Nghiên cứu xây dựng chương trình môn học và hệ thống bài thực hành gia công cắt gọt theo chương trình số NC CNC tại trường cao đẳng nghề cơ khí xây dựng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --- NGUYỄN THỊ NGỌC BÍCH NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC VÀ HỆ THỐNG BÀI THỰC HÀNH GIA CÔNG CẮT GỌT THEO CHƯƠNG TRÌNH S

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN THỊ NGỌC BÍCH

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC

VÀ HỆ THỐNG BÀI THỰC HÀNH GIA CÔNG CẮT GỌT

THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ NC, CNC TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CƠ KHÍ XÂY DỰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY CHUYÊN SÂU: SƯ PHẠM KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHẾ TẠO

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -

NGUYỄN THỊ NGỌC BÍCH

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC

VÀ HỆ THỐNG BÀI THỰC HÀNH GIA CÔNG CẮT GỌT

THEO CHƯƠNG TRÌNH SỐ NC, CNC TẠI

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CƠ KHÍ XÂY DỰNG

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CHUYÊN SÂU: SƯ PHẠM KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHẾ TẠO

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS TS TĂNG HUY

HÀ NỘI-2011

Trang 3

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những gì tôi viết trong luận văn là do sự tìm hiểu và nghiên cứu của bản thân Mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của các tác giả khác, nếu có, đều được trích dẫn cụ thể

Đề tài của luận văn chưa được bảo vệ tại bất kỳ một hội đồng bảo vệ luận văn thạc sỹ nào trên toàn quốc cũng như nước ngoài và cho đến nay chưa được công

bố trên bất kỳ phương tiện thông tin truyền thông nào

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì tôi đã cam đoan ở trên

Người cam đoan

Nguyễn Thị Ngọc Bích

Trang 4

Chương 1 XÁC ĐỊNH NỘI DUNG KIẾN THỨC VỀ KỸ THUẬT NC VÀ

CNC TRONG CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO CĐN - CKXD

13

1.3 Nội dung tổng quát về kỹ thuật lập trình NC và gia công

trên máy NC, CNC

15

1.1.3 Giới thiệu chương trình của Trường Cao đẳng công nghiệp 15

1.3.2 Giới thiệu chương trình khung trình độ cao đẳng nghề chuyên

ngành cơ khí

17

1.4 Xây dựng nội dung, chương trình môn học kỹ thuật lập

trình NC và gia công trên máy NC, CNC cho trường CĐN

– CKXD chuyên ngành cơ khí

20

Trang 5

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRÊN

MÁY (TIỆN, PHAY) CNC

28

Phần mở đầu: Đại cương về công nghệ CNC 28

2.2 Lập trình gia công trên máy tiện, máy phay CNC 35

2.2.3 Đặc điểm, đặc trưng của máy phay CNC 37

2.3 Lập trình NC, CNC gia công trên máy tiện, phay NC, CNC

hệ FANUC

40

2.4 Chức năng hiệu chỉnh và bù dao: G40, G41, G42 53

2.4.2 Chức năng bù bán kính mũi dao khi tiện 55

2.7.3 Tên và chức năng của các bộ phận trong bảng điều khiển máy 63

Trang 6

Chương 3 XÂY DỰNG CÁC BÀI TẬP THỰC HÀNH CƠ BẢN GIA

CÔNG TRÊN MÁY TIỆN, MÁY PHAY CNC

3.2 Bài tập thực hành phay cơ bản trên máy CNC hệ FANUC 85

Trang 7

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Trang 8

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Các chức năng G (dùng chon tiện CNC hệ FANUC) 50

Bảng 2.2 Các chức năng của G (dùng cho máy phay CNC hệ FANUC) 51

Bảng 2.3 Chức năng M (dùng cho tiện CNC) 69

Bảng 2.4 Chức năng M (dùng cho phay CNC) 70

Bảng 3.1: Hệ thống dụng cụ gia công đầu 1 107

Bảng 3.2 Thông số dụng cụ gia công đầu 2 110

Bảng 3.3: Bảng các dao dùng trong chương trình gia công 120

Trang 9

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình (2.1) Cấu tạo bên ngoài của máy tiện CNC 31

Hình (2.2): Hệ thống dao chủ yếu gia công trên máy tiện CNC 34

Hình 2.3:Trung tâm gia công trục đứng 34

Hình 2.4: Trung tâm gia công trục ngang 35

Hình (2.5): Hệ trục tọa độ theo qui tắc bàn tay phải 45

Hình 2.6: Hệ trục toạ độ của trung tâm gia công trục đứng 47

Hình 2.7: Hệ trục toạ độ của trung tâm gia công trục ngang 47

Hình 2.8: Điểm gốc toạ độ của máy và không gian làm việc của máy 48

Hình 2.9: Hệ thống gốc toạ độ của chi tiết từ G54 đến G59 49

Hỡnh 2.10 Dao di chuyển theo đường đứt đoạn 75

Hỡnh 2.11 Vớ dụ 76

Hỡnh 2.12 Lệnh G01 kết hợp với lệnh ghi kớch thước G90, G91 77

Hỡnh 2.14 Lệnh trễ khi tiện hoặc khoan 79

Hỡnh 2.15 Hướng bù dao của G41, G42 80

Hỡnh 2.16 Vớ dụ bự bỏn kớnh dao khi phay 80

Hỡnh 2.17 Hỡnh ảnh của mũi dao trong thực tế 81

Hình 2.19 Chu trình khi cắt ren 85

Hình 2.20 Đồ thị tốc độ trong một chu trình cắt ren 85

Hỡnh 2.21: Kiểm tra địa chỉ dao 88

Hình 2.22 Các bước vận hành máy tiện, phay NC,CNC: 96

Hỡnh 3.1: Bài tập 1 tiện 100

Trang 10

Hỡnh 3.6 (đầu 1) 106

Hỡnh 3.7: Bài tập tiện 6 113

Hình 3.8 : Đường dịch chuyển của dao trong mặt phẳng X; Y 113

Hình 3.9: Đường dịch chuyển của dao trong mặt phẳng X; Z 114

Hỡnh 3.10: Bài tập phay 2 116

Trang 11

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong vài thập kỷ qua, sự phát triển của khoa học đã có tác động rất lớn tới mọi lĩnh vực đời sống xã hội nói chung và khoa học Công nghệ nói riêng mà đặc biệt là loại, ngành Công nghệ Chế tạo máy Kỹ thuật NC và cao hơn nữa là CAD/CAM – CNC, đã có một vai trò quan trọng làm thay đổi lớn về tổ chức và công nghệ trong sản xuất Gia công cắt gọt theo chương trình số, hay kỹ thuật NC – CNC trong cắt gọt kim loại, là một mảng kiến thức chuyên môn hiện đại rất quan trọng trong chương trình đào tạo ngành Cơ khí của tất cả các nước đã và đang phát triển trong đó có Viêt Nam chúng ta

Để đáp ứng nhu cầu lao động có trình độ kỹ thuật cao trong sản xuất, hiện nay nhiều trường đào tạo trung học chuyên nghiệp, cao đẳng, đại học đã đưa chương trình kỹ thuật số vào giảng dạy Nhiều trường đã trang bị các máy tiện, phay NC, CNC để phục vụ đào tạo Tuy vậy, lĩnh vực này đối với nhiều trường cũng đang còn

là mới mẻ cả về điều kiện nghiên cứu và điều kiện trang bị Chính vì vậy, nội dung đào tạo trong các trường Cao đẳng nghề cần phải được cải tiến, mà trong đó kỹ thuật gia công kim loại theo chương trình số là một mảng kiến thức rất qua trọng Mảng kiến thức này nhằm cung cấp cho sinh viên những hiểu biết cơ bản và công nghệ gia công theo chương trình số (NC, CNC), về thiệt bị NC, CNC và trung tâm gia công Đồng thời cung cấp cho sinh viên khả năng lập trình, khả năng điều khiển các thiết bị CNC trong sản xuất Vì thế trong chương trình đào tạo cao đẳng nghề phải có học phần trong lĩnh vực điều khiển số (gia công cắt gọt kim loại theo

chương trình số) Với những lý do trên, tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu xây dựng

chương trình môn học và hệ thống bài thực hành gia công cắt gọt theo chương trình số (NC, CNC) tại Trường Cao đẳng nghề Cơ khí Xây dựng” làm đề tài

luận văn Thạc sĩ của mình

Trang 12

gọt kim loại trên các thiết bị điều khiển số mà trọng tâm là trên các máy tiện, máy phay CNC

- Những nội dung cơ bản về ngôn ngữ lập trình thông dụng mà trong chương trình đào tạo bậc cao đẳng nghề Cơ khí xây dựng cần trang bị cho sinh viên

- Hệ thống những bài tập điển hình, phản ánh được tương đối đầy đủ các công nghệ cơ bản, để sinh viên rèn luyện kỹ năng nghề

Với sự hiểu biết và khả năng có hạn, luận văn này chắc chắn sẽ còn nhiều hạn chế, thiếu sót, rất mong được sự quan tâm đóng góp ý kiến của các thấy cô giáo

2 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VẤN ĐỀ

2.1 Ngoài nước

Ở các nước công nghiệp phát triển, công nghệ gia công theo chương trình số (NC - CNC) đã đạt tới trình độ khá cao và ứng dụng khá rộng rãi trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là sản xuất chế tạo cơ khí, kỹ thuật này cho khả năng rất lớn

để áp dụng kỹ thuật CAD/CAM – CNC, mở ra khả năng linh hoạt hóa trong quá trình sản xuất Hơn nữa nó còn cho phép rút ngắn thời gian từ khi có ý tưởng về sản phẩm đến khi có sản phẩm đưa ra thị trường tiêu thụ mang lại hiệu quả cao

2.2 Ở trong nước

Ở nước ta trong nhiều năm gần đây, đặc biệt là trong thời gian đổi mới, kinh

tế của nước ta đã chuyển hướng sang nền kinh tế thị trường có sự điều tiết của nhà nước, mở rộng quan hệ với các nước, hội nhập với thế giới Quan hệ hợp tác quốc tế trên nhiều lĩnh vực đặc biệt trong sản xuất công nghiệp Nhiều công ty nước ngoài

đã đầu tư sản xuất tại Việt Nam Các công ty này hầu hết trang bị các thiết bị tiên tiến Có công ty gần như 100% máy cắt gọt kim loại là NC, CNC hoặc trung tâm gia công ROBOTIC Hải Phòng, công ty HONDA, TOYOTA Vĩnh Phúc… Do yêu cầu phát triển công nghiệp, yêu cầu chất lượng sản phẩm, đặc biệt là yêu cầu hội nhập, nhiều công ty, viện nghiên cứu trong nước đã trang bị máy móc công cụ điều khiển chương trình số như máy tiện, máy phay NC, CNC, trung tâm gia công Ví dụ một số công ty, viện nghiên cứu đã trang bị nhiều thiết bị điều khiển số như: Công

ty Động cơ điện Việt Nam – Hung Gari, công ty Cơ khí Hà Nội, viện nghiên cứu máy và dụng cụ công nghiệp…

Trang 13

3 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Vận dụng khung chương trình đào tạo, mục tiêu đào tạo của cao đẳng nghề

để xây dựng chương trình môn học và hệ thống bài thực hành tại trường Cao đẳng

nghề Cơ khí Xây dựng nhằm nâng cao chất lượng dạy học

4 KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

4.1 Khách thể nghiên cứu

Chương trình môn học và hệ thống bài thực hành tại trường Cao đẳng nghề

Cơ khí Xây dựng

4.2 Đối tượng nghiên cứu

Ứng dụng chương trình môn học và hệ thống bài thực hành gia công cắt gọt theo chương trình số vào giảng dạy trong trường cao đẳng nghề

5 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

Để đạt được mục đích nghiên cứu, đề tài đặt ra một số nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau:

- Tổng quan cơ sở lý luận về lĩnh vực gia công cắt gọt kim loại trên các thiết bị điều khiển số

- Vận dụng khung chương trình đào tạo, mục tiêu đào tạo để biên soạn chương trình môn học và hệ thống bài thực hành tại trường cao đẳng nghề Cơ khí xây dựng

- Thực hiện được những bài tập điển hình, phản ánh được tương đối đầy đủ các công nghệ cơ bản

6 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Hiện nay chất lượng đào tạo gia công cắt gọt theo chương trình số (NC, CNC) tại trường Cao đẳng nghề Cơ khí xây dựng chưa cao do chưa vận dụng được những hệ thống bài thực hành vào quá trình dạy học Nếu xây dựng được nội dung môn học và hệ thống bài thực hành thì sẽ nâng cao chất lượng đào tạo tại trường Cao đẳng nghề Cơ khí xây dựng

7 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Trang 14

8 LUẬN ĐIỂM CỦA LUẬN VĂN VÀ ĐÓNG GÓP MỚI CỦA TÁC GIẢ 8.1 Luận điểm của luận văn

- Học nghề không phải học để “biết” mà học để “làm” Thực hiện nguyên lý “học đi đôi với hành”, cần đổi mới nội dung chương trình môn học và hệ thống bài thực hành

- Để chương trình môn học và hệ thống bài thực hành đến được với học sinh, cần được cấu trúc chương trình phù hợp, tích hợp giữa lý thuyết và thực hành

8.2 Đóng góp mới của tác giả

- Hệ thống hóa được một số chương trình môn học của các trường

- Cấu trúc lại chương trình môn học công nghệ tiện, phay CNC

- Xây dựng được hệ thống bài thực hành gia cắt gọt trên máy tiện, phay CNC

9 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tác giả đã sử dụng các phương pháp sau đây để nghiên cứu luận văn:

- Phương pháp nghiên cứu lý luận:

Phân tích, tổng hợp, khái quát hóa các văn kiện, tài liệu có liên quan đến đề tài để xây dựng cơ sở lý luận cho đề tài nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Tác giả đã sử dụng phương pháp khảo sát bằng phiếu hỏi lấy ý kiến CBQL,

GV, HS để đánh giá thực trạng về nội dung môn học và khả năng thực hành tại trường Trường Cao đẳng nghề Cơ khí xây dựng

- Phương pháp bổ trợ khác: Phương pháp thống kê toán học

Tác giả đã sử dụng phương pháp thống kê toán học để xử lý các số liệu khảo

sát và thực nghiệm

Trang 15

Chương 1 XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ, NỘI DUNG KIẾN THỨC VỀ KỸ THUẬT

NC VÀ CNC TRONG CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO CAO

ĐẲNG NGHỀ CƠ KHÍ XÂY DỰNG

1.1 Sơ lược về lịch sử phát triển của Trường

Trường Công nhân kỹ thuật cơ khí xây dựng thuộc Tổng Công Ty cơ khí xây dựng được thành lập theo quyết định số 04/1999/QĐ-BXD ngày 18/1/1999 của Bộ trưởng Bộ Xây Dựng và được đổi tên thành Trường Trung cấp nghề Cơ khí Xây dựng theo quyết định số 1532/QĐ-BXD ngày 07/11/2006 của Bộ trưởng Bộ Xây

Dựng và nâng cấp thành trường Cao đẳng nghề Cơ khí xây dựng

Qua 10 năm xây dựng và trưởng thành, Nhà trường đã có những đóng góp to lớn vào công cuộc xây dựng đất nước Đã đào tạo cung cấp nguồn nhân lực cho ngành và cho xã hội trên 8.000 công nhân và bồi dưỡng ngắn hạn trên 10.000 lượt người

Nhà trường nằm trong địa bàn huyện Gia Lâm – Hà Nội, xung quanh khu vực có các khu công nghiệp lớn như Ninh Hiệp, Phố Nối, …, các dự án lớn của nước ngoài, tốc độ đô thị hoá phát triển nhanh do vậy nhu cầu lao động có kỹ thuật và nhu cầu chuyển dịch cơ cấu ngành nghề rất lớn là môi trường thuận lợi cho đào tạo nghề

Cơ sở vật chất bảo đảm yêu cầu về số lượng, chất lượng phục vụ quy mô đào tạo hiện nay và quy mô phát triển

Địa chỉ: Số 73 Đường Cổ Bi- Gia Lâm – Hà Nội

Điện thoại: 043.8767.497

Fax: 043.8766.897

1.1.1 Cơ sở vật chất, trang thiết bị dạy học, thư viện

Nhà trường có đầy đủ cơ sở vật chất, trang thiết bị phục cụ cho công tác giảng dạy:

Trang 16

thiết bị âm thanh

* 10 xưởng thực hành với tổng diện tích gần 4.500 m2 đáp ứng yêu cầu đấy đủ công việc thực tập của các nghề

* 01 thư viện với nhiều đầu sách đáp ứng nhu cầu học tập, nghiên cứu của giáo viên

và học viên

* Sân chơi thể thao với diện tích 2.300 m2

* Ký túc xá với diện tích 1.750 m2 có sức chứa 1.000 học viên

1.1.2 Đội ngũ giáo viên

- Cán bộ quản lý ( Ban giám hiệu; các phòng khoa ) : 08 người Trong đó có

04 người có tham gia giảng dạy

- Giáo viên chuyên trách : 30 người

Ở nước ta hiện nay, việc sử dụng các thiết bị gia công điều khiển theo chương trình

số ở các công ty, xí nghiệp cơ khí đã phổ biến Không chỉ các công ty liên doanh với nước ngoài mà rất nhiều công ty, viện nghiên cứu trong nước đã sử dụng thiết bị

NC, CNC và trung tâm gia công trong sản xuất Việc đào tạo nhân lực lao động có trình độ cao đẳng, có khả năng lập trình và điều khiển các thiết bị NC, CNC, trung tâm gia công là rất cần thiết

Để sinh viên có khả năng tiếp cận được với kỹ thuật này, trước khi học môn

kỹ thuật NC và CNC thì sinh viên đã phải được trang bị được những kiến thức về: Tiếng anh kỹ thuật, tin học cơ sở, Autocad, công nghệ chế tạo máy, thực tập cơ bản trên máy vạn năng thông thường Vì vậy môn học về kỹ thuật NC, CNC cần được

bố trí giảng dạy ở năm thứ 3 của kế hoạch đào tạo

Trang 17

1.2.2 Mục đích của môn học

Môn học nhằm trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản cần thiết về:

- Kỹ thuật lập trình NC, các hình thức tổ chức lập trình, ngôn ngữ lập trình ISO

Code, FANUC, ngôn ngữ APT, cấu trúc của một chương trình NC

- Tính năng và những bộ phận chính của một vài loại máy tiện, máy phay NC, CNC

và trung tâm gia công

- Thực hành lập trình trên máy, thực hành các thao tác lập trình điều khiển và gia

công trên máy tiện, máy phay NC, CNC hoặc trung tâm gia công

1.2.3 Yêu cầu của môn học

Sau khi hoàn thành môn học, sinh viên phải nắm được những điểm cơ bản về:

- Kỹ thuật lập trình, ngôn ngữ lập trình hệ ISO Code, FANUC, APT, kết cấu của

một chương trình NC

- Lập được chương trình để gia công trên máy tiện, máy phay NC, CNC và trung

tâm gia công cho những chi tiết tương đối điển hình

- Chạy mô phỏng, kiểm tra và sửa được lỗi chương trình, điều khiển máy để gia

công được những chi tiết thông thường

1.3 Nội dung tổng quát về kỹ thuật lập trình NC và gia công trên máy NC,

CNC

1.3.1 Giới thiệu chương trình của Trường cao đẳng công nghiệp Hà Nội

- ĐIỀU KHIỂN GIA CÔNG BẰNG KỸ THUẬT SỐ: 60 tiết

Tổng L/thuyết Bài tập

3 Chương 3: Các máy công cụ NC, CNC dùng

4 Chương 4: Các hệ thống dụng cụ cắt và bộ

Trang 18

- THỰC TẬP TIỆN, PHAY CNC : 72 giờ

- Nhập, gọi chương trình, mô

phỏng quá trình gia công, sửa lỗi

- Lập được chương trình

và chạy mô phỏng cho các chi tiết: trục đặc, trục rỗng, tiện côn, tiện ren, cắt rãnh

- Gá lắp, điều chỉnh dao, phôi và máy để gia công chi tiết trên máy tiện CNC

- Tiện được các chi tiết:

trục đặc, trục rỗng, tiện côn, tiện ren, cắt rãnh, cung tròn

Trang 19

2 Thực hành gia công trên máy

2.1 Chạy mô phỏng và sửa lỗi

chương trình

2.2 Gá dao, phôi, kiểm tra dao

2.3 Gia công chi tiết theo contour

2.4 Gia công chi tiết có chương

trình con và chu trình

- Hiểu được ngôn ngữ lập trình cho phay CNC theo hệ FANUC

TT Tên các bài trong mô đun

Thời gian (giờ = 60 ’ ) Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành

Kiểm tra

1

2

Khái quát chung về kỹ thuật CNC

Các hệ thống điều khiển và dạng điều khiển

Trang 20

Đặc điểm, đặc trưng của máy tiện CNC

Trang bị đồ gá trên máy tiện CNC

Lập trình gia công trên máy tiện CNC

Chu trình cắt ren trên máy tiện CNC

Kiểm tra sửa lỗi và chạy thử chương trình

Học phần gia công trên máy phay CNC: (Học phần tự chọn)

Nôi dung tổng quát và phân phối thời gian:

Số

TT Tên các bài trong mô đun

Thời gian (giờ = 60 ’ ) Tổng

số

Lý thuyết

Thực hành Kiểm tra

Cấu tạo chung của máy phay CNC và

công tác bảo quản, bảo dưỡng máy

Đặc điểm, đặc trưng của máy phay CNC

Trang bị đồ gá trên máy phay CNC

Cấu trúc chương trình gia công trên máy

Trang 21

6

7

8

9

Lập trình gia công trên máy phay CNC

Lập trình gia công biên dạng có bù bán

Kỹ thuật NC, CNC là một lĩnh vực mới, được đưa vào nước ta theo nhiều

con đường khác nhau Chính vì vậy việc xác định nội dung môn học ở mỗi trường

cũng rất khác nhau Thường phụ thuộc vào khả năng của giáo viên, điều kiện trang

thiết bị đặc biệt là phụ thuộc vào phần mềm CAD/CAM – CNC sẵn có Tuy nhiên

cũng không thể yêu cầu tất cả cấc trường đều phải đào tạo theo chương trình khung

nhất định, điều đó cũng sẽ không hợp lý Bởi lẽ, trong sản xuất hiện nay, ở các

Công ty sản xuất cũng đang sử dụng các phần mềm khác nhau Hơn nữa tuy các

phần mềm khác nhau, nhưng hầu như đều dựa trên những nguyên tắc cơ bản giống

nhau Ví dụ: phương pháp lập trình theo đường cách đều, lập trình theo công tua

hay lập trình theo kích thước tuyệt đối, lập trình theo kích thước tương đối, phương

pháp nội suy đường thẳng, phương pháp nội suy đường tròn… Chính vì vậy khi

sinh viên nắm được kỹ thuật NC, CNC được xây dựng theo một phần mềm nào đó,

thì việc tiếp cận kỹ thuật này theo một phần mềm khác cũng không phải là một điều

khó khăn

Sau đây là một số nhận xét mang tính chủ quan về chương trình của mỗi

trường:

- Với trường cao đẳng công nghiệp:

Học phần lý thuyết là 60 tiết tương đối hợp lý Tuy nhiên học phần thực hành

Trang 22

- Với chương trình khung đào tạo cao đẳng nghề:

Chương trình được xây dựng tích hợp giữa lý thuyết và thực hành (không tách riêng thành môn lý thuyết và môn thực hành) Kết cấu chương trình như vậy phù hợp với chương trình đào tạo nghề Thời gian 295 giờ cho cả 2 phần là quá nhiều Tuy nhiên đây chỉ là tài liệu tham khảo về mặt nội dung, còn về thời lượng đào tạo học phần gia công trên máy tiện CNC là bắt buộc, còn học phần gia công trên máy phay CNC là tự chọn thì khi sinh viên không chọn học học phần gia công trên máy phay CNC thì sẽ không đáp ứng được yêu cầu của các cơ sở sản xuất Vì vậy chúng ta nên kết hợp được cả hai học phần phay và tiện do đó không thể dùng đến 295 giờ

1.4 Xây dựng nội dung, chương trình môn học kỹ thuật lập trình NC và gia công trên máy NC, CNC cho Trường Cao đẳng nghề Cơ khí Xây dựng chuyên ngành cơ khí

1.4.1 Cơ sở lý luận chung

Hiện nay chương trình khung đào tạo cao đẳng nghề qui định là 3 năm Trong đó bao gồm các hoạt động: khai giảng, bế giảng, nghỉ hè, nghỉ tết, thi học kỳ, thi tốt nghiệp và thời gian dành cho học tập Việc xây dựng chương trình môn học cần căn cứ vào những yếu tố cơ bản sau đây:

- Trước hết phải căn cứ vào mục tiêu đào tạo, căn cứ vào nội dung kiến thức từ các học phần liên quan đã được trang bị cho sinh viên, để xác định những nội dung cần thiết Từ đó xây dựng chương trình khung cần phải dành một thời gian tối thiểu cần thiết cho các học phần thuộc lĩnh vực gia công cắt gọt theo chương trình số Khi xác định nội dung cụ thể, cũng cần lưu ý đến đối tượng học, điều kiện và thiết bị của trường và xã hội

- Căn cứ vào phần mềm hiện có đang sử dụng trên các thiết bị của trường hoặc sẽ mua từ các công ty hay trường khác Hiện nay nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới phải chú ý sự phát triển một cách nhanh chóng và đa dạng về hệ phần mềm Việc lựa chọn phần mềm nào đưa vào nội dung giảng dạy là tùy theo hoàn cảnh và điều kiện cụ thể Ngoài phần mềm chính đang sử dụng và giảng dạy, cần giới thiệu

Trang 23

thêm cho sinh viên một số phần mềm khác đang được sử dụng trong sản xuất, như các phần mềm FANUC, MESTERCAM, CIMATRON…

Trên cơ sở đó mới có thể xây dựng được một chương trình môn học mang tính khoa học, khách quan và có tính khả thi rộng

Sau khi đã phân tích được các yếu tố liên quan, việc đưa học phần vào vị trí trong kế hoạch đào tạo cũng rất quan trọng, nó cần phải dựa trên mối quan hệ kiến thức giữa cc học phần Từ việc phân tích ở trên cho thấy phần kiến thức về gia công trên máy CNC cần được bố trí ở học kỳ VI của khóa học

1.4.2 Xây dựng nội dung chương trình môn học

Dựa trên các nội dung đã phân tích thì khối kiến thức kỹ thuật lập trình và gia công trên máy NC, CNC trong kế hoạch đào tạo cao đẳng nghề nghành cơ khí, được chia thành hai học phần như sau:

- CHƯƠNG TRÌNH HỌC PHẦN CÔNG NGHỆ (TIỆN, PHAY) CNC: 120h

- CHƯƠNG TRÌNH THỰC TẬP NÂNG CAO CÔNG NGHỆ (TIỆN, PHAY)

Điều khiển bằng kỹ thuật số là lĩnh vực công nghệ cao Không phải công ty

cơ khí nào cũng sử dụng thiết bị có điều khiển số Đây là lĩnh vực kỹ thuật còn mới đối với nước ta Trước khi học môn này, sinh viên cần phải có kiến thức cơ bản cần thiết về Autocad, về CAD/ CAM, công nghệ chế tạo máy và thực tập cơ bản trên các máy tiện, máy phay thông thường Vì vậy học phần này thường được bố trí ở học kỳ VI

2 Mục tiêu học phần

Trang 24

- Có kiến thức về các dạng điều khiển, về ngôn ngữ lập trình, cấu trúc chương trình,

cấu trúc khối lệnh sử dụng hệ điều khiển thông dụng

- Lập được chương trình gia công, kiểm tra và sửa lỗi chương trình

- Kỹ năng vận hành máy để thực hiện gia công các chi tiết trên máy tiện, phay CNC

đảm bảo năng suất, chất lượng, an toàn

Nội dung tổng quát và phân bố thời gian

’)

Trang 25

Nội dung chi tiết

Công nghệ tiện CNC:

Phần mở đầu: Đại cương về công nghệ CNC

1 Quá trình phát triển của kỹ thuật CNC

2 Các loại máy gia công sử dụng kỹ thuật NC, CNC

Chương 1 Đại cương về máy tiện CNC

1.1 Các bộ phận chính của máy tiện CNC

1.2 Các thiết bị bên ngoài của máy tiện CNC (thiết bị ngoại vi )

1.4 Hệ thống dụng cụ của máy tiện CNC

Chương 2 Lập chương trình (lập trình) cho máy tiện CNC

2.1 Đặc điểm, đặc trưng của máy tiện CNC

2.3.4 Nội suy cung tròn - G02,G03

2.3.6 Tự động trở về điểm gốc -G28

Trang 26

2.4.2 Chức năng chọn tốc độ truc chính -S

2.4.3 Chức năng chọn lượng tiến dao (lượng chạy dao)-F

2.4.4 Chức năng tính toán bù bán kính mũi dao (G40, G41, G42)

2.5.2 Chu trình cắt ren

Chương 3 Vận hành máy tiện CNC

3.1 Kiểm tra và sửa lỗi chương trình NC

3.2 Nhập và gọi tên chương trình gia công

3.3 Tên và chức năng của một số bộ phận trong bảng điêù khiển máy

Công nghệ phay CNC:

Chương 1: Đại cương về máy phay CNC

1.1 Quá trình phát triển

1.2 Các bộ phận chính của máy phay CNC

Chương 2: Lập trình cho máy phay CNC

2.1 Đặc điểm, đặc trưng của máy phay CNC

2.1.1 Hệ trục tọa độ

2.1.2 Các điểm chuẩn

2.2 Cấu trúc chương trình NC viết cho máy phay CNC

2.3 Lập trình gia công cho máy phay CNC

2.3.1 Ngôn ngữ lập trình

2.3.2 Đo theo tọa độ tuyeeth đối, tương đối

2.3.3 Lệnh chạy dao nhanh không cắt gọt: G00

2.3.4 Lệnh cắt gọt thẳng: G01

2.3.5 Lệnh xác định mặt phẳng gia công: G17, G18, G19

2.3.6 Lệnh cắt cung tròn: G02, G03

Trang 27

2.3.12 Chức năng bù bán kính mũi dao: G40, G41, G42

2.3.13 Chức năng bù chiều dài dao: G43, G44, G49

2.3.15 Chu trình gia công

2.3.16 Chương trình chính, chương trình con

Chương 3: Vận hành máy phay CNC

3.1 Kiểm tra và sửa lỗi chương trình

3.2 Nhập và gọi tên chương trình gia công

3.3 Tên và chức năng của các bộ phận trong bảng điều khiển máy

3.4 Các bước vận hành máy phay

1.4.2.2 CHƯƠNG TRÌNH HỌC PHẦN TỰ CHỌN: THỰC TẬP NÂNG CAO CÔNG NGHỆ (TIỆN, PHAY) CNC

Mục tiêu học phần

- Lập chương trình, mô phỏng gia công trên máy tính

- Gá lắp, điều chỉnh dao, và vận hành tiện được một số chi tiết phức tạp trên máy tiện, phay CNC

- Thực hiện đúng qui định khi làm việc tại phòng lập trình và phòng máy Đảm bảo

an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp

Nội dung học phần

’)

Trang 28

4.1 Các công việc chuẩn bị gia công 5 1 3 1

Trang 29

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Kỹ thuật NC, CNC được ứng dụng ngày càng nhiều trong sản xuất, do vậy cũng đã được nhiều trường đưa vào giảng dạy cho sinh viên Do đây là lĩnh vực kỹ thuật mới, đồng thời trang bị kỹ thuật cho giảng dạy của lĩnh vực này lại rất tốn kém (hầu hết các thiết bị đắt tiền), đã là một thách thức lớn đối với các trường đào tạo thuộc ngành cơ khí Để giải quyết vấn đề này, trong đào tạo cần phải có thiết bị tương ứng với thực tế sản xuất Tuy vậy, thiết bị thực tập tại trường không nhất thiết tất cả phải là máy NC, CNC thực (máy sử dụng sản xuất được), mà có thể sử dụng một số thiết bị có tính năng vận hành, điều khiển, lập trình giống máy CNC thực và

có thể gia công chi tiết bằng vật liệu mềm, có kích thước nhỏ Xuất phát từ quan điểm trên, và trên cơ sở tham khảo chương trình khung đào tạo cao đẳng nghề, đồng thời khảo sát thực tế sản xuất ở một số công ty Chương một đưa ra 2 học phần thuộc lĩnh vực gia công cắt gọt điều khiển theo chương trình số là công nghệ tiện, phay CNC và thực tập nâng cao công nghệ tiện, phay CNC

Đối với học phần công nghệ tiện, phay CNC, chương trình xây dựng tích hợp giữa lý thuyết và thực hành tương đương với 120 tiết giảng Nội dung học phần này

đề cập đến những kiến thức cơ bản nhất thuộc lĩnh vực gia công cắt gọt điều khiển

số Trong đó đi sâu về kỹ thuật lập trình, ngôn ngữ dùng trong lập trình,chạy mô phỏng, sửa lỗi chương trình và một số thiết bị NC, CNC dùng trong sản xuất, kỹ năng kiểm tra dao, đặt các gốc “0” của phôi, gốc “0” của dao, điểm thay dao, gia công cắt gọt theo từng câu lệnh và cắt gọt tự động và các bước vận hành để gia công chi tiết đảm bảo đúng qui trình, chế độ cắt và an toàn

Học phần thực tập nâng cao công nghệ tiện, phay CNC được xây dựng với

120 giờ Nội dung học phần đề cập đến kỹ năng thành thạo lập trình trên máy với những chi tiết phức tạp

Trang 30

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG

TRÊN MÁY (TIỆN, PHAY) CNC

Phần mở đầu: ĐẠI CƯƠNG VỀ CÔNG NGHỆ CNC

Quá trình phát triển của kỹ thuật CNC

Quá trình phát triển công nghệ chế tạo máy và máy cắt kim loại đã trải qua các giai đoạn sau:

- Công nghệ thủ công

- Công nghiệp hóa với sự ra đời của ngành chế tạo máy công cụ

- Từ tự động hóa cơ khí sang tự động hóa có sự trợ giúp của máy tính (CNC)

Các loại máy gia công sử dụng kỹ thuật NC và CNC

Ngày nay, các máy sử dụng kỹ thuật NC và CNC được sử dụng rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau như:

- Máy công cụ cắt gọt kim loại

- Máy gia công áp lực: dập, rèn…

- Máy gia công tia lửa điện, gia công cắt dây, xung định hình

- Máy gia công lazer, gia công bằng tia nước…

- Các máy sử dụng trong y tế, quân sự…

- Máy đo 3 chiều, máy cắt, máy đột dập …

2.1 Đại cương về máy tiện, phay CNC

2.1.1 Đại cương về máy tiện CNC

2.1.1.1 Cỏc bộ phận chớnh của mỏy tiện CNC: Hình dáng kết cấu của máy tiện NC

cũng tương tự máy tiện thông thường, ngoài ra máy tiện CNC còn có một số đặc điểm riêng sau (Hình 2.1)

Trang 31

HIC-JICA SL-253

MOR

Cửa Mâm cặp ụ động thân máy

Hình (2.1) Cấu tạo bên ngoài của máy tiện cnc

- Ụ đứng

Là bộ phận làm việc chủ yếu của máy tạo ra vận tốc cắt gọt Bên trong lắp trục chính, động cơ bước (điều chỉnh được các tốc độ và thay đổi được chiều quay) Trên đầu trục chính một đầu được lắp với mâm cặp dùng để gá và kẹp chặt chi tiết gia công Phía sau trục chính lắp hệ thống thuủy lực hoặc khí nén để đóng, mở, kẹp chặt chi tiết

Trang 32

Động cơ (một chiều, xoay chiều) truyền chuyển động bộ vít me đai ốc bi làm cho từng trục chạy dao độc lập (trục X,Z) các loại động cơ này có đặc tính động học ưu việt cho quá trình cắt, quá trình phanh hãm do mô men quán tính nhỏ nên

độ chính xác điều chỉnh cao và chính xác

- Mõm cặp

Quá trình đóng mở và hãm mâm cặp để tháo lắp chi tiết bằng hệ thống thuỷ lực (hoặc khí nén) hoạt động nhanh, lực phát động nhỏ và an toàn Đối với máy tiện CNC thường được gia công với tốc độ rất cao Số vòng quay của trục chính lớn (có thể lên tới 8000 v/ph - khi gia công kim loại màu ) Do đó lực ly tâm là rất lớn nên các mâm cặp thường được kẹp chặt bằng hệ thống thuỷ lực (hoặc khí nén) tự động

- Ụ động

Bộ phận này bao gồm nhiều chi tiết dùng để định tâm và gá lắp chi tiết, điều chỉnh, kẹp chặt nhờ hệ thống thuỷ lực (hoặc khí nén)

- Hệ thống bàn xe dao

Bao gồm hai bộ phận chính sau:

+ Giá đỡ ổ tích dao (Bàn xe dao)

Bộ phận này là bộ phận đỡ ổ chứa dao thực hiện các chuyển động tịnh tiến

ra, vào song song, vuông góc với trục chính nhờ các động cơ bước (các chuyển động này đã được lập trình sẵn)

+ ổ tích dao (Đầu Rơvonve)

Máy tiện CNC thường dùng hai loại sau:

- Đầu Rơ von ve có thể lắp từ 10 đến 12 dao các loại;

- Các ổ chứa dao trong tổ hợp gia công với các bộ phận khác (đồ gá thay đổi dụng cụ)

+ ổ chứa dụng cụ dùng cho máy tiện CNC

- Bảng điều khiển

Bảng điều khiển là nơi thực hiện giao diện giữa người với máy Kết cấu của bảng có thể khác nhau tùy thuộc vào nơi sản xuất Thông thường bảng điều khiển

Trang 33

của máy tiện CNC có cấu tạo như sau: Gồm có màn hình CRT giống như màn hình máy tính và một bàn phím gồm các nút chức năng dùng để nhập các dữ liệu, bản vẽ… Các dữ liệu này được chuyển vào máy và dùng nó để mở các thực đơn điều khiển các chức năng vận hành máy Trong máy NC các bảng điều khiển được thiết

kế riêng rẽ và được lắp trên máy Người điều khiển máy ở một vị trí làm việc nhất định

2.1.1.2 Các thiết bị bên ngoài của máy tiện CNC (thiết bị ngoại vi )

Các thiết bị bên ngoài có khả năng giúp người thợ hoàn thành các công việc một cách độc lập, mở rộng các chức năng hoạt động của máy

Gồm có các thiết bị: thiết bị đo dao, hệ thống đo dụng cụ chi tiết, hệ thống tải phoi,

bộ phận cung cấp phụi liệu, thiết bị chuyên chở tự động, rụ bốt, hệ thống kẹp phôi

tự động, hệ thống thay dao tự động

2.1.1.3 Đặc tính kỹ thuật cơ bản của máy tiện CNC

Mỗi một loại máy có đặc tính kỹ thuật khác nhau, phụ thuộc vào từng hãng

sản xuất Máy tiện CNC ký hiệu : SL-235 A/ 500

2.1.1.4 Hệ thống dụng cụ của máy tiện CNC

Bộ phận dao của máy tiện CNC thông thường cho phép lắp 10 ÷ 12 dao Mỗi dao yêu cầu chỉ được lắp cố định tại một vị trí trên đầu rơ-vôn-ve và có thể thực hiện tự động một cách chính xác theo chương trình đã được định sẵn Các dao có thể thay đổi cho nhau và có thể lắp lẫn với các máy CNC khác trong phân xưởng

Vì vậy người ta chế tạo các loại gá đỡ dao theo tiêu chuẩn để rút ngắn thời gian các thao tác, dễ tháo lắp, sửa chữa và thay đổi số dao

Hình (2.2) là một ví dụ về hệ thống dao và khả năng phối hợp các công nghệ gia công chi tiết của các dao cụ trên máy tiện CNC

Trang 34

Hình (2.2): Hệ thống dao chủ yếu gia công trên máy tiện CNC

2.1.2 Đại cương về máy phay CNC

2.1.2.1 Cỏc bộ phận chớnh của mỏy phay CNC (trung tõm gia cụng)

Trung tâm gia công là máy phay CNC có hệ thống thay dao tự động Trung tâm gia công có 2 loại trục đứng và trục ngang

YX

Z

Hình 2.3:Trung tâm gia công trục đứng

Trang 35

Y

X

Hình 2.4: Trung tâm gia công trục ngang

Trung tâm gia công có các bộ phận chính sau:

2.1.2.2 Trục chính:

Trục chính giống như trục chính của máy phay CNC có phần côn ở đầu dùng để gá dao

2.1.2.3 Ụ trục chính: ụ trục chính có đường trượt để dẫn hướng cho đầu dao di

chuyển lên xuống theo phương Z

Trang 37

2.2 Lập trỡnh gia cụng trờn mỏy tiện, mỏy phay CNC

cương về máy tiện CNC