 5: trình bày việc thiết kế chế tạo số khuôn mẫu có bề mặt phức tạp máy phay CNC trục với trợ giúp hệ thống tính toán song song hiệu cao để kiểm chứng kết nghiên cứu lý thuyết Sau 24 tháng triển khai nghiên cứu tổ chức thực hiện, sở kết đạt được, đề tài KC.05.11 xin tự nhận xét sau: Hớng nghiên cứu mà đề tài đà chọn đắn Đề tài đà đợc triển khai thực theo tiến độ đà đề Đề tài đà hoàn thành mục tiêu đà đề theo nh Thuyết minh đề tài hợp đồng đà ký với Bộ Khoa học Công nghệ Các kết nghiên cứu đề tài có ý nghĩa khoa học giá trị kinh tế Đất nớc Các kết nghiên cứu đề tài có khả ứng dụng cao thực tiễn ti cấp Nhà nước KC.05.11 Trang Báo cáo tổng kết Khoa học Kỹ thuật Đề tài 3.2 môc lôc Trang nhan ®Ị i Danh sách ngời thực đề tài Phần đầu b¸o c¸o 3.1 Bài tóm tắt 3.2 Môc lôc 4 Phần báo cáo 4.1 Lời mở đầu 4.2 Néi dung chÝnh b¸o c¸o 4.2.1 Tæng quan tình hình nghiên cứu nớc nớc Ngoµi n−íc Trong n−íc 10 4.2.2 Lùa chän đối tợng nghiên cứu 13 4.2.3 Những nội dung đà thực 17 Chơng Xây dựng hồ sơ công nghệ 17 Chơng Xây dựng th viện tính toán đờng dụng cụ 106 hệ thống song song hiệu cao Chơng Xây dựng phần mềm .107 Chơng Xây dựng hệ thống tính toán song song hiệu 125 cao cã kÕt nèi víi m¸y phay CNC trục Chơng Thiết kế chế tạo khuôn mẫu máy phay 127 CNC trục với trợ giúp hệ thống tính toán song song hiệu cao để kiểm chứng kết nghiên cứu lý thuyết 4.2.4 Tổng quát hoá đánh giá kết thu đợc 136 4.3 Kết luận kiến nghị .138 4.4 Lời cám ơn .139 4.5 Tµi liƯu tham kh¶o 140 Phần phụ lục báo cáo 142 5.1 Phơ lơc 1: Th− viƯn tÝnh ®−êng dơng cụ chạy hệ thống song song hiệu cao 5.2 Phụ lục 2: Mà nguồn chơng trình phần mềm tính toán phân chia truyền/nhận liệu cho hệ thống máy tính song song hiệu cao máy phay CNC trục 5.3 Phụ lục 3: Bản vẽ thiết kế bé khu«n 5.4 Phụ lục 4: Hồ sơ đo kiểm thông số hình học khuôn đề tài chế tạo ti cp Nh nc KC.05.11 Trang Báo cáo tổng kết Khoa học Kỹ thut ti Phần báo cáo 4.1 lời mở đầu ứng dụng hệ thống tính toán song song hiệu cao việc lập trình gia công bề mặt khuôn mẫu máy công cụ điều khiển số (CNC) hớng nghiên cứu đợc coi mũi nhọn nhờ u điểm mà hệ thống tính toán song song hiệu cao mang lại cho trình gia công chế tạo chi tiết khí Những chi tiết trớc phải gia công hệ thống máy chuyên dụng đà gia công hệ thống CNC thông thờng nhờ ứng dụng hệ thống tính toán song song hiệu cao Vì Bộ Khoa học Công nghệ đà giao cho Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội thực Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống tính toán song song hiệu cao để lập trình gia công bề mặt khuôn mẫu máy công cụ CNC, mà số KC.05.11 với mục tiêu sau: - Làm chủ máy công cụ điều khiển CNC, đặc biệt máy công cụ đợc thiết kế chế tạo Việt Nam Các kết đề tài số liệu tốt nhằm giúp ích cho nhà sản xuất máy công cụ cải tiến hệ thống điều khiển ngày tối u điều kiện có Việt Nam mà tài liệu dùng cho giảng dạy trờng thuộc khối kỹ thuật - Thiết lập đợc hồ sơ công nghệ gia công bề mặt phức tạp máy CNC Mục tiêu nhằm giảm thời gian thiết kế, tăng tính cạnh tranh sản phẩm cho doanh nghiệp có sử dụng máy công cụ CNC - Thiết lập đợc th viện tính toán đờng dụng cụ, th viện liệu hệ chuyên gia chạy mạng máy tính hiệu cao Thiết lập trạm dịch vụ tính toán t vấn mạng song song, từ cã thĨ gióp c¸c doanh nghiƯp cã thĨ sư dơng máy công cụ CNC cách hiệu nhất: suất, chất lợng nâng cao chi phí thiết kế, lập quy trình công nghệ trung gian giảm, tối u hoá bớc quy trình công nghệ gia công đặc biệt có lời khuyên hệ chuyên gia nhằm giảm sai sót thiết kế gia công ti cp Nh nc KC.05.11 Trang Báo cáo tổng kết Khoa học Kỹ thuật ti - Hồ sơ điều khiển thích nghi máy công cụ CNC hệ thống máy tính song song, giải toán tối u đa mục tiêu trình gia công bề mặt có hình dạng phức tạp (đặc biệt độ xác trình tạo hình gia công khuôn mẫu) Xuất phát từ mục tiêu đà đề ra, đề tài tập trung nghiên cứu vào nội dung có tính thực tiễn cao sau đây: Xây dựng hồ sơ công nghệ thiết kế bề mặt hệ thống song song hiệu cao; thiết kế theo mô hình chiều (bề mặt Surface khối rắn Solid) hệ thống song song hiệu cao; ứng dụng hệ thống song song hiệu cao tính toán đờng dụng cụ điều khiển máy công cụ CNC; tạo đờng dụng cụ để gia công khuôn mẫu có bề mặt phức tạp hệ thống song song hiệu cao Xây dựng th viện tính toán đờng dụng cụ hệ thống song song hiệu cao Xây dựng phần mềm thực nhiệm vụ tính toán, phân chia truyền/nhận liệu cho hệ thống máy tính song song hiệu cao; tính đờng dụng cụ chạy hệ thống song song hiệu cao để sinh đờng chạy dao điều khiển máy phay CNC trục trục; iu khiển máy phay CNC trục theo phương pháp DNC (Direct Numerical Control) sở đo rung động phản hi ca mỏy Xây dựng hệ thống tính toán song song hiệu cao có kết nối với máy phay CNC trục Thiết kế chế tạo số khuôn mẫu máy phay CNC trục với trợ giúp hệ thống tính toán song song hiệu cao để kiểm chứng kết nghiên cứu lý thuyết Đào tạo, chuyển giao công nghệ triển khai ứng dụng kết đề tài công nghiệp ti cp Nh nc KC.05.11 Trang Báo cáo tổng kết Khoa học Kỹ thuật Đề tài 4.2 néi dung chÝnh b¸o c¸o 4.2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu nớc nớc Ngoài nớc Các ứng dụng máy công cụ điều khiển số ngày nhiều thực công cụ hữu hiệu để gia công chi tiết phức tạp Hiện tại, Viện nghiên cứu, trờng Đại học công ty nớc tiến hành nghiên cứu theo hớng sau: ã Nghiên cứu hoàn chỉnh máy công ®iỊu khiĨn sè Tõ viƯc sư dơng hƯ thèng CNC, PLC ®Õn viƯc sư dơng PC-Base, tõ trơc đến trục gia công Các nghiên cứu chủ yếu hớng tập trung nâng cao độ xác, độ cứng vững độ tin cậy hệ thống Những thiết bị tiêu biểu kể đến nh MAHO, BridePort, Mishubishi, ã Nghiên cứu hoàn chỉnh ngôn ngữ điều khiển Thực chất tạo cho máy công cụ giao diện thân thiện, linh hoạt đặc biệt có khả mở rộng phù hợp với nhu cầu Hiện có nhiều hÃng đà đa nhiều ngôn ngữ điều khiển đại, dễ học hoàn toàn hệ më (cho phÐp ng−êi sư dơng cã thĨ x©m nhËp sâu vào hệ thống) Có thể kể đến hệ điều khiển tiếng nh Fanuc, Heidenhein ã Nghiên cứu mặt công nghệ gia công hệ thống điều khiển số Hớng nghiên cứu đợc nghiên cứu đợc coi mũi nhọn hớng việc áp dụng nghiên cứu vào thực tiễn, đem lại lợi nhuận cho nhà nghiên cứu Những chi tiết trớc phải gia công hệ thống máy chuyên dụng, đắt tiền đà gia công hệ thống CNC thông thờng, ví dụ nh bánh côn xoắn, dạng cam đặc biệt hay chi tiết định hình lớn Một mục tiêu quan trọng hớng nghiên cứu công nghệ nghiên cứu phơng pháp gia công cao tốc, tốc độ cắt từ vài trăm đến ngàn mét/giây Những trung tâm nghiên cứu tiếng lĩnh vực công nghệ lµ viƯn KIST (Hµn qc), tr−êng Leuven (BØ), viƯn MIT (Mỹ), ã Nghiên cứu phần mềm tích hợp CAD/CAM Có thể sản phẩm tiếng nh Cimatron, UniGraphics, ProEngineer, Những sản phẩm hớng Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang Báo cáo tổng kết Khoa học Kỹ thuật Đề tài lµ công cụ thiếu đợc chúng có tính linh hoạt, mềm dẻo đặc biệt sinh mà điều khiển cách nhanh chóng Hiện nay, công nghệ thông tin đà có phát triển nhảy vọt, hệ thống tính toán điều khiển có dạng đa xử lý (Multi Proccessing) đợc đa vào áp dụng cho máy công cụ CNC Các ứng dụng mạng máy tính hiệu cao đà bắt đầu đợc nghiên cứu đa vào khai thác nhờ u điểm vợt trội: chi phí thiết bị không cao, tiến hành tính toán điều khiển mạng đặc biệt khả xử lý liệu lớn thời gian ngắn thích hợp cho việc điều khiển thích nghi Hiện tại, dự án hợp tác với VLIR (Vơng quốc Bỉ) trờng ĐHBK Hà nội, nhóm phát triển phần mỊm cho Unigraphics (thc hƯ tÝch hỵp KATIA) cđa tr−êng ĐH Katholieke Leuven hợp tác với ĐHBK Hà nội xây dựng hệ thống bao gồm phát triển phần mềm phòng thí nghiệm tích hợp CAD/CAM Đây thuận lợi lớn cho ĐHBK Hà nội thực đề tài Một số công trình có liên quan đến đề tài: SmartCAM Advanced 3D Machining V3.5, Point Control Co, USA 1993 Cimatron manual & software V10, Cimatron Ltd 1999 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 C-Space approach to tool-path generation for die and mould machining, Byoung K Choi, CAM Lab, IE Dept, Taejon Korea CAD/CAM theory and practice, Ibrahim Zeid, Department of Mechanical engineering Northeatern University Computer Aided Manufactering, TIEN-CHIEN-CHANG Purdue University, RICHARD A WYSK Texas A & M University Computer Numerical Control, Hans B.Kief University of Mannheim Computer graphics principles and practice, James D Foley Georgia Institute of Technology Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang Báo cáo tóm tắt tổng kết Khoa học Kỹ thuật Đề tài viÕt phầm mềm, chế tạo sản phẩm prototype, thiết lập th viện quy trình công nghệ gia công máy công cụ CNC tiến hành chế tạo sản phẩm thử nghiệm cho nhà máy So sánh kết đạt đợc (chất lợng, thời gian) với sản phẩm tơng tự gia công HPPC ã Đề tài coi trọng việc tập hợp cá nhân, tập thể nghiên cứu nớc, đặc biệt tận dụng tối đa chất xám kết công nghệ nhằm nâng cao chất lợng, hiệu hoàn thành kế hoạch đề tài Sơ đồ khối trình gia công bề mặt khuôn mẫu có ứng dụng mạng máy tính hiệu cao đợc mô tả tổng quan hình Vai trò mạng máy tính song song làm nhiệm vụ: đa lời dẫn có việc chọn tham sè c«ng nghƯ gia c«ng (chän dơng cơ, chän chÕ độ cắt, ) giám sát trình gia công Một kết gia công không tốt đợc hệ thống song song giám sát tự tính toán tối u tra hồ sơ công nghệ đà có sẵn từ đa định cho câu lệnh máy CNC đợc thực nh Trong sơ đồ tổng quan, giao tiếp hệ thống tính toán song song máy gia công CNC qua cổng RS232 (phơng pháp DNC - Direct numerical control), mạng LAN, mạng WAN hay mạng Internet Đây điểm quan trọng đề tài này: tạo dịch vụ kỹ thuật mạng ứng dụng gia công máy CNC ti cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 11 - Chän dông cô cắt - Lựa chọn chế độ cắt - Lựa chọn bớc gia công ti cp Nh nc KC.05.11 Tính toán đờng dụng cụ theo: - Chi tiết đà thiết kế từ CAD - Dụng cụ cắt đà chọn - Các tham số chế độ cắt định trớc Kết thúc Sai Còn lệnh gia công Đúng Hệ chuyên gia: - Phân tích chi tiết, chọn dụng cụ hợp lý - Có bảng tra chế độ công nghệ - Khuyến cáo bớc công nghệ phảI qua Các thông tin đợc lấy từ CSDL mạng HPPC (gồm bảng tra công nghệ, quy trình công nghệ gia công điển hình, loại dụng cụ cắt có sẵn, ) Thiết kế (CAD) Đúng Cần thay đổi chế độ cắt để đạt tiêu Tính toán tối u theo tiêu định trớc Thay đổi chế độ cắt: - Thay đổi tốc độ trục - Thay đổi tốc độ dịch dao Kết tối u đợc dùng cho câu lệnh sau nên đòi hỏi tốc độ tính toán lớn nên đợc xử lý mạng HPPC Sai Đo lực cắt số tiêu chí khác Điều khiển máy CNC: - Trực tiếp thông qua cổng RS232C - Chế độ điều khiển DNC (truyền dòng lệnh) Sinh mà chơng trình phù hợp với điều khiển CNC máy phay hiƯn cã Báo cáo tóm tắt tổng kết Khoa hc v K thut ti Hình 1: Sơ đồ khối trình gia công bề mặt khuôn mẫu có ứng dụng mạng máy tính song song hiệu cao Trang 12 Báo cáo tóm tắt tổng kết Khoa hc v K thut ti Mạng máy tính song song hiệu cao HPCS Sản phẩm Mạng cục LAN Thiết kế CAD Tính toán đờng dụng cụ CAM Lu trữ liệu DataStore Máy tính điều khiển trung tâm Server Máy phay CNC INTERNET, Mạng diện rộng WAN Máy tính từ xa Remote computer Hệ thống đo lờng phản hồi (rung động) FeedBack Đờng truyền số liệu phản hồi Đờng truyền liệu Hỡnh 2: S tổng quan ứng dụng hệ thống song song hiệu cao để tính tốn đường dụng cụ gia cơng bề mặt khn mẫu có bề mặt phức tạp Đối tượng nghiên cứu đề tài thể hình gồm có thành phần sau: Thiết kế (CAD): mơ hình bề mặt khuôn mẫu thiết kế phần mềm CAD khác Kết thu mơ hình khn mẫu có độ phức tạp cao Tính đường dụng cụ (CAM): Hai mơdun phần mềm tính đường dụng cụ (CAM.KC.05.11 OnWinPC) sản phẩm đề tài đảm nhiệm việc tính tốn đường dụng cụ gia công máy phay CNC trục trục bao gồm gia công thô tinh Các bước tính tốn đường dụng cụ thực máy tính đơn mạng máy tính song song hiệu cao để so sánh kết Lưu trữ liệu (DataStore): tồn kết tính tốn hai mơdun phần mềm tính đường dụng cụ (CAM.KC.05.11 OnWinPC) lưu trữ quản lý nhờ công cụ Kho liệu cần cho hệ thống mạng máy tính song Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 13 Báo cáo tóm tắt tổng kết Khoa học Kỹ thuật Đề tài song hiệu cao nhằm đảm bảo việc tính tốn điều khiển máy cơng cụ cách có hiệu Phần mềm tính toán, phân chia truyền/nhận liệu cho hệ thống máy tính song song hiệu cao (mơdun MasterDNC môdun SlaveDNC) cho phép tiếp nhận liệu từ máy tính mạng song song hiệu cao để điều khiển máy công cụ CNC (theo thiết kế cho phép tới 256 máy cơng cụ CNC khác nhau) Máy tính điều khiển trung tâm (Server): máy tính tiếp nhận xử lý liệu truyền từ máy tính lưu trữ liệu đến máy phay CNC Ngồi ra, cịn cài đặt phần mềm AX5621 để thu thập liệu phản hồi (rung động) từ máy phay CNC trục q trình gia cơng Phần mềm AX5621 kết nghiên cứu đề tài KC.05.11 Máy phay CNC trục: mạng máy tính song song hiệu cao kết nối với 01 máy phay CNC trục Trên máy CNC gắn đầu đo rung động chiều hãng Piezotronics (CHLB Đức) Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 14 Báo cáo tóm tắt tổng kết Khoa hc v K thut ti 3.2.3 Các kết đề tài Xây dựng hệ thống tính toán song song hiệu cao gồm máy chủ chạy hệ điều hành WIN2000 SERVER máy khách chạy hệ điều hành LINUX Hình 3: Hệ thống tính toán song song hiệu cao Hình 4: Máy phay CNC trục đợc kết nối với hệ thèng tÝnh to¸n song song Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 15 Báo cáo tóm tắt tổng kết Khoa học Kỹ thuật Đề tài Các bước thực tính tốn đường dụng cụ điều khiển máy phay CNC trục để gia công khuôn mẫu Thiết lập mạng máy tính song song hiệu cao gồm máy chủ (hay máy tính trung tâm) chạy hệ điều hành Win2000 Server máy khách (nút tính tốn) chạy hệ điều hành LINUX Thiết lập cấu hình mạng cấu hình máy khách (nút tính tốn) theo tiêu chuẩn TCP/IP (giao thức truyền thông Internet) Cài đặt phần mềm AutoCad 2002 cho máy chủ (máy tính trung tâm) chạy hệ điều hành Win2000 Server Cài đặt phần mềm tính đường dụng cụ (mơdun CAM.KC.05.11 mơdun OnWinPC) cài đặt phần mềm tính tốn, phân chia truyền/nhận liệu cho hệ thống máy tính song song hiệu cao (môdun MasterDNC môdun SlaveDNC) cho máy chủ (máy tính trung tâm) chạy hệ điều hành Win2000 Server Kết nối máy tính điều khiển với máy phay CNC trục thông qua cổng truyền thông nối tiếp RS-232 (COM1 COM2) Lắp đặt cảm biến đo rung động máy theo ba phương x,y,z thực kết nối cảm biến đo rung động với máy tính điều khiển Cài đặt phần mềm AX5621 máy tính điều khiển để thực nhiệm vụ điều khiển máy phay CNC trục theo phương pháp DNC (Direct Numerical Control) sở đo rung động phản hồi máy Sử dụng môdun phần mềm CAM.KC.05.11 chạy máy chủ (máy tính trung tâm) để đọc liệu từ vẽ CAD; thực tính toán đường chạy dao sở ghi kết File liệu dạng *.dat Sử dụng mơdun phần mềm OnWinPC chạy máy chủ (máy tính trung tâm) để đọc File liệu tính tốn đường chạy dao sở; tiến hành phân chia truyền liệu tới hệ thống tính tốn song song hiệu cao chạy hệ điều hành Linux để tiến hành tính tốn đường chạy dao (thơ tinh) Kết Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 16 Báo cáo tóm tắt tổng kết Khoa học Kỹ thuật Đề tài tính tốn máy tính song song gửi trả lại cho máy tính trung tâm thị dạng toạ độ điểm vẽ CAD Sử dụng môdun phần mềm CAM.KC.05.11 chạy máy chủ (máy tính trung tâm) để đọc liệu (là toạ độ điểm tính tốn từ bước 8); tiến hành sinh mã (postprocesor) mã G-code cho máy phay CNC để gia công ghi thành File dạng *.nc 10 Sử dụng môdun phần mềm Slave DNC chạy máy chủ (máy tính trung tâm) để gửi File *.nc cho máy tính điều khiển 11 Sử dụng mơdun phần mềm Master DNC chạy máy tính điều khiển để truyền chương trình NC vào máy phay CNC trục theo phương pháp DNC để gia công khn mẫu Xây dựng phần mềm tính tốn, phân chia truyền/nhận liệu cho mạng máy tính song song hiệu cao máy phay CNC trục Để hệ thống máy tính song song hiệu cao kết nối điều khiển đợc máy phay CNC trục, đề tài KC.05.11 đà xây dựng phần mềm tính toán, phân chia truyền/nhận liệu cho hệ thống máy tính song song hiệu cao máy phay CNC trục hoạt động theo nguyên lý DNC (Direct Numerical Control) đợc biểu diễn nh h×nh Phần mềm gồm có mơdun: Slave DNC: mơdun chương trình chạy máy tính mạng LAN/Internet có nhiệm vụ gửi tệp *.nc cho máy DNC trung tâm sau thiết kế xong Master DNC: mơdun DNC có nhiệm vụ: tập hợp chương trình NC từ máy mạng; quản lý lưu trữ chương trình NC; truyền chương trình NC vào máy CNC Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 17 Báo cáo tóm tắt tổng kết Khoa học Kỹ thuật Đề tài iMac Internet Phòng thiết kế Khoảng cách xa Trung tâm song song hiệu cao TCP/IP Máy DNC trung tâm Khoảng cách xa RS232 RS232 Máy CNC1 Máy CNC2 Hệ thống DNC Xưởng sản xuất Hình 5: Mơ hình máy phay CNC trục điều khiển hệ thống máy tính song song hiệu cao Mơdun Slave DNC Hình 6: Giao diện chương trình Slave DNC Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 18 Báo cáo tóm tắt tổng kết Khoa học Kỹ thuật Đề tài Mơ đun Master DNC Hình 7: Giao diện ca chng trỡnh Master DNC Xây dựng phần mềm tính đờng dụng cụ chạy hệ thống song song hiệu cao để sinh đờng chạy dao điều khiển máy phay CNC trục trục Nguyờn lý hoạt động phần mềm Phần mềm tính đường dụng cụ chạy hệ thống song song hiệu cao gồm có ba mơdun chương trình: Mơdun thứ gọi OnWinPC Môdun thứ hai gọi CAM.KC.05.11 Hai mơdun chạy máy tính trung tâm cài đặt hệ điều hành Window (Win98, WinMe, Win2000 WinXP) môi trường AutoCad 2002 Môdun thứ ba chạy máy tính song song cài đặt hệ điều hành Linux để thực nhiệm vụ tính tốn đường dụng cụ theo thuật toán chọn trước Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 19 Báo cáo tóm tắt tổng kết Khoa học Kỹ thuật Đề tài Hình 8: Giao diện mơdun phần mềm CAM.KC.05.11 Hình 9: Giao diện mơdun phần mềm OnWinPC Hình 10 hình 11 thể đường chạy dao để gia công khuôn vỏ điện thoại tổ hợp dùng quân đội máy phay CNC trục sở ứng dụng phần mềm tính đường dụng cụ chạy hệ thống tính tốn song song hiệu cao Đề tài sử dụng phần mềm để tính đường dụng cụ gia cơng 12 khn mẫu có bề mặt phức tạp máy phay CNC trục Mã nguồn phần mềm liệt kê phần phụ lục báo cáo tổng kết Khoa học Kỹ thuật đề tài Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 20 Báo cáo tóm tắt tổng kết Khoa học Kỹ thuật Đề tài Hình 10: Kết tính tốn đường chạy dao để gia cơng khn vỏ điện thoại tổ hợp dùng quân đội máy phay CNC trục Hình 11: Kết tính tốn đường chạy dao để gia công khuôn vỏ điện thoại tổ hợp dùng quân đội máy phay CNC trục (phóng to) Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 21 Báo cáo tóm tắt tổng kết Khoa học v K thut ti Chế tạo khuôn mẫu máy phay CNC trục với trợ giúp hệ thống tính toán song song hiệu cao Để kiểm chứng kết nghiên cứu lý thuyết, đề tài đà sử dụng hệ thống tính toán song song hiệu cao phần mềm: ã Phần mềm tính đờng dụng cụ chạy hệ thống song song hiệu cao (môdun CAM.KC.05.11 môdun OnWinPC); ã Phần mềm tính toán phân chia truyền/nhận liệu cho hệ thống máy tính song song hiệu cao (môdun MasterDNC môdun SlaveDNC); ã Phn mm AX5621 thực nhiệm vụ điều khiển máy phay CNC trục theo phương pháp DNC (Direct Numerical Control) sở đo rung động phản hồi máy ®Ĩ tÝnh toán đờng chạy dao gia công; phân chia truyền liệu đà tính toán cho máy phay CNC trục; điều khiển máy gia công 12 khuôn theo phơng pháp DNC sở đo rung động máy Hình ảnh khuôn đề tài thiết kế, chế tạo kết đo kiểm máy đo toạ độ chiều hÃng Mitutoyo Công ty Kim khí Thăng Long đợc trình bày phần phụ lục báo cáo tổng kết Khoa học Kỹ thuật đề tài ti cp Nh nc KC.05.11 Trang 22 Báo cáo tóm tắt tổng kết Khoa học Kỹ thuật Đề tài 3.2.4 Tỉng qu¸t ho¸ đánh giá kết thu đợc Sau 24 thỏng triển khai nghiên cứu tổ chức thực hiện, đề tài KC.05.11 hồn thành hạng mục cơng việc cụ thể sau: Hoµn thµnh bé hå sơ công nghệ Hồ sơ công nghệ ứng dụng hệ thống song song hiệu cao tính toán đờng dụng cụ điều khiển máy công cụ CNC Hồ sơ công nghệ thiết kế bề mặt hệ thống song song hiệu cao Hồ sơ công nghệ thiết kế theo mô hình chiều (bề mặt Surface khối rắn Solid) hệ thống song song hiệu cao Hồ sơ công nghệ tạo đờng dụng cụ để gia công khuôn mẫu có bề mặt phức tạp hệ thống song song hiệu cao Hồ sơ công nghệ tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping) cho số sản phẩm tiêu biểu dùng ô-tô, xe máy, máy bay, số lĩnh vực khác nhờ hệ thống song song hiệu cao Hoàn thành việc xây dựng th viện tính toán đờng dụng cụ hệ thống song song hiệu cao Hoàn thành phần mềm Phần mềm tính toán, phân chia truyền/nhận liệu cho hệ thống máy tính song song hiệu cao theo thuật toán chọn trớc gồm môdun (môdun MasterDNC môdun SlaveDNC) Phần mềm tính đờng dụng cụ chạy hệ thống song song hiệu cao để sinh đờng chạy dao điều khiển máy phay CNC trục trục gồm môdun (môdun CAM.KC.05.11 môdun OnWinPC) Phn mm AX5621 thc hin nhim vụ điều khiển máy phay CNC trục theo phương pháp DNC (Direct Numerical Control) sở đo rung ng phn hi ca mỏy Xây dựng hoàn chỉnh hệ thống tính toán song song hiệu cao có kÕt nèi víi m¸y phay CNC trơc Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 23 Báo cáo tóm tắt tổng kết Khoa học Kỹ thuật Đề tài HÖ thống tính toán song song hiệu cao gồm máy chủ chạy hệ điều hành WIN2000 SERVER máy khách chạy hệ điều hành LINUX Máy phay CNC trục đợc kết nối với hệ thống tính toán song song hiệu cao Hoàn thành việc thiết kế chế tạo 12 khuôn mẫu máy phay CNC trục với trợ giúp hệ thống tính toán song song hiệu cao để kiểm chứng kết nghiên cứu lý thuyết Khuôn vỏ điện thoại tổ hợp dùng quân Khuôn vỏ hộp công tơ đo đếm điện Khuôn cánh quạt th«ng giã Khu«n cèp xe « t« Ford Khu«n hép mỹ phẩm Debon (loại nhỏ) Khuôn hộp mỹ phẩm Clear (loại nhỏ) Khuôn hộp mỹ phẩm Dove (loại to) Khuôn vỏ chai nớc Lavie Khuôn vòi hoa sen Khuôn nắp ®Ëy xÝ bƯt Khu«n vá ®iỊu khiĨn Tivi Sony Khu«n báng súng AK-47 Đào tạo, chuyển giao công nghệ triển khai ứng dụng kết đề tài công nghiệp Cụ thể, kết đề tài đà đợc chuyển giao cho sở sau: Đào tạo chuyển giao phần mềm tính toán, phân chia truyền/nhận liệu cho hệ thống máy tính song song hiệu cao gồm môdun (môdun MasterDNC môdun SlaveDNC) cho Công ty Kim khí Thăng Long Công ty Nhựa Hà Nội Đào tạo chuyển giao phần mềm tính đờng dụng cụ chạy hệ thống song song hiệu cao để sinh đờng chạy dao điều khiển máy phay CNC trục Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 24 Báo cáo tóm tắt tổng kết Khoa học Kỹ thuật Đề ti trục gồm môdun (môdun CAM.KC.05.11 môdun OnWinPC) cho Công ty Kim khí Thăng Long Công ty Nhựa Hà Nội Trong thời gian tới tiếp tục chuyển giao công nghệ cho Công ty Cơ khÝ Hµ Néi (HAMECO) Các kết kiểm chứng đề tài thực tế chứng tỏ rằng, sử dụng hệ thống song song hiệu cao gồm máy tính (nút) để tính tốn đường dụng cụ gia cơng khn, thời gian tính tốn giảm từ 90 đến 100 lần so với sử dụng máy tính 3.3 KÕt ln vµ kiến nghị Hớng nghiên cứu mà đề tài đà chọn đắn Đề tài đà đợc triển khai thực theo tiến độ đà đề Đề tài đà hoàn thành mục tiêu đà đề theo nh Thuyết minh đề tài hợp đồng đà ký với Bộ Khoa học Công nghệ Các kết nghiên cứu đề tài có ý nghĩa khoa học giá trị kinh tế Đất nớc Các kết nghiên cứu đề tài có khả ứng dụng cao thực tiễn tài có hai kiến nghị sau: Đề nghị Bộ Khoa học Cơng nghệ; Ban Chủ nhiệm Chương trình KC.05 cho phép đề tài KC.05.11 tổ chức nghiệm thu cấp Nhà nước để sớm đưa kết nghiên cứu đề tài chuyển giao ứng dụng rộng rãi sản xuất Đề nghị Bộ Khoa học Công nghệ quan hữu quan tạo điều kiện giúp đỡ để kết nghiên cứu đề tài ứng dụng rộng rãi nước Đề tài cấp Nhà nước KC.05.11 Trang 25 ... nghệ 1.1 Công nghệ ứng dụng hệ thống song song hiệu cao tính toán đờng dụng cụ điều khiển máy c«ng CNC 1.1.1 Giới thiệu tổng quan hệ thống song song hiệu cao Hệ thống song song hiệu cao hệ thống. .. Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống tính toán song song hiệu cao để lập trình gia công bề mặt khuôn mẫu máy công cụ CNC, mà số KC.05.11 với mục tiêu sau: - Làm chủ máy công cụ điều khiển CNC, ... học Công nghệ đà tạo điều kiện để Trờng đợc thực Đề tài Bản báo cáo trình bày cách hệ thống trình nghiên cứu ứng dụng hệ thống máy tính song song hiệu cao để lập trình gia công bề mặt khuôn mẫu