thiết kế chương trình tính toán chế độ cắt khi gia công khoan trong hệ thống fms

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN………………………………………………………………………2 LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………………… NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN……………………………………………… CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỚNG FMS……………………………… 1.1: Khái niệm về hệ thớng sản xuất linh hoạt FMS ……………………………… 1.2:Lịch sử của FMS……………………………………………………………… 1.3:Cấu trúc của FMS…………………………………………………………… 1.4:Sự tích hợp của FMS với các hệ thống tự động hóa…………………………….7 1.5:Nguyên tắc thiết lập FMS ………………………………………………… 1.6: Ý nghĩa của FMS và CIM………………………………………………… 1.7: Vai trò của máy tính sản xuất ………………………………………… CHƯƠNG II: CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHẾ ĐỘ CẮT KHI KHOAN ………………………………………………………………………… 11 2.1:Đặc điểm và khả công nghệ ………………………………………… 11 2.2:Các công thức tính toán chế độ cắt khoan ……………………………… 11 2.3:Thuật giải chương trình…………………………………………………… 13 2.4: Giao diện chương trình ……………………………………………………….15 2.5: Code chương trình………………………………………………………… 15 LỜI KẾT …………………………………………………………………………40 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………….41 -1- LỜI CẢM ƠN Trong trình hồn thành đồ án mơn học hệ thống điện tử, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo Vương Sĩ Kông tận tình hướng dẫn chúng em suốt ngày qua Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn Cơ-Điện Tử khoa khí, trường đại học sư phạm kỹ thuật hưng yên, tận tình truyền đạt kiến thức cho chúng em Với vốn kiến thức tiếp thu trình học tảng cho q trình hồn thiện đồ án môn học Hệ thống điện tử hành trang cho chúng em bước vào đời Chúng em xin cảm ơn ủng hộ gia đình bạn bè người thân xung quanh chỗ dựa cho chúng em Chúng em xin kính chúc q thầy gia đình dồi sức khỏe thành công nghiệp Hưng yên, tháng năm 2013 Nhóm sinh viên: Lê Thị Dương Nguyễn Thị Thường -2- LỜI NÓI ĐẦU Hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing System) hệ thống sản xuất điều khiển tự động máy tính, có khả thay đổi chương trình điều khiển sản phẩm cách linh hoạt trình sản xuất Hệ thống sản xuất linh hoạt sử dụng lần Mỹ để sản xuất ôtô máy kéo Một hệ thống sản xuất linh hoạt nói chung gồm có phần sau: - Thiết bị xử lý trung tâm gia công, trạm lắp ráp, robot - Thiết bị vận chuyển nguyên vật liệu ví dụ robot, băng truyền,… - Một hệ thống truyền thông - Một hệ thống điều khiển máy tính Trong sản xuất linh hoạt, máy gia công tự động tiện, phay, khoan, loại đồ gá, đồ định vị… hệ thống vận chuyển nguyên liệu tự động giao tiếp với thơng qua mạng máy tính Một chi tiết khí sản xuất hệ thống FMS phải trải qua nhiều cơng đoạn, có công đoạn gia công bề mặt máy gia công (máy tiện, khoan, phay v.v…) Khi gia cơng phải có chế độ cắt, chế độ cắt khơng hợp lý chi tiết khơng đảm bảo chất lượng kỹ thuật định, nên khơng có giá trị sử dụng (trở thành phế phẩm) Do chúng em chọn đề tài “Thiết kế chương trình tính tốn chế độ cắt gia cơng khoan hệ thống FMS” -3- NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… -4- CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG FMS 1.1 Khái niệm hệ thống sản xuất linh hoạt FMS Trong sản xuất đại việc thành lập hệ thống sản xuất linh hoạt đóng vai trị quan trọng Hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) cho phép tự động hóa mức độ cao sản xuất hàng loạt nhỏ hàng loạt vừa sở sử dụng máy CNC, (hoặc máy công cụ thông thường trang bị hệ thống điều khiển số) rôbôt công nghiệp để điều khiển đối tượng lao động, đồ gá dụng cụ, hệ thống vận chuyển – tích trữ phơi với mục đích tối ưu hóa q trình cơng nghệ trình sản xuất Đặc điểm FMS khả điều chỉnh nhanh thiết bị để chế tạo sản phẩm Như vậy, thích hợp khơng cho sản xuất hàng khối, hàng loạt lớn mà cho sản xuất hàng loạt vừa hàng loạt nhỏ, chí sản xuất đơn Tuy nhiên phân tích FMS điều kiện sản xuất đơn (ví dụ sản xuất thử nghiệm) cho thấy khơng ăn khớp suất FMS phương pháp chuẩn bị sản xuất tay (ít hiệu quả) Cũng việc sử dụng không đồng hệ thống tự động hóa mà qúa trình chuẩn bị sản xuất bị kéo dài (cần có lao động tay để mã hóa thơng tin đầu vào) Sự nối kết hệ thống tự động riêng lẻ thành hệ thống với trợ giúp mạng máy tính nội cho phép tăng suất lao động nhà thiết kế, nhà công nghệ nhà tổ chức sản xuất nâng cao suất chất lượng sản phẩm Các hệ thống sản xuất gọi hệ thống sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính (CIM): CIM bao gồm: thiết kế trợ giúp máy tính(CAP); lập quy trình có trợ giúp máy tính (CAP); lập kế hoạch sản xuất kiểm tra (PP C); kiểm tra chất lượng có trợ giúp máy tính (CAQ); sản xuất có trợ giúp máy tính (CAM) 1.2 Lịch sử phát triển Một hướng phát triển công nghiệp thiết lập hệ thống sản xuất, nối kết suất dây chuyền tự động hóa cứng với tính linh -5- hoạt mà trước tạo lao động người Một nguyên nhân vấn đề nêu sản xuất đơn sản xuất loạt nhỏ chiếm tới 80% khối lượng sản xuất cơng nghiệp Khi nói dự báo tỷ lệ giữ tương lai Một nguyên nhân khác mà hội nghị quốc tế “Prolamat – 82” (Leeningrad, Nga, tháng - 1982) thừa nhận thuyên chuyển cán từ khu vực sản xuất công nghiệp (đặc biệt công nghiệp chế tạo máy vạn năng) sang khu vực dịch vụ Tuy nhiên, nguyên nhân “linh hoạt” chủ yếu là: thiết lập hệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing Systems) để tạo lượng sản xuất mới, có khả làm thay đổi bối cảnh xã hội, tạo yếu tố chiến lược cạnh tranh kinh tế quốc phịng nước Các cấu FMS thiết kế từ lâu Một số cấu chế tạo sử dụng vào đầu năm 1970 (đương nhiên trình độ phát triển cơng nghiệp thời kì đó) Tuy nhiên, vào tháng 11 năm 1970 tạp chí “IRON AGE” đăng báo “tính linh hoạt sản xuất”, người ta có ý tưởng triển vọng gia cơng khí Trong báo có nhiều đánh giá kết luận mà sau xem sai lầm Chẳng hạn, kết luận báo phát triển hạn chế sản xuất linh hoạt châu Âu Chỉ sau công nhận kết nghiên cứu hãng “Koman” (Italia) ba trung tâm gia công sử dụng nhà máy “General Motors” để chế tạo bánh trục ôtô với hàng loạt hệ thống hãng Nhật Bản chế tạo hệ thống sản xuất linh hoạt FMS sử dụng rộng rãi Tháng 10 năm 1982 hội nghị quốc tế hệ thống sản xuất linh hoạt FMS thành phố Braitons (Anh) người ta không đề cập đến vấn đề thiết lập hệ thống sản xuất linh hoạt mà cịn đề cập đến sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính CIM (Computer Integrated Manufacturing) CIM gọi hệ thống sản xuất tích hợp CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) Trong CIM chức thiết kế chế tạo gắn kết với cho phép tạo sản phẩm nhanh chóng quy trình sản xuất linh hoạt hiệu Các thiết bị sản xuất tự động máy riêng biệt kết nối với thiết bị truền tải thông tin tạo thành hệ thống nhất, cho phép khép kín chu trình chế tạo sản phẩm -6- Hội nghị quốc tế lần thứ hai FMS CIM tổ chức vào tháng 10 năm 1983 Luân Đôn (Anh) Tại hội nghị có nhiều báo cáo vốn đầu tư cho FMS CIM Đa số báo cáo cho cần phải nhìn nhận vốn đầu tư vấn đề chiến lược hãng sản xuất đấu tranh giành thị trường Các báo cáo kết luận: thiết lập hệ thống sản xuất linh hoạt hệ thống sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính vấn đề không đơn giản Tuy nhiên, ngày hệ thống sản xuất tự động hóa linh hoạt FMS sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính CIM phát triển trình độ cao 1.3 Cấu trúc FMS Thành phần FMS bao gồm: - Các thiết bị công nghệ thiết bị kiểm tra trang bị tay máy tự động máy tính để tính tốn điều khiển - Các chương trình điều khiển FMS - Các tế bào gia công tự động (các môđun sản xuất linh hoạt), thông thường máy CNC có mối liên kết với máy tính hệ thống vận chuyển – tích trữ phơi (chi tiết) tự động Theo cấu trúc FMS tổ hợp tế bào gia công tự động tế bào kiểm tra tự động liên kết với thành hệ thống theo dòng vật liệu với giúp đỡ hệ thống vận chuyển – tích trữ phôi (chi tiết) tự động điều khiển nhờ mạng máy tính 1.4 Sự tích hợp FMS với hệ thống tự động hóa Sự tích hợp hệ thống thiết kế tự động hệ thống chuẩn bị công nghệ sản xuất tự đông với FMS cần thiết, hệ thống tích hợp cho phép giải phóng người khỏi tham gia trực tiếp quy trình cơng nghệ vậy, người có chức kiểm tra giám sát Tích hợp tạo hiệu sử dụng FMS sản xuất đơn hàng loạt nhỏ khi, ví dụ gia cơng 100.000 chi tiết với – lần cần xử lý 30.000 – -7- 50.000 chương trình cho máy CNC rơbơt Chỉ có máy tính tạo khối lượng thơng tin điều khiển khổng lồ Như vậy, FMS cần phải làm việc thành phần hệ thống tích hợp toàn phần (hệ thống điều khiển tự động, hệ thống thiết kế tự động hệ thống chuẩn bị công nghệ sản xuất tự động, hệ thống FMS) 1.5 Nguyên tắc thiết lập FMS Thiết lập hệ thống FMS việc xác định họ chi tiết chế tạo FMS Kết công việc (nhận nhờ máy tính) dùng để xác định thiết bị công nghệ FMS (các tế bào gia công tự động hay môđun sản xuất linh hoạt), loại kho chứa, cấu vận chuyển v…v Tiếp theo thiết lập cấu trúc chức năng, cấu chúc công nghệ cấu trúc thông tin FMS, đồng thời thiết lập mạng máy tính nội Sau giai đoạn giải vấn đề thuật tốn lập trình có tính đến tác động qua lại hệ thống điều khiển FMS với hệ thống tự động khác hệ thống tích hợp tồn phần Song song với hệ thống cần thiết lập hệ thống cung cấp điện, nước, khí nén, thơng tin v.v… Vấn đề tiêu chuẩn hóa FMS phải ý từ đầu phải đặt sở sử dụng rộng rãi ngun tắc mơđun: ví dụ, chọn mẫu tiêu chuẩn kho chứa tự động, mẫu cấu vận chuyển tự động, thiết bị công nghệ tiêu chuẩn rôbôt v.v… 1.6 Ý nghĩa FMS CIM Thiết lập hệ thống FMS hay CIM vấn đề không đơn giản, lại có ý nghĩa lớn sản xuất Để phát triển nhanh hệ thống này, nước tư có cộng tác chặt chẽ với Vào năm 1972 để tiến hành nghiên cứu thiết kế thử nghiệm hệ thống sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính (CIM) đời tổ chức quốc tế CAM – Tham gia vào tổ chức có 100 hãng công nghiệp, nhiều trường đại học nhiều nước Bắc Mỹ, châu Âu Nhật Bản -8- Năm 1985 theo kế họach Công nghiệp ngoại thương Nhật Bản 20% sản phẩm công nghiệp phải chế tạo tổ hợp sản xuất linh hoạt (các nhà máy tự đơng hóa) Ở Mỹ biện pháp chủ yếu để thiết lập hệ thống sản xuất tích hợp – nhà máy tự động hóa phối hợp nhóm khn khổ dự án sản xuất tự động hóa tồn phần có trợ giúp máy tính (ICAM) trị giá hàng trăm triệu USD Mục đích cuối dự án thành lập nhà máy mà hệ thống máy tính lãnh đạo “lực lượng lao động” dạng máy rôbôt để chế tạo lắp ráp thân máy bay Nhà máy vào hoạt động trước năm 2000 Dự án ICAM phối hợp với chương trình thiết kế tàu vũ trụ (IDAD) Ứng dụng FMS xí nghiệp cơng nghiệp cho phép nâng cao hiệu kinh tế, mà trực tiếp giải phóng sức lao động người khả thay đổi công việc thiết bị công nghệ Ở Nhật Bản nước Tây Âu, ứng dụng FMS cho phép tăng khả hoàn vốn máy lên tới 80 ÷ 200% giảm thời gian phục vụ máy tới 60 ÷ 70% giảm thời gian sản xuất giá thành lao động sống 80% Khi tích hợp FMS với hệ thống thiết kế tự động, kiểm tra tự động điều khiển tự động tiêu cịn tăng cao 1.7 Vai trò máy tính sản xuất Máy tính có ảnh hưởng lớn đến tất hoạt động nhà máy Thơng thường, máy tính làm thay đổi cấu trúc tổ chức quản lý phòng ban tồn nhà máy Từ máy tính có khả thực công việc lặp lại cách có hiệu nhiều chức quản lý thay đổi triệt để Sự phát triển cơng nghệ máy tính sản xuất khơng thể dự đốn xác Nó phụ thuộc vào nhiều hướng khác nhau, kể phát triển phần cứng phần mềm, khả hợp cơng nghệ máy tính với sản xuất thơng thường, khả đơn giản hóa tiêu chuẩn hóa q trình sản xuất v…v Một hướng quan trọng hợp tác có hiệu nhiều ngành kỹ thuật khác để thiết lập hệ thống sản xuất tích hợp có trợ giúp máy tính (CIM) -9- Hệ thống CIM tạo lợi nhuận vững cho người sử dụng hệ thống sản xuất thông thường khác Kinh nghiệm sử dụng CIM cho thấy lợi ích điển hình sau đây: - Giảm 15 ÷ 30% giá thành thiết kế - Giảm 30 ÷ 60% thời gian chế tạo chi tiết - Tăng suất lao động lên tới 40 ÷ 70% - Nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm 20 ÷ 50% phế phẩm - Hồn thiện phương pháp thiết kế sản phẩm, ví dụ, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn với máy tính cho phép thực phép tính nhanh 30 lần so với phương pháp thông thường khác cho nhiều phương án thiết kế khác Tùy thuộc vào nhu cầu thị trường (lao động, tiền lương, quy mô thị trường) mà CIM sử dụng nước khác Ở châu Âu nét bật thành tựu tự động hóa linh hoạt hệ thống sản xuất đồng Thị trường nước châu Âu khơng lớn, khơng có nhu cầu nhiều hệ thống sản xuất linh hoạt Tuy nhiên, châu Âu có nhiều kinh nghiệm với hệ thống sản xuất linh hoạt phát triển nhiều ý tưởng vè tích hợp Đồng thời châu Âu đưa kỹ sư có trình độ cao, nhà quản lý thợ thủ công vào cập nhập với hệ thống CIM Nhật Bản lại theo hướng khác Các công ty Nhật Bản suy nghĩ sản xuất lớn, tự động hóa có liên quan với cơng nhân nhà máy nơi mà người ta sử dụng máy điều khiển theo chương trình, trung tâm gia cơng linh hoạt hệ thống lắp ráp thích nghi Với chiến lược tạo khối lượng sản phẩm đa chủng loại Người Mỹ lại quan tâm đến vốn công ty để đầu tư vào thiết bị Hơn công nghiệp Mỹ dựa vào khối thợ thủ cơng lành nghề, hệ thống giáo dục họ không chuẩn bị đầy đủ cho đào tạo nghề Vì vậy, sách Mỹ cung cấp thiết bị dụng cụ thay cho người hệ thống CIM Bằng cách giảm sai sót người gây giảm can thiệp người vào trình sản xuất - 10 - FlexGrid12.TextMatrix(1, 6) = Round(Po) FlexGrid12.TextMatrix(1, 7) = Round(Ne, 3) '===CHON MAY If Ne And D