skkn ỨNG DỤNG máy KHẮC LASER CNC vào GIẢNG dạy các LỆNH CNC cơ bản

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI TRƯỜNG TRUNG CẤP KINH TẾ - KỸ THUẬT ĐỒNG NAI Mã số: SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ỨNG DỤNG MÁY KHẮC LASER CNC VÀO GIẢNG DẠY CÁC LỆNH CNC CƠ BẢN Người thực hiện: Phạm Đức Thắng SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN Họ tên: Phạm Đức Thắng Ngày tháng năm sinh: 25/08/1986 Nam, nữ: Nam Địa chỉ: Phú Hội, Nhơn Trạch, Đồng Nai Điện thoại: Fax: (CQ)/ (NR); ĐTDĐ: 0982905829 E-mail: ducthang2020@gmail.com Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Khoa khí II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO - Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: Thạc sỹ - Năm nhận bằng: 2014 - Chuyên ngành đào tạo: Cơ khí động lực III KINH NGHIỆM KHOA HỌC - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Cơ khí động lực Số năm có kinh nghiệm:6 - Các sáng kiến kinh nghiệm có năm gần đây: + Ứng dụng công nghệ thông tin để giảng dạy học thực hành lắp ráp động + Giải pháp nâng cao chất lượng ngành Công nghệ ô tô, trường Trung cấp Kinh tế - Kỹ thuật, Đồng Nai MỤC LỤC Nội dung Trang I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI II THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP CỦA ĐỀ TÀI III NỘI DUNG ĐỀ TÀI Cơ sở lý luận Cơ sở thực tiễn IV HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI V ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VI TÀI LIỆU THAM KHẢO VII PHỤ LỤC 15 16 17 18 ỨNG DỤNG MÁY KHẮC LASER CNC VÀO GIẢNG DẠY CÁC LỆNH CNC CƠ BẢN I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Khoa học công nghệ nói chung phát triển không ngừng, tiến khoa học kỹ thuật ứng dụng rộng rãi Các ngành công nghiệp sản xuất mang tính tự động hóa, ngành công nghệ kỹ thuật khí vậy, hàng loạt ứng dụng khoa học đưa vào sản xuất, công nghệ CNC ví dụ Tuy nhiên giá thành máy CNC tích hợp công nghệ tiên tiến cao Một trường lớn vài máy móc, trường kinh phí khả để đầu tư máy CNC khó khăn Để tiếp cận công nghệ tiên tiến giải nhu cầu lao động có đào tạo, cần có giải pháp vừa mang tính kinh tế, vừa đáp ứng với nhu cầu học tập giảng dạy học viên giáo viên Tác giả nhóm cộng tác chế tạo máy khắc Laser CNC để tham gia thi thiết bị dạy nghề tự làm tỉnh Đồng Nai vào tháng năm 2016, đạt giải ba [4] Với mục tiêu tránh lãng phí, tích cực khai thác thiết bị sẵn có trường để ứng dụng vào giảng dạy, với mô hình số học phần ứng dụng Công nghệ CNC, bảo trì máy công cụ CNC, đào tạo thực hành ngành Công nghệ chế tạo máy trường Tác giả tiếp tục soạn thảo số học học phần công nghệ CNC ứng dụng mô hình máy khắc CNC vào giảng dạy lệnh CNC Trước dạy học phần Công nghệ CNC học sinh chủ yếu học lý thuyết cộng thêm với phần mềm ảo máy tính để học lệnh CNC Với việc dạy học học sinh khó tiếp cận nhanh chóng tự tin viết lệnh CNC học xong học phần Thống kê cho thấy số học sinh tự tin viết lệnh CNC để thực khoảng 33% lệnh sau học xong học phần 30% số học sinh lập trình số lệnh, số lại chưa tự tin thực lệnh học phần, giáo viên phải phù đạo thêm Như tỉ lệ học sinh đáp ứng mục tiêu học phần chưa cao, để khắc phục điều nội dung đề tài làm sáng tỏ Với đặc tính trực quan sinh động học trực tiếp máy khắc Laser CNC thực tế học sinh dễ dàng tiếp cận, dễ dàng ứng dụng lệnh học để thao tác máy Tỉ lệ học sinh tự tin thực lệnh CNC máy 100% Với mục đích góp phần nâng cao chất lượng đào tạo học phần Công nghệ CNC tác giả chọn đề tài: “Ứng dụng máy khắc Laser CNC vào giảng dạy lệnh CNC bản” II THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP CỦA ĐỀ TÀI Thuận lợi - Nhận thấy khó khăn đào tạo Công nghệ CNC, lãnh đạo Trường cấp kinh phí để chế tạo máy khắc Laser CNC thi thiết bị dạy nghề tự làm Tỉnh Đồng Nai tháng năm 2016 - Sau lắng nghe ý kiến từ chuyên gia thi thiết bị tự làm, lãnh đạo trường động viên, khích lệ tiếp tục hoàn thiện mô hình ứng dụng vào công tác đào tạo học phần liên quan năm học 2016 - 2017 - Với hỗ trợ đóng góp quý báu từ lãnh đạo khoa Cơ khí, quý đồng nghiệp học sinh ngành Chế tạo máy Bảo trì sửa chữa máy công cụ, tác giả ứng dụng vào giảng dạy năm học 2016-2017 - Hầu hết vật tư thực chế tạo cải tiến mô hình thông dụng, dễ dàng tìm kiếm thay gặp vấn đề trục trặc - Mô hình nhỏ gọn sử dụng để giảng dạy lý thuyết phòng lý thuyết - Hệ thống máy tính kết hợp để hoạt động mô hình cần cấu hình tối thiểu nên dễ dàng sử dụng hệ thống máy tính cũ trường có sẵn Khó khăn - Do kỳ có lớp học học phần Công nghệ CNC nên việc thống kê tính hiệu mô hình hạn chế - Mô hình máy khắc Laser CNC phát huy tốt giảng dạy gia công chi tiết 2D - Ứng dụng mô hình dạy lệnh CNC để thao tác vẽ 2D nên có nhiều hạn chế gia công chi tiết phức tạp Công nghệ CNC công nghệ gia công xác, trình thực mô hình có nhiều khó khăn, độ xác chi tiết gia công chưa cao III NỘI DUNG ĐỀ TÀI Cơ sở lý luận Trong giáo trình lý luận dạy học, tâm lý học nhiều tác giả (1) trình hình thành kỹ cho người học hình thành qua 05 giai đoạn: Giai đoạn bắt chước: Chỉ hành động theo mẫu; - Giai đoạn làm được: Hiểu nhiệm vụ, quy trình làm việc có sai sót, thời gian hoàn thành chậm cần có dẫn - Giai đoạn làm xác: Làm việc theo quy trình, xác hoàn thiện công việc nhanh chóng - Giai đoạn hình thành kỹ xảo: Kỹ tự động hoá, sở hình thành nên kỹ xảo - Giai đoạn làm biến hóa Thể khả di chuyển kỹ sang tình hình thành kỹ phức tạp Như để hình thành kỹ người học phải trải qua giai đoạn Giai đoạn giai đoạn bắt chước, để bắt chước cần điều kiện gì? Đó hình ảnh, biểu tượng vận động, để nâng cao kỹ người học việc ứng dụng mô hình thực tế điều cần thiết Cơ sở thực tiễn Hiện để thực giảng dạy môn học chuyên ngành Cơ khí, Công nghệ CNC trường dạy lệnh CNC giáo viên thường dạy chủ yếu lý thuyết sau mô máy tính cho học sinh quan sát, việc học diễn nhiều năm qua, hầu hết học sinh sau học xong học phần chưa tự tin lập trình cho chi tiết mà giáo viên giao ngẫu nhiên, điều chứng tỏ việc học lý thuyết lớp mà chưa thực hành ảnh hưởng đến kết đạt học viên Việc kết hợp hệ thống máy tính cũ trường có cấu hình tối thiểu hoạt động với máy sở mà tác giả đặt Nội dung, biện pháp thực giải pháp đề tài Để ứng dụng máy khắc Lazer CNC vào giảng dạy lệnh CNC tác giả thực nội dung sau: - Giới thiệu máy khắc Laser CNC, công dụng thông số khả làm việc máy Các lệnh sử dụng máy khắc Laser CNC - Tạo ví dụ chi tiết cụ thể vẽ để người học vừa học lý thuyết sau kiểm chứng thực tiễn máy, thực phương pháp giảng dạy tích hợp lý thuyết - thực hành song song a) Giới thiệu máy khắc lazer CNC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT : Máy khắc Laser CNC dạng máy công cụ CNC điều khiển hai trục bao gồm trục X trục Y, Laser di chuyển theo tọa độ với tín hiệu lập trình sẵn từ máy tính Máy khắc Laser gồm phận sau: - Cụm trục X - Cụm trục Y - Hệ thống xử lý trung tâm - Nguồn mô tơ bước driver điểu khiển động bước - Bộ Laser - Kết cấu khung giá đỡ Cụm trục X: Cụm trục X: đóng vai trò làm cho LASER có khả di chuyển trục X với chiều dài thiết kế 620mm, hành trình làm việc 400mm Cụm trục X bao gồm hai trục trơn gối đỡ Ø16 để đỡ phận Laser giúp Laser di chuyển trục cố định tạo thêm vững chắc, hai ổ bi trượt lắp phận Laser để Laser di chuyển cách nhẹ nhàng Trục vít me M16*4 ren vuông giúp Laser di chuyển theo bước nhỏ Mô tơ bước: bước 1.80 giúp cho việc điều khiển Laser theo bước nhỏ Cụm trục Y: Tương tự cụm trục X trục Y thiết để để Laser di chuyển theo trục Y với bước nhỏ chiều dài thiết kế là: 820mm, hành trình làm việc 550mm Cụm trục Y gồm hai trục trơn gối đỡ Ø16 ổ bị trượt để đỡ toàn trục X laser Trục vít me M16*4 ren vuông giúp cho toàn trục X Laser di chuyển theo phương Y theo bước nhỏ Cụm hệ thống xử lý trung tâm: Cụm hệ thống xử lý trung tâm bao gồm: - Máy tính - Bộ vi xử lý có nạp sẵn firmware Máy tính Hệ thống máy tính trang bị để cài đặt phần mềm để bổ trợ cho Máy khắc Laser Toàn phần mềm cài hệ thống phần mềm mã nguồn mở hoàn toàn sử dụng tự mà không lo vấn đề quyền giá Hệ thống máy tính sử dụng với cấu hình tối thiểu CPU celeron, Ram 1G, HDD 40g, phù hợp với máy tính hệ cũ trường không sử dụng  Hệ thống máy tính Máy tính phần mềm như: phần mềm điều khiển chương trình giao tiếp máy tính máy khắc Laser: phần mềm GRBL controller Hình 4.1: Giao diện phần mềm điều khiển GRBL controller Hình 4.2: Giao diện phần mềm điều khiển GRBL controller kiểm tra thông số ` Hình 4.3: Mô đường chạy dao phần mềm Phần mềm GRBL controller phần mềm mã nguồn mở viết riêng cho Board điều khiển CNC Arduino Phần mềm hỗ trợ lệnh G00: Di chuyển nhanh không cắt gọt G01: Nội suy đường thẳng G02, G03: Nội suy cung tròn chiều ngược chiều kim đồng hồ G54: Hệ tọa độ chuẩn ( chuẩn phôi) G17: Mặt phẳng làm việc X, Y G20: Hệ đơn vị sử dụng ( hệ inchs) G21: Hệ đơn vị sử dụng (Hệ mét) G90: Lập trình tuyệt đối G91: Lập trình tương đối G94: Chế độ cắt mm/phút M0: Chế độ chạy câu lệnh M01: Dừng chương trình có điều kiện M02: Kết thúc chương trình M30: kết thúc chương trình M5: Dừng trục M8: Bật chế độ làm mát M9: Tắt chế dộ làm mát T0: Gọi dụng cụ cắt F0: Tốc độ cắt (mm/phút) Ngoài phần mềm cho phép tự động điều chỉnh thông số để phù hợp với kích thước làm việc máy gia công CNC b) Một số ví dụ Viết chương trình để gia công chi tiết có vẽ sau: 10 Trong ví dụ học lệnh sau: Lệnh G00, G54, G90, G01, G17, M03, M30, S, F Ví dụ thực sau: Bước 1: Học sinh giải thích loại mã lệnh Bước 2: Soạn thảo chương trình mẫu Bước 3: Nhập chương trình vào máy để gia công Bước 4: Khởi động máy cho máy gia công Bước 5: Giao việc cho học sinh tự làm Bước 6: Học sinh tự kiểm chứng cách nhập chương trình vào máy chạy thử Bước 7: Kiểm tra lại thay đổi thông số Bước 8: Phát biểu lại ý nghĩa lệnh sau quan sát máy thực gia công Chương trình mẫu: N5: G00 G54 G90 X-20 Y-20 N10 S450 M03 F250 N15 C0 11 N20 G01 N25 G42 G91 N30 X10 Y10 N35 X70 Y-10 N40 X20 Y20 N45 X-40 Y60 N50 X-20 N55 X-10 Y-25 N60 X-30 Y-15 N65 X0 Y-40 N70 G40 G90 X-20 Y-20 N75 G00 N80 Y100 N85 M30 Mô mô hình 12 Ví dụ 2: Viết chương trình gia công nội suy đường tròn hình bên N10 G00 X0 Y0 N20 G01 X12 F0.3 N30 G01 X40 Y-25 N40 G03 X70 Y-75 I-3.335 J-29.25 N50 G01 Y-95 N60 G00 X200 Y200 13 Ví dụ 3: Viết chương trình gia công sử dụng lệnh G90, G91 Nội suy cung tròn theo R theo I sử dụng G90, G92, G02, G03 Nội suy cung tròn theo R G92 X200 Y40 Z0 G90 G03 X140 Y100 R60 F300 G02 X120 Y60 R50 Nội suy cung tròn theo I 14 G92 X200 Y40 Z0 G90 G03 X140 Y100 I-60 F300 G02 X120 Y60 I-50 Sử dụng lệnh G91, G02, G03 Nội suy cung tròn theo R G91 G03 X-60 Y60 R60 F300 G02 X-20 Y-40 R50 Nội suy cung tròn theo I G91 G03 X-60 Y60 I-60 F300 G02 X-20 Y-40 I-50 IV HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI - Bằng việc thực dạy học song song lý thuyết thực hành, vận hành trực tiếp máy cho lớp 1309CTM số lượng 18 học sinh, học kỳ năm học 20162017 tác giả đạt mục tiêu sau: 15 - Mục tiêu kiến thức: 100% học viên nêu công dụng lệnh học, - Mục tiêu kỹ năng: 100% học sinh lập trình lệnh để gia công chi tiết mà giáo viên giao ngẫu nhiên, vận hành máy, kết nối chương trình với máy tính - Mục tiêu thái độ: 100% tích cực học tập, chủ động suy nghĩ Bên cạnh việc ứng dụng mô hình vào giảng dạy kéo theo việc tận dụng máy tính có cấu hình thấp trường không sử dụng để giảng dạy, giúp trường tiết kiệm khoản kinh phí Sử dụng kết hợp với máy tính cũ với cấu hình tối thiểu lỗi thời mà nhà trường sử dụng để giảng dạy ngành Kỹ thuật máy tính Vẽ thiết kế máy tính V ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG Sử dụng mô hình dạy học gắn liền với thực tế điều cần thiết, việc kết hợp lý thuyết thực hành mô hình giúp cho trình nhận thức tri thức nâng cao, kỹ nghề cải thiện Mô hình máy khắc Laser cộng với tài liệu biên soạn để dạy lệnh CNC ứng dụng vào giảng dạy lệnh CNC bản, giúp phần nâng cao chất lượng đào tạo học phần Công nghệ CNC Tuy cố gắng ứng dụng mô hình có sẵn vào giảng dạy nhằm nâng cao hiệu dạy học nhiên, mô hình máy khắc Laser CNC với hạn chế số lượng trục nên gia công chi tiết với mô hình 3D, nên tác giả chưa đưa nhiều lệnh vào giảng dạy Qua nghiên cứu tác giả đề xuất số giải pháp sau: - Nâng cấp máy khắc Laser CNC thành máy phay CNC trục, để đào tạo thêm nhiều lệnh khác, nâng công suất máy, hoàn thiện mô hình cho tích hợp thêm môn học liên quan CNC khác - Cấp kinh phí biên soạn giáo trình giảng để giảng dạy học phần công nghệ CNC có ứng dụng thực tế, học sinh thao tác trực tiếp mô hình Kết hợp lý thuyết hình ảnh minh họa trực quan 16 VI TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Bính, Trần Sinh Thành, Nguyễn Văn Khôi, Phương pháp dạy học kỹ thuật công nghiệp, Nhà xuất giáo dục Hà Nội, năm 2004 Nguyễn Văn Kỳ, Phương pháp dạy học tích cực, Nhà xuất giáo dục Hà Nội, 2000 Nguyễn Thụy Ai, Phương pháp dạy học kỹ thuật, ĐHSPKT, 2000 Quyết định khen thưởng mô hình dạy học thi Thiết bị dạy nghề tự làm, tỉnh Đồng Nai năm 2016 NGƯỜI THỰC HIỆN (Ký tên ghi rõ họ tên) Phạm Đức Thắng 17 SỞ GD&ĐT ĐỒNG NAI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG TRUNG CẤP KINH TẾ Độc lập - Tự - Hạnh phúc KỸ THUẬT ĐỒNG NAI Đồng Nai, ngày tháng năm 2017 PHIẾU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Năm học: 2016 - 2017 Tên sáng kiến kinh nghiệm: ỨNG DỤNG MÁY KHẮC LASER CNC VÀO GIẢNG DẠY CÁC LỆNH CNC CƠ BẢN Họ tên tác giả: Phạm Đức Thắng Đơn vị (Tổ): Khoa khí Lĩnh vực: Quản lý giáo dục  Phương pháp dạy học môn:  Phương pháp giáo dục  Lĩnh vực khác:  Tính - Có giải pháp hoàn toàn  - Có giải pháp cải tiến, đổi từ giải pháp có  Hiệu - Hoàn toàn triển khai áp dụng toàn ngành có hiệu cao  Có tính cải tiến đổi từ giải pháp có triển khai áp dụng toàn ngành có hiệu cao  Hoàn toàn triển khai áp dụng đơn vị có hiệu cao  Có tính cải tiến đổi từ giải pháp có triển khai áp dụng đơn vị có hiệu  Khả áp dụng 18 - Cung cấp luận khoa học cho việc hoạch định đường lối, sách: Tốt  Khá  Đạt  - Đưa giải pháp khuyến nghị có khả ứng dụng thực tiễn, dễ thực dễ vào sống: Tốt  Khá  Đạt  - Đã áp dụng thực tế đạt hiệu có khả áp dụng đạt hiệu phạm vi rộng: Tốt  Khá  Đạt  XÁC NHẬN CỦA TỔ CHUYÊN MÔN THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ (Ký tên ghi rõ họ tên) (Ký tên, ghi rõ họ tên đóng dấu) 19 Hình Tác giả tham gia Hội thi Thiết bị dạy nghề tự làm, tỉnh Đồng Nai năm 2016 20 ... tài Để ứng dụng máy khắc Lazer CNC vào giảng dạy lệnh CNC tác giả thực nội dung sau: - Giới thiệu máy khắc Laser CNC, công dụng thông số khả làm việc máy Các lệnh sử dụng máy khắc Laser CNC -... nghệ CNC ứng dụng mô hình máy khắc CNC vào giảng dạy lệnh CNC Trước dạy học phần Công nghệ CNC học sinh chủ yếu học lý thuyết cộng thêm với phần mềm ảo máy tính để học lệnh CNC Với việc dạy học... thiện Mô hình máy khắc Laser cộng với tài liệu biên soạn để dạy lệnh CNC ứng dụng vào giảng dạy lệnh CNC bản, giúp phần nâng cao chất lượng đào tạo học phần Công nghệ CNC Tuy cố gắng ứng dụng mô hình