(Đề tài NCKH) nghiên cứu tối ưu hóa đường chạy dao trên máy đột CNC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA ĐƯỜNG CHẠY DAO TRÊN MÁY ĐỘT CNC MÃ SỐ:T2015-01GVT SKC005334 Tp Hồ Chí Minh, tháng 02/2016 B GIÁOD CVÀ TR NG IH CS THÀNH PH ÀOT O PH MK THU T H CHÍ MINH BÁOCÁOT NGK T TÀI KH&CN C P TR NG DÀNH CHO GI NG VIÊN TR NGHIÊNC UT I UHÓ A TRÊNMÁY NGCH YDAO TCNC Mã s : T2015-01GVT Ch nhi m tài: GV ThS Nguy n Thanh Tân TP HCM, Tháng n m 2016 TR NG IH CS THÀNH PH PH MK THU T H CHÍ MINH NV C KHÍCH T OMÁY BÁOCÁOT NGK T TÀI KH&CN C P TR NGHIÊNC UT I UHÓ A TRÊNMÁY NG NGCH YDAO TCNC Mã s : T2015-01GVT Ch nhi m tài: GV.ThS Nguy n Thanh Tân Thành viên tài: TP HCM, Tháng n m 2016 Trang DANH SÁCH NH NG NG H tên STT I THAM GIA Nhi m v n v cô ng tác NV PH IH PCHÍNH STT Tên n v ngồi n Cơ ng ty TNHH C c i n V nh L c Trang N i dung ph i h p Kh o sát th c t TÀI c giao M CL C Trang M C L C DANH M C B NG BI U DANH M C CÁ C CH VI T T T CH NG M U 1.1T ng quan tình hình nghiên c u thu c l nh v c tài ngồi n c 1.2 Tính c p thi t 15 1.3 M c tiêu 16 1.5 Ph ng pháp nghiên c u 16 1.6 i t ng nghiên c u 17 1.7 Ph m vi nghiên c u 17 1.8 N i dung nghiên c u 17 CH NG C S LÝ THUY T 18 2.1 M t s khái ni m ph ng pháp gia cô ng kim lo i d ng t m 18 2.1.1 Khái ni m v d p t m 18 2.1.2 Các ngun cơng g ngh t d p kim lo i 19 2.2.3 Khe h chày c i 24 2.2 T ng quan v cô ng ngh t CNC 30 CH NG CÔ NG NGH L P TRÌNH T CNC 34 3.1 L nh c b n (Basic Function Codes) [25,26,27,28,29,30] 34 3.2 Mã l nh chu n G 38 3.3 Mã l nh chu n M 43 3.4 Ch ng trình 44 CH NG THU T TOÁ N 47 4.1 nh d ng DXF 47 4.2 Thu t toán 50 4.3 Ch ng trình 55 CH NG K T LU N VÀ NGH 61 4.1 K t lu n 61 4.2 ngh 63 TÀI LI U THAM KH O 64 Trang DANHM CB NGBI U B ng B ng 1: T ng h p cá c ngun cơng d p t m B ng 2.2: nh h B ng 1: Ch B ng 2: T a B ng 3: Ch DANHM ACO Ant Colony Opti SA Simulated Annea TS Tabu search TSP Travelling Salesm BB Brand and bound GA Genetic alogirthm CNC Computer Nume DXF Drawing Intercha CAD Computer Aided CAM Computer Aided Trang Trang THÔNG TIN K T QU NGHIÊN C U Thông tin chung: - Tên tài: Nghiên c u t i u hó a ng ch y dao máy t CNC - Mã s : T2015 01GVT - Ch nhi m: GV.ThS Nguy n Thanh Tân - C quan ch trì: Tr ng i h c S ph m K thu t Tp HCM - Th i gian th c hi n: 01/2015 3/2016 M c tiêu: Tìm ng i ng n nh t ng l cù ng kích th l p trình gia ng máy t CNC v i biên d c N i dung chính: T ng quan v tình hình nghiên c u L p trình t CNC Thu t tốn tìm ng i ng n nh t Th c nghi m K t qu nghiên c u: T o v i c file G code t file DXF d a vào thu t toán tham lam nhánh c n ng i ng n nh t t CNC Có so sánh k t qu v i ng trình nghiên c u khác, ph n m m cncKad S n ph m: báo t p thuy t minh ch ng trình Hi u qu , ph K t qu b ng H i ngh toàn qu c v c khí l n th n m 2015 c Khoa CKM c file DXF to G code cho máy t CNC ng th c chuy n giao k t qu nghiên c u kh n ng áp d ng: u có th chuy n giao k t qu nghiên c u n B mô n CNKL HSPKT TpHCM Ngày 29 tháng n m 2016 Tr ng Ch nhi m nv ó ng d u) Trang tài SUMMARY General information: Project Title: Tool path optimization in CNC punching machine Code number: T2015 01GVT Coordinator: Tan Nguyen Thanh Implementing Institution: University of Technical Education HCMC Cooperating Institution (s): Duration: from 01/2015 to 3/2016 Objective(s): G code combine shorstest path for CNC turret punch press Main Contents: - Research overview - CNC punching machine programming - Shorstest path alogirthm - Experiment Results obtained: - Shorstest path for CNC turret punch press Products: - DXF reader to G code for CNC punching machine - Documents - 01 papper on Processdings of the th national conference on mechanical science and technology Effect, transfer results, and possible aplications: - Result research can aid programmer and worker on work - Transfer directly the experimental results to Metal Technology Department, UTE Trang 1.1 T ng quan tình hình nghiên c n c Thi t k gia cô ng kim lo i t m d ng cô ng ngh tiên ti n cho phép ng ta rú t ng n trình thi t k c ng nh thay làm ch v is v n hành máy m ch n th t gia cô ng, c nhà nghiên c u cô ng ngh l nh v c s l ng, nhanh hao mò n máy, ang Nh c ng n m g n ng lao nguyên v t li u c ng Nhi u cô ng ngh ngh t d p CNC Th i gian g n v n n c ngồi Singapore chun gia ng kim lo i t m s lo i t m, cô ng ty HWA YANG METAL INDUSTRIAL c a su t s n ph m trang trí làm t Singapore Các Cô ng bi t, h l ch n Trang s n xu t h Gi i thu t di truy n m t phân ngành c nguyên lý c a ti n h Thu t toán t i gi t i thi u b i Dori i ut h s l ng i u hó a ng u nhiên d vào r t nhi u v n toán l p l ch, tơ màu Thu t tốn t i thu t t Kennedy, ph ng theo hành vi c a b y chim hay àn cá C ng gi ng nh GA, PSO tìm ki m gi i pháp t i gi ng nh N m 1987, quan sát trình chuy n Reynolds a nh n c uc c aby a Renolds, Eberhart Kennedy àn theo quy lu chuy n T m ng v ng t nh t vù ng khô ng gian mà ph n t cách bao xa l nh t tìm th g n ch th s c d ng Ngồi theo tìm ki m a ph di chuy n t láng g c giá tr c Trang 53 to i u ki n cho vi c th m dò khu v c c a khơ ng gian tìm ki m ch khám phá b ng cách tìm ki m khác c a danh sách Tabu, m t danh sách Tabu có th truy c p g n ho c b thu c c m di chuy n Trong tr c tính c thi u gi i pháp có ch t l gi i pháp lo i tr thi u cho phép ghi thi t l p cho phép Các ng u nhiên, Tabu tìm ki m ti n hành theo gi m t gi i pháp m i tr m b o khu v m c tiêu tránh c c ti u Thu t toán mô ph ng luy n kim (Simulated Annealing): Mô ph ng lu kim (SA) m t thu t toán xác su t t i al vào n m 1983 Cerny vào n m 1985.SA s Monte Carlo cho kh o sát ph l nh c a h luy n kim Luy n kim m t x li u Sau nh t v i nh ng thay nguyên t di chuy n t l ng bên ) h n.Vi c làm mát ch m ch p làm t ng nguy c n ng l ng n i b u c thay th b ng m su t Các ph Trang 54 4.3 Ch Ch ng trình ng trình t o G code t file DXF có k t h p thu t tốn t i u th t mơ t nh hình 4.3, sau tìm v i chu trình t i u c ng i t i u, t a c a t ng i m c chèn vào ph n hình 4.4a Ch DXF có k t h p thu t tốn t i u t ng trình c file c vi t b ng ngô n ng C# hình 4.5 k t qu file text ch a mã G code nh hình 4.6 Trang 55 c Begin Save CAD Software to DXF Read DXF file point n* ACO B&B Gcode End Hình 4.3: L u c file DXF sang G code s d ng thu t toán t i u Oxxx G92 Xxx Yxx G90 (G91) Xxx Yxx Txx C± ; G50 Basic Function code Gxx Mxx Txx Nxx Oxx Xxx Yxx X and Y coordinates value C± G92 G90 G91 G50 a) b) Trang 56 Hình 4.4: C u trú c ch ng trình t CNC (a) ch c n ng c a t ng t p l nh (b) Hình 4.5 : Giao di n ch Hình 4.6 : Ch ng trình ng trình G code sau ch y ch Trang 57 ng trình 4.4 Hình 4.7: Ch ng d ng ng trình CNCKad dù ng t o ch ng trình G code cho máy CNC Hình 4.8 : B n v g m 10 i m Trang 58 n x y 10 80 390 50 80 20 350 150 40 120 300 10 150 40 100 240 240 80 10 200 200 t Hình 9: GA technique Nabeel's Hình 4.10: T a Hình 4.11: Golbal, Fastest, Top right = same Hình 4.13: Bottom right Hình 4.15: T a c a i m hình 4.8 Hình 4.12: Bottom left Hình 4.14 : Top left b n v g m 15 i m Hình 4.16: ACS technique Saealal's n x y n x y 100 100 180 425 323 127 77 436 820 165 10 623 436 900 100 11 900 600 820 275 12 726 558 623 263 13 180 535 377 263 14 100 600 Hình 4.17: T a c a i m hình 4.15 Trang 59 Hình 4.18 : Golbal, Fastest, Top right = same Hình 4.20 : Bottom right Hình 4.19 : Bottom left Hình 4.21 : Top left Trang 60 CH NG5.K TLU NVÀ NGH 4.1 K t lu n T i u ng i d ng c m t nh ng ph ng pháp làm gi m th i gian gia công K t qu b c u nghiên c u cho k t qu kh thi ngang b ng v i cô ng trình nghiên c u khác T i u c nh, c c p ch ng d ng c ng c mơ t nh tốn ng i du l ch v i i m xu t phát c c gi i b ng nhi u gi i thu t nh gi i thu t vét c n v i l i gi i xác nh ng khó kh n v i khơ ng gian tìm ki m l n, gi i thu t tham lam tìm nghi m nhanh nh ng ô i tham lam d n n b t ch p h u qu , gi i thu t nhánh c n s giú p lo i b ph ng án khô ng kh thi t ban u giú p gi m khơ ng gian tìm ki m Gi i thu t tham lam giú p ánh giá c c n t t t ban Ngoài vi c nghiên c u nghiên c u cịn c p tốn khai tri n m u Thi t k c k t h p v i gi i thu t nhánh c n u gi i k khơ ng gian tìm ki m ng d ng c t i u cô ng ngh n v n c mô t t CNC, ng khác ang t n t i, ã gi i quy t hình 5.1 Tr i m u ng hàn Phơi sít ch t Ti t ki m v t li u Nesting C t phô i L p trình t Hồn thi n L p ráp Trang 61 U n, Máy D ng c Phơi Ch ng trình i Hình 5.1 L u t o s n ph m kim lo i t m Tuy nhiên v i khơ ng gian tìm ki m l n gi i thu t xác nh vét c n, nhánh c n khơ ng kh thi C n nghiên c u thu t toán nh : quy ho ch gi i thu t di truy n, gi i thu t l ng, àn ki n, gi i thu t luy n kim, cho tốn có s ng i m l n Bên c nh thu t toán áp d ng cho nhi u it ng c n ph i thay d ng c cn nghiên c u cô ng trình sau M c khác ng ngh t CNC có r t nhi u y u t ph m, nh bi n d ng, bavia c ng c n ph i nghiên c H nh h ng n ch t l ng s n u cơng trình sau ng phát tri n V i k t qu ban áp d ng ph u ng d ng m t s thu t toán t i u cho k t qu tin c y, ng pháp t i u m i nh trí tu nhân t o tốn v i s l l n, ngồi s n ph m kim lo i t m tài có th gi i quy t c t máy t cnc khơ ng ch có d ng biên d ng mà cị n có nhi u biên d ng khác Vì v y cơng trình ti p theo có th nghiên c u v i nhi u biên d ng h n Ngoài trình t, trình bi n d ng nghiên c u thêm gi i pháp nh ng v n c p ng th i x y Vì v y c n gi m bi n d ng nâng cao ch t l c mô t nh ng hình 5.2 Trang 62 ng s n ph m Hình 5.2: Các y u t nh h 4.2 ng n ng d ng c t i u ngh Vi c th c nghi m ò i h i ph i t n th i gian chi phí nên ị i h i ph i c n ph i có th i gian dài c n nhi u kinh phí th c hi n Bên c nh ó nhà tr thi t b ng c n xây d ng phị ng thí nghi m có giú p ng i nghiên c u có i u ki n th c hi n ch ph c v thí nghi m, ng ng vi c c a Ngồi ra, vi c cung c p thô ng tin v k t qu nghiên c u thơ ng qua t p chí website khoa h c r t c n thi t, v i m t tr ng ta Trang 63 ng i h c l n nh tr TÀI LI U THAM KH O [1] Theo S.Zamiri Marvizadeh, F.F.Choobineh, Reducing the number of setups for CNC punch presses, The international journal of management science, 2012 [2] Merchant R.L.Merchant,World trends and prospects in manufacturing technology, International Journal for Vehicle Design 6, 1985 [3] S.Q Xie* and J Gan, Optimal process planning for compound laser cutting and punch using Genetic Algorithms, Int J Mechatronics and Manufacturing Systems, Vol 2, Nos 1/2, 2009 [4] E.Summad, E.Appleton, Generical gorithm for sheet metal working tool selection, using curve matching and tree searching, Journal of Materials Processing Technology 80 81 (1998) [5] N.F Choong, A.Y.C Nee and H.T Loh, The implementation of an automatic tool selection system for CNC nibbling, Computers in Industry 23, 1993 [6] Dr Kannan, White Paper: Building next generation sheet metal CAM, Version 1.0 Dec, 2013 [7] Farhad Kolahan and Ming Liang, Optimization of hole-making operations: a tabu-search approach, International Journal of Machine Tools & Manufacture 40 (2000) [8] Pan and Rao, An integrated knowledge based system for sheet metal cutting punching, Knowledge Based Systems, 2009 [9] S.ZamiriMarvizadeh, F.F.Choobineh, Reducing the number of setups for CNC punch presses, The international journal of management science, 2012 [10] Tr n V n ch, Phan V n Hi u, T i u hoá ph ng phá p x p hình gia cơng s n ph m máy d p CNC, t p chí c khí Vi t Nam, 2007 [11] Julian, Estimating your cutting costs, Cost of ownership model compares precision plasma, punch-plasma, laser, 2002 [12] Hoàng V nh Sinh, V ng n thi t k khung má y ình Minh, Nguy n V n Quân, Phâ n tích l a ch n ph t CNC, t p chí C khí Vi t Nam, S 7, Tr 35, 2013 Trang 64 [13] Nguy n Gia Nh , M t s thu t tố n ti n hó a gi i bà i tố n t i ng má y tính, lu n án ti n s toán h c, Tr ng u m i h c khoa h c t nhiên, i h c qu c gia Hà N i, 2014 [14] Nguy n tr l p l ch s ih clch [15] Nguy n H u tố n ng ơng , nghiên c u thu t toá n tabu search ng d ng o bà i i du l ch, lu n v n th c s khoa h c máy tính, 2014 [16] Nguy n Trung Chi n, ng d ng thu t toán àn ki n tìm ki m ng i t i u, lu n v n th c s công ngh thô ng tin, 2014 [17] Nabeel Kadim Abid Al-Sahib, Hasan Fahad Abdulrazzaq, Tool Path Optimization of Drilling Sequence in CNC Machine Using Genetic Algorithm, Innovative Systems Design and Engineering, Vol.5, No.1, 2014 [18] Muhammad salihin saealal and et al, An ant colony system for routing in pcb holes drilling process, International Journal of Innovative Management, Information & Production, June Volume, Number 1, 2013 pp 50-56 [19] M Alhanjouri and B Alfarra, Ant Colony versus Genetic Algorithm based on Travelling Salesman Problem, Int J Comp Tech Appl., Vol 2, No 3, 2013, pp 570-578 [20] Nataly Medina-Rodríguez, Oscar Montiel-Ross, Roberto Sepú lveda, and Oscar Castillo, Tool Path Optimization for Computer Numerical Control Machines based on Parallel ACO , Engineering Letters, 2012 [21] Majid Tolouei-Rad, Efficient CNC Milling by Adjusting Material Removal Rate ,World Academy of Science, Engineering and Technology 2011 [22] Lucia u ová and Jaroslav Rozman, The Comparison of Methods Solving the Travel Salesman Problem, International Conference on Soft Computing 2010, pp 50-55 [23] Ahmet Murat PINAR, Abdulkadir GăULLăU, Minimization of CNC Part Programs in a Vertical Machining Center in Terms of Tool Path and Cutting Trang 65 Parameter Criteria, Turkish J Eng Env Sci , Gazi University, Technical Education Faculty, Ankara-TURKEY, 2005 [24] Rajesh Matai, Surya Prakash Singh and Murari Lal Mittal, Traveling Salesman Problem: An Overview of Applications, Formulations, and Solution Approaches Management Group, BITS-Pilani, Department of Mechanical Engineering, Malviya National Institute of Technology Jaipur, India, 2010 [25] Ch ng trình nghiên c u khoa h c c p qu c gia giai o n 2011-2015 [26] Cô ng ngh t d p CNC, Nhà xu t b n lao ng xã h i, Tr ng Cao ng Công Nghi p Hà N i, 2005 [27] Programing manual CNC Turret punch press, Murata machinery, LTD [28] Programing manual CNC Turret punch press, AMADA.© 2002 by AMADA CO., LTD [29] Basic programming manual NCT - Copyright © 1998 by Amada Engineering & Service Co [30] Programming manual - APELIO II 357 (05PLA/C-1000 II), Copyright © 1998 by Amada Engineering & Service Co Trang 66 ... CHÍ MINH NV C KHÍCH T OMÁY BÁOCÁOT NGK T TÀI KH&CN C P TR NGHIÊNC UT I UHÓ A TRÊNMÁY NG NGCH YDAO TCNC Mã s : T2015-01GVT Ch nhi m tài: GV.ThS Nguy n Thanh Tân Thành viên tài: TP HCM, Tháng n m... ng 1.6 it ng nghiên c ng ch y dao c th c n m kích th 1.7 Ph m vi nghiên c u Trên máy taro, t CNC có th th c hi n nhi u vi c nh : t l , d p c t, d p n i, ch n, tài ch t p trung nghiên c u vào... alogirthm CNC Computer Nume DXF Drawing Intercha CAD Computer Aided CAM Computer Aided Trang Trang THƠNG TIN K T QU NGHIÊN C U Thơng tin chung: - Tên tài: Nghiên c u t i u hó a ng ch y dao máy t CNC