Tối ưu hóa đa mục tiêu khi phay cao tốc bằng dao phay ngón liền khối sử dụng thuật toán PSO

Bài viết này ứng dụng thuật toán tối ưu hóa bầy đàn (PSO) cho quá trình gia công phay cao tốc. Thuật toán PSO trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo đã được ứng dụng cải tiến năng suất và chất lượng sản phẩm. Bài viết này dựa trên cơ sở các mô hình hóa phay cao tốc tác giả đề xuất ứng dụng thuật toán PSO cho quá trình tối ưu hóa chế độ cắt với hai mục tiêu đảm bảo độ nhám bề mặt và tuổi bền của dụng cụ cắt.

HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Tối ưu hóa đa mục tiêu phay cao tốc dao phay ngón liền khối sử dụng thuật tốn PSO Multi-objective optimization for high speed milling using PSO algorithm Hoàng Tiến Dũng1,*, Hoàng Long2, Nguyễn Tuấn Linh1 Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội Trường Đại học Bách khoa Hà Nội * Email: tiendunghaui@gmail.com Tóm tắt Từ khóa: Tối ưu hóa đa mục tiêu, tối ưu hóa bầy đàn, phay cao tốc, tuổi bền dao độ nhám bề mặt Bài báo ứng dụng thuật toán tối ưu hóa bầy đàn (PSO) cho q trình gia cơng phay cao tốc Thuật tốn PSO lĩnh vực trí tuệ nhân tạo ứng dụng cải tiến suất chất lượng sản phẩm Bài báo dựa sở mơ hình hóa phay cao tốc tác giả đề xuất ứng dụng thuật toán PSO cho q trình tối ưu hóa chế độ cắt với hai mục tiêu đảm bảo độ nhám bề mặt tuổi bền dụng cụ cắt Xây dựng phần mềm tính toán chế độ cắt tối ưu phay cao tốc sử dụng thuật toán PSO đánh giá so sánh kết với giải thuật di truyền (GA) có sẵn phần mềm Matlab Abstract Keywords: Multi-objective optimization, Particle Swam Optimization (PSO), high-speed milling, tool life and surface ruoghness This paper presents the application of Particle Swam Optimization (PSO) for optimizing cutting process in high speed milling In the field of artificial intelligent, the PSO algorithm has been applied in improving productivity and product quality In this paper, on the basis of high-speed milling models, the authors proposed to apply PSO in the optimization of cutting parameters with two objectives: to ensure surface roughness and tool life The programs used to calculate the optimal cutting parametersforhigh speed milling using PSO algorithm and to assess and compare the results with genetic algorithm (GA) is available in Optimization tool section of Matlab software Ngày nhận bài: 23/7/2018 Ngày nhận sửa: 10/9/2018 Ngày chấp nhận đăng: 10/9/2018 ĐẶT VẤN ĐỀ Các máy cơng cụ đóng vai trị quan trọng hệ thống sản xuất Sự thực chúng có ảnh hưởng lớn tới chất lượng sản phẩm suất hệ thống sản xuất Các cải tiến kỹ thuật phần cứng phần mềm máy công cụ mang lại hiệu thực thi cao Gia cơng tự động với suất độ xác cao thực áp dụng máy công cụ điều khiển số CNC (Computerized Numerical Control) Những khái niệm mơ hình máy cơng cụ CNC thể đặc tính tiến sau [1]:  Tích hợp q trình: Các máy cơng cụ thực nhiều nhiệm vụ nhiều trục máy HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018  Dòng liệu hai chiều: STEP-NC, chuẩn liệu mới, sử dụng cho máy công cụ để trao đổi liệu hệ thống CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) máy cơng cụ  Điều khiển tự thích nghi: Các thông tin phản hồi sử dụng đo lường trực tiếp q trình gia cơng cho dao, chi tiết giám sát điều kiện cắt sử dụng cho hồn thiện thực thi máy cơng cụ Tuy nhiên tính linh hoạt máy CNC thay đổi trình tự gia cơng điều kiện cắt bị giới hạn sử dụng lệnh biết trước chương trình NC Mặt khác, cải thiện tính linh hoạt tự tối ưu cho máy tích hợp kinh nghiệm người tới máy cịn nghiên cứu Trong xem xét hệ thống điều khiển, hệ thống điều khiển máy CNC truyền thống với điều khiển servo lớp nội suy cho điều khiển chuyển động trục máy cơng cụ thu điều khiển q trình cắt mong muốn [2] Nhằm để thu điều khiển trình phức tạp hơn, hai lớp bổ sung cho kiến trúc điều khiển yêu cầu cho hệ thống điều khiển CNC tương lai: lớp thông tin trình cắt lớp kết trình cắt thể Hình Hình Xu hướng kiến trúc điều khiển máy CNC Sự thích ứng động hệ thống cần thiết cho q trình cắt phức tạp Điều khiển thích nghi đề xuất cho phép giám sát trình thơng minh, giám sát nhận điều kiện cắt trạng thái thao tác gia công Lớp giám sát nhận phản hồi từ đo lường chi tiết hoàn thành thêm vào hệ thống điều khiển Kiến thức, phương pháp kỹ liên quan tới thao tác gia công sử dụng cho đánh giá trình cắt cải thiện chất lượng thao tác gia cơng [3] XÁC ĐỊNH HÀM MỤC TIÊU Việc tính tốn chế độ cắt thơng qua liên hệ hàm mục tiêu độ nhám bề mặt, suất gia công giá thành gia công Mục tiêu giá thành gia công suất gia công liên HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 quan đến suất bóc tách vật liệu tuổi bền dụng cụ cắt (T) Tuy vậy, nghiên cứu giới hạn q trình tự tính tốn chế độ cắt tối ưu với hàm thích nghi hai mục tiêu lượng mịn dao (VB) độ nhám bề mặt (Ra) nhỏ Giá trị tính tốn cập nhật điều khiển tốc độ cắt lượng chạy dao tối ưu để đảm bảo độ nhám bề mặt giảm lượng mòn dao q trình gia cơng Hàm mục tiêu lựa chọn tự tối ưu hóa q trình gia cơng phay cao tốc dao phay ngón liền khối hàm lượng mòn dao (VB) độ nhám bề mặt (Ra) Xác định chế độ cắt tối ưu để hàm thích nghi nhỏ thời gian () trình gia công thay đổi với điều kiện biên điều kiện ràng buộc hệ thống công nghệ Trên sở xây dựng mơ hình tốn học quan hệ lượng mòn dao (VB) với chế độ cắt thời gian gia cơng Và mơ hình tốn học quan hệ độ nhám bề mặt chế độ cắt Hàm mục tiêu mơ hình tự tối ưu hóa chế độ cắt thời điểm khác trình gia cơng đảm bảo độ hàm thích nghi nhỏ với hai mục tiêu độ nhàm (Ra) lượng mòn dao (VB) Hàm lượng mòn mặt sau phụ thuộc vào chế độ cắt thời gian  [4] VB=0,0174.v0,6205.f 0,2409 ar0,0823.1,3876 (1) Hàm độ nhám bề mặt chi tiết gia công phụ thuộc vào chế độ cắt [5] Ra=0,1441.v-0,3023.f 0,3824 ar0,0572 (2) Vấn đề tối ưu hóa giải nhiều phương pháp khác Tuy vậy, công nghệ chế tạo máy đặt gia công mức độ yêu cầu mục tiêu khác tùy theo điều kiện công nghệ chi tiết yêu cầu Đối với gia công cao tốc vấn đề mòn dụng cụ cắt chất lượng độ nhám bề mặt chi tiết gia công hai nhiều mục tiêu quan tâm Trên sở cần thiết giải tốn đa mục tiêu hàm thích nghi nhỏ với hai mục tiêu độ nhám lượng mòn dao Theo tác giả Abimbola M Jubril [6] phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu phương pháp trọng số Minx∈X f(x) = [f1(x), f2(x), , fp(x)]; s.t X = {x ∈ Rn : g(x) ≤0, h(x) = 0} (3) Trong đó: X: điều kiện ràng buộc miền giới hạn -x: Miền giới hạn tốn - g(x) hàm ràng buộc bất phương trình - h(x) hàm ràng buộc phương trình Hàm thích nghi cho mục tiêu tối ưu với phương pháp trọng số sau: p  ( x, w)   wi fi ( x) (4) i 1 Trong : - p số mục tiêu hàm thích nghi - wi trọng số đánh giá mức độ ảnh hưởng hàm fi(x) hàm thích nghi p w i  wi>0 i=1…p wi=[0,1] i 1 Đặt tốn gia cơng cao tốc ln mong muốn chất lượng độ nhám bề mặt tốt (Ra nhỏ nhất) lượng mòn nhỏ (VB nhỏ nhất) Hàm thích nghi cho tốn tối ưu hóa là: HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 A  w1 Ra VB  w2 Ra0 VB0 Nhỏ Trong đó: w1 + w2 = 1, Ra0, VB0 giá trị giới hạn độ nhám lượng mòn dao CÁC HÀM GIỚI HẠN VÀ MIỀN XÁC ĐỊNH THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ Điều kiện biên tốn cơng nghệ tạo quan hệ giải tích điều kiện gia công thông số công nghệ cần tối ưu Các điều kiện biên tốn cực trị cịn gọi miền xác định toán Đây điều kiện giới hạn toán cụ thể với hệ thống công nghệ cụ thể điều kiện nghiên cứu cụ thể Đối với q trình gia cơng phay cao tốc hay gia cơng CNC nói chung miền giới hạn vận tốc cắt lượng chạy dao lớn động hệ thống điều khiển vô cấp tốc độ Đặc biệt gia cơng cao tốc với tốc độ cắt lớn địi hỏi yêu cầu thiết bị cao, độ xác cao khả điều khiển cần mức độ đáp ứng nhanh Trong nghiên cứu bỏ qua ảnh hưởng nhiệt cắt q trình gia cơng (do điều kiện nghiên cứu chưa đáp ứng để phân tích đánh giá nhiệt q trình gia cơng phay cao tốc) Khi gia cơng máy phay cao tốc điều kiện biên giới hạn toán sau để giải toàn đạt kết tốt Hệ thống công nghệ lựa chọn cố định suốt q trình nghiên cứu (Cơng suất cắt cho phép, tốc độ cắt lớn nhỏ máy, lực cắt cho phép, chiều sâu cắt cho phép….) Rung động q trình gia cơng phải đảm bảo giới hạn với biên độ rung động cho phép nằm vùng ổn định q trình phay - Cơng suất cắt phay Công suất cắt gia công không vượt công suất cho phép máy sử dụng Giới hạn biên hiểu giới hạn để xác định vùng không gian tham số đầu vào toán tối ưu bao gồm: = ≤ ≤[ ] (5)  60.1000 = [ ] Trong : Hiệu suất động cơ; Pdc : Cơng suất động trục chính; v: tốc độ cắt - Giới hạn độ mòn dụng cụ cắt Q trình mịn dao diễn phức tạp, chế độ cắt thời gian cắt ảnh hưởng lớn đến độ mòn dao Việc xác định qui luật mịn địi hỏi nhiều thí nghiệm chi phí lớn Vì nghiên cứu sâu độ mịn dao điều chủ yếu cung cấp thông tin cho công ty sản xuất chế tạo dao nhiều người làm cơng nghệ Vì báo tác giả nghiên cứu độ mịn dao vật liệu gia cơng thép C45 với dụng cụ cắt lớp phủ Cooltop (TiAlN Titan Nhôm Nito) Trong q trình gia cơng với vật liệu cứng hay khó gia cơng lượng mịn dụng cụ thường mịn theo mặt sau Do vậy, báo tác giả sử dụng tiêu chuẩn lượng mòn mặt sau đo chiều cao mòn dao VB VB=f(v,f,ar,)[VB] (6) - Giới hạn rung động Trong q trình gia cơng xảy tượng ổn định ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt độ xác chi tiết gia cơng Trong q trình gia cơng rung động phát sinh, phát triển gây ổn định q trình gia cơng ảnh hưởng tới độ xác, chất lượng bề mặt tuổi thọ dụng cụ cắt Hiện tượng tự rung rung động sinh trình cắt, HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 lượng trình cắt sinh Vì khơng cắt gọt tượng tự rung biến Trong điều kiện định tượng tự rung gây ổn định q trình gia cơng, ảnh hưởng tới độ xác gia công Hiện tượng tự rung gây bất ổn định q trình gia cơng thường xảy tượng cộng hưởng tần số tượng tự rung gần với tần số riêng hệ gia công dẫn đến biên độ tần số tăng (7) A=f(v,f,ar)[A0] - Điều kiện giới hạn khả gia công thiết bị + Tốc độ cắt nằm phạm vi cho phép gia công cao tốc vmin ≤ v ≤ vmax (8) + Lượng chạy dao chiều sâu cắt theo phương hướng kính (ar) nằm phạm phi cho phép fmin ≤ f = 1000.v N f z  D ≤ fmax armin ≤ ar ≤ armax (9) (10) - Giới hạn biến dạng trục dao phay Lực cắt gây biến dạng trục dao phay F làm trục dao phay biến dạng bị võng làm ảnh hưởng đến độ xác chất lượng bề mặt chi tiết gia công Độ võng đảm bảo nhỏ độ võng cho phép [y] Theo sức bền vật liệu trục cơng xơn ta xác định độ võng phần đầu dụng cụ cắt: ≤[ ] (11) Bài toán xác đinh thông số chế độ cắt tối ưu v, f, ar Tuy vậy, giá trị chế độ cắt giá trị mà khơng có u cầu ràng buộc mà phải phụ thuộc vào điều kiện hệ thống cơng nghệ q trình gia cơng Với hệ thống cơng nghệ gia cơng lại có giá trị giới hạn cho điều kiện biên miền giới hạn khác ≤  60.1000 = (12) Theo phần thực nghiệm cho thấy lực cắt theo phương Y ảnh hưởng lớn tới trình cắt gọt v.Fc=2163.v0,4721.f 0,2678 ar0,5260  60.1000 = (13) Miền giới hạn phạm vi điều chỉnh tốc độ cắt: G2=vmin ≤ v ≤ vmax=G3 (14) Miền giới hạn phạm vi điều chỉnh lượng chạy dao G4=fmin ≤ f = 1000.v N f z ≤ fmax=G5  D Miền giới hạn phạm vi điều chỉnh chiều sâu cắt G6=armin ≤ ar ≤ armax=G7 (15) (16) Giới hạn rung động q trình gia cơng để đảm bảo độ ổn định rung động Axy= + [A0]=G8 (17) HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Trong đó: Axy  1,653.v 0,0766 f 0,0911.ar 0,3542 [10] Độ võng dụng cụ cắt đảm bảo nhỏ độ võng cho phép [y] Theo sức bền vật liệu trục cơng xơn ta xác định độ võng phần đầu dụng cụ cắt[9]: = ≤ [ ]=G9 + (18) Hình Thực nghiệm xác định độ võng dụng cụ cắt hãng Sandvik Đối với dụng cụ cắt thí nghiệm D1=D2=Dc=20mm; L1 chiều dài phần lưỡi cắt (theo hãng dụng cụ cắt Sandvik chế tạo L1=15mm); L2 chiều dài phần gá công xôn dụng cụ cắt (Thực nghiệm gá giá trị L2=25mm); E: Mô đun đàn hồi vật liệu dụng cụ cắt (Mpa); C, m: hệ số số phụ thuộc vào đặc tính hình học dao phay ngón sử dụng thực nghiệm (Đối với dao phay ngón liền khối có lưỡi cắt, lưỡi cắt lưỡi cắt tương ứng hệ số C 9,05, 8,30 7,93; hệ số m tương ứng 0,950, 0,965 0,974) [8] Vậy ta có dụng cụ cắt sử dụng thực nghiệm có lưỡi cắt q trình thực nghiệm gia cơng tinh Khi ta có hệ số C=9,05; hệ số m=0,95 thay vào phương trình ta có , = 9,05 + = 0,993 ≤ [ ] (19) Với F lực cắt phay = + (20) Trong hàm tổng hợp lực cắt với thành phần X, Y (Fxy) xác định [9]: Fxy  2735,2.v0,5345 f 0,2608 ar 0,5277 (21) Giải tốn tối ưu cơng nghệ gia cơng khí lớp tốn thực nghiệm ứng với điều kiện cơng nghệ cụ thể Vì vậy, giải vấn đề triệt để nên hàm mục tiêu giới hạn biên phải tiếp cận đến hàm thực nghiệm Cách tiếp cận đáp ứng u cầu cơng nghệ ngày xác khắt khe thời gian tới Trên thực tế với phát triển nhanh khoa học công nghệ vấn đề hệ thống đời địi hỏi chi phí máy móc, trang thiết bị dụng cụ ngày lớn Vấn đề tối ưu hóa công nghệ để đem lại chất lượng hiệu kinh tế vấn đề quan trọng cần thiết Giá trị giới hạn độ nhám tùy theo yêu cầu sản phẩm Ra[Ra] Lượng mòn dao mặt sau cho phép nhỏ 500µm để đảm bảo khả gia công dụng cụ cắt[12] GIẢI BÀI TỐN TỐI ƯU HĨA CHẾ ĐỘ CẮT KHI PHAY CAO TỐC Trên sở toán gia công cao tốc mong muốn chất lượng độ nhám bề mặt tốt (Ra nhỏ nhất) lượng mòn nhỏ (VB nhỏ nhất) Hàm thích nghi cho tốn tối ưu hóa là: HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 A  w1 Ra VB  w2 Ra0 VB0 (22) Trong đó: w1+w2=1, Ra0, VB0 giá trị giới hạn độ nhám lượng mòn dao Điều kiện ràng buộc miền giới hạn toán   v.Fc  2163.v0,4721 f 0,2678.ar 0,5260  Pdc .60.1000  G1 1400(N.m/ ph)  v  vmin  G2  360(m / ph) v  vmax  G3  600(m / ph)   f  fmin  G4  2000(mm / ph)  f  f  G  4000(mm / ph) max  ar  armin  G6  0,1(mm) a  a  G 1(mm)  r rmax Axy 1,653.v0,0766 f 0,0911.ar0,3542   A0   G8  2(m)   2735,2.v0,5345 f 0,2608.ar 0,5277     G9  0,02(mm) ymax  0,993 E  Ra  0,1441.v0,3023 f 0,3824.ar0,0572   Ra   G10  0, 38(m)  0,6205 0,2409 0,0823 1,3876   Ra   G11  500(m) ar  VB  0,0174.v f Nếu mức độ ưu tiên biến không giống nhau, trọng số biến lớn cho thấy biến quan trọng Tùy vào mục đích tốn, u cầu đạt mức độ khác tùy theo yêu cầu tốn cơng nghệ trọng số w1 w2 chọn khác Trong trường hợp cần ưu tiên độ nhám bề mặt cao chọn trọng số độ nhám lớn trọng số lượng mòn (VB) Theo phương trình thích nghi biết trọng số w1 tăng giá trị Ra giảm giá trị VB tăng Giá trị Ra giảm đơn vị VB tăng vấn đề cần phải phân tích trọng số hàm thích nghi để tìm mức độ ảnh hưởng mục tiêu đơn Theo tác giải Hua Zuo Guoli Zhang [7] đưa phương pháp phân tích đánh giá trọng số giải pháp tối ưu hóa Pareto Giả sử w1 có giá trị w* x* nghiệm tối ưu cho hàm thích nghi ứng với giá trị trọng số w* Rồi sau tăng w1 đến w** (w*< w**) giải tốn tối ưu hóa hàm thích nghi với trọng số w** có nghiệm x** Khi x* x** giá trị cho giải pháp tối ưu hóa Pareto Ra R ( x** )  Ra ( x* )  a ** VB VB ( x )  VB ( x* ) gọi phương pháp cân trọng số từ w* đến w** Với thay đổi trọng số cho kết chuỗi dựng đồ thị quan hệ trọng số w1 kết Ra xây VB Ra Khi đánh giá mức độ hàm VB mục tiêu đơn tăng hàm mục tiêu khác giảm tương ứng với giá trị trọng số Từ đồ thị giúp cho người kỹ thuật nhìn nhận, đánh giá lựa chọn cải tiến mức độ ảnh hưởng hàm mục tiêu đơn tương ứng với trọng số mục tiêu đơn Thường giá trị trọng số w1 thay đổi từ 0,05 ÷ 0,95 Trong trường hợp giả sử xét toán mức độ trọng số cần thiết độ nhám lượng mịn tốn tự tối ưu có trọng số w1=w2 Khi ta có phương trình hàm thích nghi nhỏ để tự tối ưu hóa chế độ cắt theo thay thời gian q trình gia cơng là: HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 A  0,5 Ra VB  0,5 Ra0 VB0 (23) Thuật toán PSO liệu chế độ cắt ban đầu lựa chọn thuật toán chế độ cắt tối ưu tĩnh giá trị khởi tạo quần thể (giá trị đầu vào chế độ cắt) để tìm kiếm trình gia công Chế độ cắt tối ưu khai báo chương trình NC để gia cơng Trong q trình gia cơng dụng cụ cắt mịn độ nhám bề mặt tăng theo thời gian gia công Thông tin chế độ cắt cập nhật thông qua cảm biến (thời gian, lực cắt…) so sánh với liệu thực nghiệm để đưa dự đoán, xác định thông số chế độ cắt phù hợp với điều kiện lượng mòn dao nhỏ nhất, độ nhám bề mặt nhỏ thời điểm gia công khác với mức độ trọng số (w1, w2) phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể yêu cầu công nghệ điều kiện ràng buộc, miền giới hạn hệ thống cơng nghệ Nếu điều kiện thỏa mãn phần mềm đưa thông số chế độ cắt tối ưu để điều khiển máy Nếu điều kiện không thỏa mãn thơng báo thay dao sơ đồ thuật giải tự tối ưu hóa chế độ cắt hình Hình Sơ đồ thuật tốn điều khiển tự tối ưu chế độ cắt trường hợp xét đến mòn dao Để đảm bảo độ nhám bề mặt nhỏ lượng mòn dao nhỏ theo trọng số nhau, lập trình phần mềm sử dụng thuật tốn tối ưu bầy đàn (PSO) để tính chế độ cắt tối ưu đáp ứng hàm mục tiêu với thời gian () thay đổi q trình gia cơng Tác giả dừng lại mức độ mơ vấn đề kết nối với máy CNC vấn đề khó điều kiện trang thiết bị chưa đủ Để chứng minh tính giá trị tối ưu thơng số cắt phần mềm tự tối ưu hóa chế độ cắt HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Hình Giao diện phần phềm tối ưu hóa tự tối ưu hóa chế độ cắt phay cao tốc Phần mềm ứng dụng thuật tốn tối ưu hóa bầy đàn (PSO) tối ưu hóa tự tối ưu hóa chế độ cắt q trình gia cơng đảm bảo lượng mòn dao nhỏ độ nhám bề mặt yêu cầu đồng thời thỏa mãn điều kiện biên giới hạn theo hệ thống công nghệ Giao diện phần mềm gồm vùng: Vùng thông tin tác giả; vùng khai báo hệ số, kích thước quần thể giới hạn số vòng lặp; Vùng khai báo điều kiện biên toán; Vùng hiển thị chế độ cắt tối ưu; Vùng mô tả không gian tìm kiếm điểm hội tụ tốn; Vùng nút chạy chương trình tối ưu hóa hiển thị giá trị độ nhám bề mặt; Vùng hiển thị giá trị thơng số đầu vào tốn tự tối ưu hóa chế độ cắt q trình gia cơng; Vùng điều kiện biên tốn tự tối ưu hóa chế độ cắt (Lượng mịn dao cho phép, độ nhám bề mặt giới hạn) trọng số hàm thích nghi; Vùng hiển thị giá trị tối ưu tính tốn q trình gia cơng; Vùng 10 hiển thị thỏa mãn điều kiện tốn hay khơng thay dao mới; Vùng 11 hiển thị giá trị lượng mòn dao độ nhám bề mặt nhỏ tương ứng với hàm thích nghi; Vùng 12 nút chạy chương trình Nhập điều kiện biên tốn trọng số giao diện phần mềm kết tính tốn phần mềm thời điểm 5, 8, 15 phút sau: +Thời gian  = phút Bảng Giá trị Ra VB thời gian  = phút TT Lần Lần Lần v(m/phút) 546,962 548,938 529,674 f(mm/phút) 2063,69 2027,17 2013,99 Trung bình ar(mm) 0,1 0,1 0,1 Ra(µm) 0,348 0,345 0,348 0,347 VB(µm) 42,222 42,135 41,147 41,835 Ra(µm) 0,346 0,348 0,354 0,348 VB(µm) 79,771 79,736 79,327 80,382 + Thời gian  = phút Bảng Giá trị Ra VB thời gian  = phút TT Lần Lần Lần v(m/phút) 548,190 539,268 537,708 f(mm/phút) 2013,546 2028,476 2089,987 Trung bình ar(mm) 0,1 0,1 0,1 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 + Thời gian  = 15 phút Bảng Giá trị Ra VB thời gian  = 15 phút TT Lần v(m/phút) 480,868 f(mm/phút) 2000,000 ar(mm) 0,1 Ra(µm) 0,362 VB(µm) 172,951 Lần 497,892 2139,357 0,1 0,367 179,779 Lần 498,237 2062,061 0,1 0,359 181,982 0,361 182,198 Trung bình Ứng dụng giải thuật di truyền (GA) có sẵn Optimization tool phần mềm Matlab để tối ưu hóa hàm mục tiêu thích nghi cho kết đánh giá bảng Bảng So sánh kết giải thuật tối ưu hóa bầy đàn (PSO) giải thuật di truyền (GA)[11] TT Thời gian (phút) 15 Độ nhám bề mặt (Ra(µm)) GA 0,347 0,349 0,363 PSO 0,343 0,348 0,361 Sai lệch (%) 1,254 0,426 0,622 Lượng mòn dao (VB (µm)) GA 41,835 80,062 180,122 PSO 42,819 80,382 182,198 Sai lệch (%) 2,35 0,40 1,15 Qua kết tính tốn lần chạy tối ưu hóa hai giải thuật sai số không nhiều khoảng 3% Qua kết cho thấy thuật toán PSO cho kết độ nhám Ra nhỏ thuật toán GA lượng mòn dao ngược lại Tuy vậy, với kết cho thấy phần mềm sử dụng thuật tốn PSO có kết đáng tin cậy KẾT LUẬN Bài báo trình bày mơ hình định hướng tự tối ưu cho hệ thống gia công thông minh tối ưu hóa đa mục tiêu ứng dụng thuật tốn PSO để giải toán đa mục tiêu Chức dự đoán tuổi bền dao độ nhám bề mặt q trình gia cơng lập thực nghiệm Trong q trình gia cơng hệ thống tự tối ưu ln dự đốn q trình mịn dao độ nhám thay đổi chế độ cắt đáp ứng hàm thích nghi nhỏ Để đáp ứng tiêu chí kỹ thuật độ nhám bề mặt tuổi bền dao dự đốn xác định q trình gia cơng giải thuật tối ưu hóa bầy đàn (PSO) áp dụng tối ưu hóa đa mục tiêu Sau tác giả xây dựng phần mềm tối ưu hóa theo thuật toán PSO qua kết đánh giá cho thấy phần mềm có độ tin cậy độ hội tụ Nghiên cứu sở để làm chủ, tiếp cận giám sát điều khiển trực tuyến trình gia cơng định hướng cách mạng công nghiệp 4.0 tương lai TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S Mekid, P Pruschek and J Hernandez, Beyond intelligent manufacturing: a new generation of flexible intelligent NC machines, Mechanism and Machine Theory, Vol.44/466476, 2009 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 [2] Tạ Duy Liêm, Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2001 [3] K Shirase and S Fujii, Machine tool automation, Handbook of Automation, Springer, 837-857, 2009 [4] Hoàng Tiến Dũng (2016), Ảnh hưởng chế độ cắt thời gian cắt đến mòn dao phay cao tốc dao phay ngón liền khối,, Tạp Chí Khoa học Công nghệ-Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội, số [5] Hoang Tien Dung, Nguyen Huy Ninh, Tran Van Đich, Tran Ngoc Hien, Nguyen Thanh Binh (2014), Optimizing cutting conditions in high speed milling using evolution algorithms, The 7th AUN/SEED-Net Regional conference in mechanical and manufacturing engineering, trang 146-150 [6] Abimbola M Jubril (2012), A nonlinear weights selection in weighted sum for convex multiobjective optimization, Facta Universitatis ser Math Inform Vol 27 No 3, 357-372 [7] Hua Zuo and Guoli Zhang (2013), Weights Analysis of Multi-objective Programming Problem, Information Processing and Control Institute, North China Electric Power University, Baoding 071003, China [8] Nguyễn Trọng Bình (2003), Tối ưu hóa q trình gia cơng cắt gọt, Nxb Giáo dục [9] B Denkena, H Henning, Lorenzen LE (2010), Genetics and intelligence: new approaches in production engineering, Prod Engi Res Dev, Vol 4, pp 65-73 [10] Hoàng Tiến Dũng, Trần Văn Địch, Nguyễn Huy Ninh, Phạm Thị Thiều Thoa (2014), Ảnh hưởng chế độ cắt đến rung động phay cao tốc dao phay ngón liền khối, Tạp chí Cơ Khí Việt Nam số 9, trang 94-101 [11] Hồng Tiến Dũng, Nguyễn Hồi Sơn (2018) , Tối ưu hóa chế độ cắt phay cao tốc vật liệu thép C45 sử dụng dao phay ngón liền khối, Tạp chí Cơ khí Việt Nam số [12] ISO 8688-1-1989: Tool life testing in milling