5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
3.7. Kết luận chương 3
ShopMill là một phần mềm hỗ trợ cho gia công phay dùng cho các trung tâm gia công. Việc nghiên cứu và tìm hiểu về phần mềm ShopMill sẽ giúp cho người học biết cách lập trình gia công tự động những chi tiết phức tạp 2D, 3D và trên cơ sở đó tiếp tục tìm hiểu để lập trình gia công những chi tiết khó hơn như 4D, 5D. Qua đó giúp cho công việc gia công chi tiết đạt độ chính xác cao hơn, nhanh hơn và hiệu quả hơn, góp phần làm hạ giá thành sản phẩm.
94
Chương 4. XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÁC BÀI THỰC HÀNH VÀ THÍ NGHIỆM GIA CÔNG CẮT GỌT TRÊN MÁY PHAY CNC DMU 50 4.1. Cơ sở khoa học của việc xây dựng hệ thống các bài thực hành, thí nghiệm
Chiến lược giáo dục 2001 ÷ 2010 và tầm nhìn 2020 đã khẳng định cần “Tạo bước chuyển biến cơ bản về chất lượng giáo dục theo hướng tiếp cận trình độ tiên tiến của thế giới, phù hợp với thực tiễn Việt Nam, phục vụ thiết thực cho sự phát triển kinh tế – Xã hội của đất nước; Nâng cao chất lượng đào tạo nguồn nhân lực góp phần nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế; Đổi mới mục tiêu, nội dung, phương pháp chương trình giáo dục các bậc học các trình độ đào tạo...”
Để đáp ứng các yêu cầu trên, một trong những định hướng của các trường Đại học, cao đẳng, đặc biệt là các trường Đại học công nghệ là theo hướng Công nghệ ứng dụng, có nghĩa là sinh viên sau khi học xong, ra trường, không chỉ có kiến thức mà còn phải có năng lực và kỹ năng thực hành đủ đáp ứng yêu cầu xã hội và tiếp cận được sự phát triển của khoa học kỹ thuật. Nhiều trường Đại học công nghệ đã xây dựng chuẩn đầu ra cho sinh viên, trong đó đặc biệt quan tâm tới chuẩn kỹ năng.
Đối với sinh viên ngành Công nghệ chế tạo máy trong các trường Đại học, Cao đẳng công nghệ, ngoài các kỹ năng cơ bản thì những kiến thức và kỹ năng thực hành trên các máy CNC là những chuẩn kiến thức, kỹ năng không thể thiếu. Hiện nay, trong chương trình đào tạo của các trường Đại học, Cao đẳng cho ngành Công nghệ chế tạo máy, nội dung thực hành, thí nghiệm trên máy CNC với các phần mềm chuyên dụng là một nội dung bắt buộc và có một thời lượng đáng kể.
Nhằm giúp sinh viên nhanh chóng thích ứng với thực tế, các trường đã cố gắng trang bị và đưa vào chương trình giảng dạy các phần mềm, các máy CNC có cấu trúc và tính năng giống và tương tự như trong thực tế đang sử dụng, đó là các phần mềm Siemens, Fanuc,… các máy tiện, phay CNC (CTX 200, CNCDMU 50, CTX 310…)
Việc xây dựng các bài thực hành, thí nghiệm để đáp ứng chuẩn kỹ năng là một công việc rất khó khăn. Các bài thực hành thí nghiệm vừa phải đáp ứng được qui luật nhận thức, qui luật hình thành kỹ năng vừa phải đảm bảo tính khả thi, tính
95
thích ứng với điều kiện dạy và học. Đặc biệt phải đạt được các mục tiêu trong chương trình đào tạo với một khuôn khổ thời gian có hạn.
Để xây dựng, thiết kế các bài thực hành thí nghiệm cần phân tích mục tiêu, nội dung học tập, xác định vị trí, vai trò của bài tập, xác định các điều kiện thực hiện, nghiên cứu, xác định mục tiêu của từng bài dựa trên qui luật nhận thức và các kiến thức, kỹ năng cần đạt được. Kết hợp kết quả của các thao tác phân tích mục tiêu, nội dung để xây dựng một bài thực hành thí nghiệm cụ thể và một hệ thống các bài thực hành thí nghiệm phù hợp.
4.2. Xác định chuẩn kỹ năng thực hành CNC đối với sinh viên chuyên ngành Chế tạo máy trong các trường Đại học và Cao đẳng công nghệ Chế tạo máy trong các trường Đại học và Cao đẳng công nghệ
Kiến thức:
- Hiểu được cấu trúc của máy điều khiển số CNC, chức năng và cách vận hành các bộ phận của máy.
- Hiểu rõ cấu trúc của một chương trình NC trong máy công cụ CNC
- Biết sử dụng một số phần mềm chuyên dụng phay để lập trình, mô phỏng trên máy tính PC theo ngôn ngữ lập trình ISO (G code) và Siemens.
- Hiểu được trình tự lập trình theo phần mềm điều khiển ShopMill trên máy phay CNC DMU50.
- Hiểu được phương pháp lập chương trình NC bằng cách sử dụng các mã lệnh.
Kỹ năng:
- Sử dụng thành thạo các mã lệnh lập trình cho máy phay CNC theo cấu trúc của một hệ thống điều khiển máy phay cụ thể.
- Thiết lập được qui trình công nghệ gia công hợp lí và lựa chọn chế độ cắt phù hợp với hình thức gia công, vật liệu gia công và dụng cụ cắt đã lựa chọn.
- Lập trình hoàn thiện được chương trình NC cho máy công cụ điều khiển số trong hệ thống toạ độ vuông góc với các dạng điều khiển điểm - đoạn - đường bằng các lệnh nội suy đường thẳng, đường cong.
96
- Chuyển đổi được chương trình NC khi lập trình Contour tự do sang cấu trúc chương trình bằng cách lập trình thông thường.
- Mô phỏng được quĩ đạo chuyển động của dụng cụ cắt theo chương trình đã lập bằng chức năng cho phép của hệ điều khiển với chương trình NC đã lập. Kiểm tra và hiệu chỉnh chương trình đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu của bản vẽ.
- Thực hiện được các công việc gá lắp, điều chỉnh phôi, dụng cụ cắt và vận hành máy đúng thao tác.
- Gia công được một số dạng chi tiết cơ bản trên máy CNC theo chương trình đã lập.
Thái độ:
- Cẩn thận, tỷ mỉ trong các bước lập trình, chỉ được phép gia công khi đã tiến hành mô phỏng đạt yêu cầu.
- Tuân thủ nghiêm các chỉ dẫn, thực hiện đúng trình tự các thao tác vận hành, tránh sai sót gây hư hỏng máy và thiết bị.
- Có tinh thần trách nhiệm cao trong công việc để hạn chế thấp nhất các hư hỏng có thể xảy ra. Đảm bảo vệ sinh và an toàn lao động.
4.3. Xây dựng hệ thống các bài thực hành và thí nghiệm gia công cắt gọt trên máy CNC DMU 50 với hệ điều khiển Siemens. máy CNC DMU 50 với hệ điều khiển Siemens.
Trên cơ sở phân tích mục tiêu đào tạo, sau khi tham khảo nội dung, chương trình đào tạo của một số trường Đại học, Cao đẳng công nghệ, đặc biệt là chương trình đào tạo kỹ sư ngành Công nghệ chế tạo máy của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định, tác giả đã xây dựng được hệ thống các bài thực hành thí nghiệm thực hiện trên máy phay CNC DMU50 với hệ điều khiển Siemens.
4.3.1. Giới thiệu phần mềm máy và bảng điều khiển máy DMU 50.
Giới thiệu về hệ trục tọa độ, các điểm chuẩn, cấu trúc chương trình ShopMill
a. Mục tiêu.
- Làm quen bảng điều khiển và phần mềm ShopMill, hệ điều khiển Siemens - Hiểu rõ các phím chức năng của bàn phím
97
- Biết được cấu trúc một chương trình hoàn thiện khi gia công.
b. Trình tự thực hiện. (như chương 2 giới thiệu) 4.3.2. Gia công chi tiết số 01
Hình 4.1. Chi tiết gia công bài tập 1
1. Mục tiêu:
Giúp cho sinh viên biết được cách lập một chương trình gia công phay khỏa mặt phẳng, phay mặt bậc, khoan và doa lỗ.
98
2. Trình tự thực hiện:
a. Bước 1: Tạo thư mục và tên chương trình NC.
Để tạo được thư mục mới, từ cửa sổ giao diện bấm Menuselect, chọn Program, chọn New và đặt tên cho thư mục.
Hình 4.2 Màn hình khi tạo thư mục và tạo Fine NC
- Khi vào trong thư mục kích chọn New cửa sổ hiện ra yêu cầu đặt tên cho chương trình NC là Baitap01
- Khi lập trình, người lập trình có thể lựa chọn hai ngôn ngữ G code hoặc lập trình theo ngôn ngữ chính thống Siemens (ShopMill)
- Nhấp chọn ok.
Hình 4.3. Màn hình khi tạo FineNC
99
Sau khi lập tên cho chương trình NC, phần mềm sẽ yêu cầu nhập các tham số về gốc không, phôi, chiều dài phôi, chiều dài kẹp, khoảng cách an toàn, điểm thay dao...
- Chọn gốc lập trình - Chọn kiểu phôi - Nhập kích thước phôi
- Khai báo vị trí phôi trên máy
- Khai báo các điểm thay dao, khoảng ra vào dao.
Hình 4.4. Màn hình khi thiết lập phôi
c. Bước 3: Gia công khỏa mặt đầu chi tiết, đạt chiều cao h=30.
Bấm chọn Mill-ing, chọn Face millling, nhập các thông số cho bước phay thô, phay tinh cho nguyên công khỏa mặt đầu cho chi tiết và tiến hành mô phỏng.
Hình 4.5 Thiết lập bước khỏa mặt cho chi tiết
100
Bấm chọn Contour milling chọn New Contour, đặt tên cho contour: “Phaybac1”và tiến hành phác thảo biên dạng chi tiết. Nhập tọa độ của các điểm tiếp theo và hoàn thành biên dạng cho chi tiết.
Hình 4.6. Thiết lập biên dạng cho chi tiết
e. Bước 5: Gia công phay thô, tinh bậc theo biên dạng.
Nhập các thông số về dao, bước tiến, lượng chạy dao, kiểu chạy dao, chiều sâu phay, chiều sâu cắt, khoảng ra và vào dao an toàn cho bước phay thô, phay tinh.
Hình 4.7. Phay thô, tinh bậc theo biên dạng
f. Bước 6: Phác thảo contour chi tiết
Bấm chọn Contour milling chọn New Contour, đặt tên cho contour: “Phaybac2” và tiến hành phác thảo biên dạng chi tiết. Nhập tọa độ của các điểm tiếp theo và hoàn thành biên dạng cho chi tiết.
101
Hình 4.8. Thiết lập biên dạng bậc 2
g. Bước 7: Gia công phay thô, tinh bậc theo biên dạng.
Để thiết lập chế độ cho bước phay thô, tinh của bậc trong mục Contour milling ta chọn Path milling và nhập các thông số cần thiết.
Hình 4.9. Phay thô, tinh bậc2
h. Bước 8: Khoan lỗ Ф19, doa lỗ Ф20
Trước khi doa lỗ Ф20 ta khoan lỗ Ф19. Trong mục Drill-ing ta chọn Drilling và thiết lập chế độ cho nguyên công khoan lỗ Ф19.
102
Hình 4.10. Thiết lập chế độ khoan lỗ Ф19
Để thiết lập chế độ công nghệ cho bước doa lỗ Ф20 trong mục Drilling Reaming ta chọn Reaming và nhập các thông số công nghệ.
Hình 4.11. Thiết lập chế độ doa lỗ Ф 20
i. Bước 9: Khoan hai lỗ 10
Trong mục Drill-ing ta chọn Drilling và thiết lập chế độ công nghệ cho nguyên công khoan hai lỗ Ф10 chọn chế độ khoan lỗ sâu.
103
Hình 4.13. Chương trình NC của chi tiết
104
4.3.3. Gia công chi tiết số 2
Hình 4.15. Chi tiết gia công bài tập 2
1. Mục tiêu:
Giúp cho sinh viên biết lập trình gia công phay mặt phẳng, phay hốc vuông, hốc tròn, khoan lỗ.
2. Trình tự thực hiện:
a. Bước 1: Tạo tên chương trình NC.
- Khi vào trong thư mục kích chọn New cửa sổ hiện ra yêu cầu đặt tên cho chương trình NC
105
Hình 4.16. Màn hình khi tạo Fine NC
- Khi lập trình, người lập trình có thể lựa chọn hai ngôn ngữ G code hoặc lập trình theo ngôn ngữ chính thống Siemens.
- Đặt tên là “Bài tập02” và nhấp chọn ok.
b. Bước 2: Khai báo phôi và các tham số công nghệ
- Sau khi lập tên cho chương trình NC,phần mềm sẽ yêu cầu nhập các tham số về gốc không, phôi, chiều dài phôi, chiều dài kẹp, khoảng cách an toàn, điểm thay dao...
- Chọn gốc lập trình - Chọn kiểu phôi - Nhập kích thước phôi
- Khai báo vị trí phôi trên máy
- Khai báo các điểm thay dao, khoảng ra vào dao.
106
c. Bước 3: Phay khoả mặt phẳng, đạt kích thước 30
Trên Menu chính ta chọn mụcMill –ing và chọn Facemilling cho bước phay thô, phay tinh mặt phẳng và nhập các thông số về dao, bước tiến, vận tốc cắt, toạ độ gia công, chiều sâu phay, lượng dịch chuyển, lượng dư gia công tinh.
Hình 4.18. Thiết lập gia công phay mặt phẳng
d. Bước 4: Gia công khoan lỗ Ф20.
Ta thiết lập chế độ cắt, chiều sâu của lỗ khoan chọn mục Drill-ing, chọn Deep hope drilling, cửa sổ thiết lập chế độ công nghệ cho nguyên công khoan lỗ sâu.
- Hình 4.19. Thiết lập bước khoan lỗ Ф20.
107
Để thiết lập chế độ cho bước phay hốc vuông, ta chọn mục Mill-ing, sau đó bấm chọn Rectang.pocket nhập các thông số về dao, bước tiến, vận tốc cắt, vị trí tâm hốc, chiều rộng, chiều dài, bán kính, góc độ, chiều sâu hốc, lượng dịch chuyển, chiều sâu cắt, lượng dư gia công cho bước phay thô, phay tinh.
Hình 4.20. Thiết lập chế độ phay hốc vuông
f. Bước 6: Phay hốc tròn Ф86
Để thiết lập chế độ công nghệ cho nguyên công phay hốc Ф86, trước tiên ta chọn Mill-ing, sau đó chọn pocket, chọn tiếp Cicularpoket cửa sổ thiết lập chế độ phay thô, phay tinh cho hốc tròn.
Hình 4.21. Thiết lập chế độ phay hốc tròn Ф86
g. Bước 7: Phay hốc vuông (40x40)
Để thiết lập chế độ cho bước phay hốc vuông 40x40, ta chọn mục Mill-ing, sau đó bấm chọn Rectang.pocket nhập các thông số về dao, bước tiến, vận tốc cắt,
108
vị trí tâm hốc, chiều rộng, chiều dài, bán kính, góc độ, chiều sâu hốc, lượng dịch chuyển, chiều sâu cắt, lượng dư gia công cho bước phay thô, phay tinh.
Hình 4.22. Thiết lập chế độ phay hốc vuông
h. Bước 8: Khoan 4 lỗ Ф8.
Ta chọn Drill-ing trên menu chính và chọn kiểu khoan lỗ sâu Deep hole drilling và nhập thông số mũi khoan, bước tiến, vận tốc cắt, chiều sâu khoan. Tiếp theo, ta chọn Pattent nhập thông số vị trí lỗ, bán kính tâm, số lỗ khoan.
Hình 4.23. Thiết lập chế độ khoan 4 lỗ Ф8
109
Sau khi lập trình xong ta được chi tiết gia công như sau.
Hình 4.25 Chi tiết sau khi lập trình xong
4.3.4. Lập trình gia công chi tiết tấm khuôn (Chi tiết số 03)
110
1. Mục tiêu:
Giúp cho sinh viên biết lập trình gia công phay mặt phẳng, phay mặt bậc, phay theo đường Contour, khoan lỗ, phay hốc tròn, ta rô ren.
2. Trình tự thực hiện:
a. Bước1: Tạo tên chương trình NC.
Hình 4.27. Màn hình khi tạo Fine NC
- Khi vào trong thư mục kích chon New cửa sổ hiện ra yêu cầu đặt tên cho chương trình NC
- Đặt tên là “Baitap03”và nhấp chọn ok.
b. Bước 2: Khai báo phôi và các tham số công nghệ
- Sau khi lập tên cho chương trình NC, phần mềm sẽ yêu cầu nhập các tham số về gốc không, phôi, chiều dài phôi, chiều dài kẹp, khoảng cách an toàn, điểm thay dao.
- Chọn gốc lập trình - Chọn kiểu phôi - Nhập kích thước phôi
- Khai báo vị trí phôi trên máy
111
Hình 4.28. Màn hình khi thiết lập phôi
c. Bước 3: Phay khoả mặt phẳng, đạt kích thước 25.
Trên Menu chính ta chọn mục Mill –ing và chọn Facemilling cho bước phay thô, phay tinh mặt phẳng và nhập các thông số về dao, bước tiến, vận tốc cắt, toạ độ gia công, chiều sâu phay, lượng dịch chuyển, lượng dư gia công tinh.
Hình 4.29. Thiết lập gia công phay mặt phẳng.
d. Bước 4 : Thiết lập biên dạng Contour cho bậc
Trên menu chính ta chọn Cont.mill. và chọn New Contour, đặt tên “Phaybac1”.
112
Hình 4.30. Thiết lập biên dạng Contour
Sau đó, ta chọn Path milling trên Menu phụ và nhập các thông số về dao, bước tiến, vận tốc cắt, chiều sâu phay, khoảng ra vào của dao cho bước phay thô, phay tinh.
Hình 4.31. Thông số phay bậc
e. Bước 5: Gia công khoan, phay hốc tròn Ф40
Trước khi gia công lỗ Ф40 ta tiến hành bước khoan lỗФ38. Trên menu chính ta chọn Mill-ing và chọn Pocket trên menu phụ, chọn tiếp Circularpocket và nhập