I. Tổng quan về tối ưu hóa đường chạy dao trên máy đột CNC tại HCMUTE
Nghiên cứu này tập trung vào tối ưu hóa đường chạy dao trên máy đột CNC tại HCMUTE. Mục tiêu chính là giảm thời gian gia công, tăng hiệu suất máy và giảm chi phí sản xuất. Việc này đạt được thông qua việc ứng dụng các thuật toán tối ưu hóa đường đi, cụ thể là thuật toán tham lam và thuật toán nhánh cận, để tạo ra file G-code tối ưu từ file DXF. Các nghiên cứu trước đây đã đề cập đến việc sử dụng các thuật toán khác như di truyền (GA), mô phỏng ủ (SA), tìm kiếm Tabu (TS), và thuật toán thuộc địa kiến (ACO) cho vấn đề tối ưu hóa đường chạy dao trong các quá trình gia công khác nhau như phay, khoan. Tuy nhiên, ứng dụng cụ thể cho máy đột CNC và so sánh hiệu quả giữa các thuật toán vẫn cần được nghiên cứu thêm. Nghiên cứu này góp phần giải quyết vấn đề thực tiễn trong sản xuất, đặc biệt trong bối cảnh các doanh nghiệp Việt Nam đang ngày càng tăng cường sử dụng máy đột CNC để đáp ứng nhu cầu sản xuất.
1.1 Phân tích tình hình nghiên cứu hiện tại về tối ưu hóa đường chạy dao
Nhiều nghiên cứu đã tập trung vào tối ưu hóa đường chạy dao, nhưng chủ yếu tập trung vào các máy gia công khác như phay, khoan. Máy đột CNC có đặc thù riêng, đòi hỏi thuật toán tối ưu phù hợp. Các nghiên cứu trước đây đã sử dụng nhiều thuật toán tối ưu hóa, bao gồm giải thuật di truyền (GA), mô phỏng ủ (SA), thuật toán tìm kiếm Tabu (TS), và thuật toán thuộc địa kiến (ACO). Tuy nhiên, việc so sánh hiệu quả của các thuật toán này trên máy đột CNC vẫn còn hạn chế. Nghiên cứu này đóng góp vào việc lấp đầy khoảng trống này bằng cách tập trung vào việc tối ưu hóa đường chạy dao cụ thể cho máy đột CNC tại HCMUTE, so sánh hiệu quả thực tế của thuật toán tham lam và nhánh cận. Các tác giả như Zamiri Marvizadeh (2012) đã chỉ ra rằng thời gian gia công bao gồm thời gian đột, thời gian di chuyển và thời gian thay dao. Nghiên cứu này tập trung vào việc giảm thời gian di chuyển, một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất và chi phí sản xuất. Merchant (2011) chỉ ra rằng thời gian di chuyển chiếm tới 70% tổng thời gian gia công, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tối ưu hóa đường chạy dao.
1.2 Phương pháp nghiên cứu và ứng dụng phần mềm CAM
Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết, kết hợp với phương pháp toán học để xây dựng và đánh giá các thuật toán. Cụ thể, nghiên cứu tập trung vào việc ứng dụng phần mềm CAM để tạo ra đường chạy dao ban đầu và sau đó sử dụng thuật toán tham lam và nhánh cận để tối ưu hóa đường chạy dao. Việc sử dụng phần mềm CAM giúp tiết kiệm thời gian và tăng độ chính xác trong việc thiết kế đường chạy dao. Nghiên cứu cũng xem xét các yếu tố thực tiễn như kích thước phôi, loại dao, khả năng của máy đột CNC, để đảm bảo tính khả thi của giải pháp được đề xuất. Lập trình CNC được thực hiện dựa trên kết quả tối ưu hóa đường chạy dao, nhằm tạo ra mã G-code hiệu quả. Nghiên cứu này cũng bao gồm việc kiểm tra đường chạy dao và sửa lỗi đường chạy dao để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu này cũng so sánh kết quả với các phần mềm khác như cncKad để đánh giá hiệu quả của phương pháp đề xuất. Thuật toán tối ưu hóa được chọn lọc dựa trên tính hiệu quả và độ phức tạp, cân nhắc giữa thời gian tính toán và chất lượng kết quả.
1.3 Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu đã tạo ra một file G-code tối ưu từ file DXF dựa trên thuật toán tham lam và nhánh cận. Kết quả cho thấy việc tối ưu hóa đường chạy dao giúp giảm đáng kể thời gian gia công và tăng hiệu suất của máy đột CNC. Nghiên cứu này đã được ứng dụng thực tế tại HCMUTE và mang lại hiệu quả rõ rệt. Các kết quả nghiên cứu có thể được chuyển giao trực tiếp cho các doanh nghiệp sản xuất sử dụng máy đột CNC, giúp họ cải thiện năng suất và giảm chi phí. Việc giảm thời gian gia công đồng nghĩa với việc giảm chi phí sản xuất và tăng lợi nhuận. Ngoài ra, việc tối ưu hóa đường chạy dao còn giúp giảm hao mòn dao, tăng tuổi thọ dao, và nâng cao an toàn lao động. Kết quả nghiên cứu cũng được trình bày trong một bài báo tại hội nghị toàn quốc về cơ khí lần thứ 4 năm 2015, góp phần vào sự phát triển của lĩnh vực lập trình CNC tại Việt Nam. Việc chia sẻ kinh nghiệm và kết quả nghiên cứu thông qua các bài báo, tài liệu hướng dẫn lập trình CNC, bồi dưỡng lập trình CNC và đào tạo lập trình CNC sẽ giúp phổ cập kiến thức và ứng dụng công nghệ hiện đại vào sản xuất.
