1.Tính cấp thiết của đề tài
Trong thời đại ngày nay sự phát triển rất mạnh mẽ và khôngngừng của khoa học công nghệ trong tất cả các lĩnh vực của cuộcsống Trong những năm của thế kỷ XX nền công nghiệp của thế giớiđã có những bước tiến vĩ đại trong nhiều lĩnh vực như: Công nghệthông tin, công nghệ điện tử đặc biệt là công nghệ cơ điện tử mớiđang được nghiên cứu và phát triển, trong đó có sự tích hợp của nhiềungành: Cơ khí- Điện tử như các thiết bị cảm biến; điện tử- tin học nhưcác loại băng đĩa; cơ khí – tin học như các loại phần mềm CAD/ CAM( Mastercam, Pro/E , Catia, Solis Work, Top Solis…) Sự kết hợp củacác thiết bị trên tạo nên sản phẩm cơ điện tử Trong ngành cơ khí sảnphẩm cơ điện tử không còn xa lạ nữa mà đang phát triển mạnh mẽ,những máy công cụ điều khiển theo chương trình số ngày càng đượchoàn thiện dần từ máy NC đến máy CNC, các thiết bị tự động, modultự động… Cao hơn nữa là sự tổ hợp của nhiều thiết bị máy tự động tạothành dây truyền sản xuất linh hoạt FMS và tích hợp CIM Chính hệthống FMS và CIM cũng là sản phẩm của ngành cơ điện tử với tầmcao và quy mô lớn Trong điều kiện đó tình hình phát triển ngành cơkhí tại Việt Nam và đặc biệt là các trường Đại học, cao đẳng việc hộinhập là tất yếu Việc chuyển giao công nghệ đang diễn ra mạnh mẽ vàlà vấn đề cấp bách của các trường Đại học và Cao đẳng phải đào tàođược sinh viên đáp ứng được nhu cầu đòi hỏi của xã hội.
Một trong những vấn đề đào tạo thực tế sinh viên các trường
Đại học và cao đẳng tại Việt Nam và đặc biệt là Trường Cao đẳngCông nghệ và Kinh tế Công nghiệp còn chưa thích nghi được với
điều kiện sản xuất thực tế, tiết cận các công nghệ mới còn chậm khôngtheo kịp sự phát triển thực tế của xã hội Các trường chủ yếu là đào tạochuyên về lý thuyết nhiều còn chưa chú trọng trong việc đào tạo thựchành vì vậy sinh viên sau khi ra trường các Công ty, doanh nghiệpphải đạo lại Chính điều này đã làm giảm đi sự hấp dẫn của thị trườnglao động tại Việt Nam
Trước tình hình thực trạng như vậy Trường Cao đẳng Côngnghệ và Kinh tế Công nghiệp đã đầu tư một số máy CNC để phục vụcho việc đào tạo chất lượng cao Vì vậy việc nghiên cứu khai thác ứngdụng và xây dựng các bài thí nghiệm phục vụ giảng dạy thực hành chosinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí là một yêu cầu bức thiết.
Xuất phát từ thực tế đó mà tác giả đã chọn đề tài nghiên cứu “ Xâydựng các bài thí nghiệm trên máy tiện CNC Model CK 6132 phục
Trang 2vụ cụng tỏc đào tạo tại Trường Cao đẳng Cụng nghệ và Kinh tếCụng nghiệp” Với mục đớch nhằm phục vụ cụng tỏc giảng dạy trực
tiếp thực hành trờn mỏy tiện CNC và cỏc mụn học liờn quan như cụngnghệ CAD/ CAM/ CNC của ngành Cụng nghệ kỹ thuật cơ khớ tạiTrường cao đẳng Cụng nghệ và Kinh tế Cụng nghiệp Qua đú trang bịcho sinh viờn cỏc kiến thức cơ bản về cỏc trỡnh tự, thao tỏc, kỹ năngtiến hành và kiểm tra chất lượng sản phẩm cỏc bài thực hành trờn mỏytiện CNC.
2 í nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- ý nghĩa khoa học của đề tài:
Kết quả nghiờn cứu của đề tài sẽ gúp phần bổ sung cho cơ
sở lý thuyết về phương phỏp lập trỡnh trờn mỏy tiện CNC.
- ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Kết quả nghiờn cứu của đề tài sẽ ứng dụng vào giảng dạy
thực hành trờn mỏy tiện CNC của ngành cụng nghệ kỹ thuật cơ khớ tạiTrường Cao đẳng Cụng nghệ và Kinh tế Cụng nghiệp.
3 Mục đớch nghiờn cứu của đề tài
Mục đớch của đề tài nghiờn cứu xõy dựng cỏc bài thớ nghiệmtrờn mỏy tiện CNC phục vụ cụng tỏc đào tạo của ngành cụng nghệ kỹthuật cơ khớ tại Trường Cao đẳng Cụng nghệ và Kinh tế Cụng nghiệp.
Đối tượng nghiờn cứu của đề tài:
- Mỏy tiện CNC Model CK 6132 và hệ điều khiển GSK 980Tda Series Turning CNC system.
- Nghiờn cứu phần mềm Mastercam V9.1 vào việc lập trỡnhcỏc bài thớ nghiệm.
- Nghiờn cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến độ nhỏm bề mặt vàđộ chớnh xỏc kớch thước nhằm nõng cao độ năng suất và chất lượngsản phẩm cỏc bài thớ nghiệm.
- Nghiờn cứu đề cương chương trỡnh mụn thực hành tiện CNCcủa ngành Cụng nghệ kỹ thuật cơ khớ tại Trường Cao đẳng Cụng nghệvà Kinh tế Cụng nghiệp.
4 Phương phỏp nghiờn cứu của đề tài
Mục đớch của đề tài nghiờn cứu xõy dựng cỏc bài thớ nghiệmtrờn mỏy tiện CNC phục vụ cụng tỏc đào tạo của ngành cụng nghệ kỹthuật cơ khớ tại Trường Cao đẳng Cụng nghệ và Kinh tế Cụng nghiệp,tỏc giả chọn phương phỏp nghiờn cứu lý thuyết kết hợp với thựcnghiệm.
Trang 3- Nghiên cứu lý thuyết về công nghệ gia công trên máy tiệnCNC, tổng quan về quá trình dạy và học và đề cương nội dung chươngtrình đào tạo môn học thực hành tiện CNC.
- Nghiên cứu thực nghiệm tiến hành trình tự các bước thựchiện các bài thí nghiệm trên máy tiện CNC và cách kiểm tra đánh giáchất lượng sản phẩm.
5 Nội dung nghiên cứu của đề tàiNéi dung nghiªn cøu bao gåm:
- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ trên máy CNC- Giới thiệu về máy tiện CNC Model CK 6132
- Xây dựng các bài thí nghiệm trên máy tiện CNC Model CK 6132.
Trang 41.3.7 Điểm O của chương trình
1.4 Các dạng điều khiển của máy công cụ CNC
1.4.1 Điều khiển theo điểm- điểm1.4.2 Điều khiển theo đường thẳng1.4.3 Điều khiển theo biên dạng
1.5 Quỹ đạo gia công
1.6 Cách ghi kích thước của chi tiết
1.6.1 Ghi kích thước tuyệt đối1.6.2 Ghi kích thước tương đối
1.11 Các phương pháp lập trình
1.11.1 Lập trình bằng tay
Khi lập trình bằng tay, người lập trình căn cứ vào bản vẽ củachi tiết để nhập các dữ liệu theo các từ lệnh từ bàn phím của máy vàobộ nhớ Như vậy việc lập trình bằng tay tốn nhiều thời gian, dễ nhầmlẫn đặc biệt là đối với các chi tiết phức tạp Do những nhược điểm nhưvậy mà phương pháp lập trình bằng tay chỉ dùng cho các chi tiết đơngiản hoặc để hiệu chỉnh những chương trình sẵn có Lập trình bằng tay
Trang 5đòi hỏi người lập trình ngoài việc làm chủ về phương pháp lập trìnhcòn phải có kiến thức toán học và công nghệ chế tạo máy.
1.11.2 Lập trình bằng máy
Lập trình bằng máy người lập trình mô tả hình dáng hình họccủa chi tiết gia công, các quỹ đạo của dụng cụ cắt và các chức năngcủa máy theo một ngôn ngữ mà máy có thể hiểu được Lập trình bằngmáy có ưu điểm là không cần thực hiện các phép tính bằng tay, chỉcần truy cập một ít dữ liệu nhưng có thể sản sinh ra một lượng lớn cácdữ liệu cho những tính toán cần thiết, đồng thời hạn chế được các lỗilập trình.
Khi lập trình bằng máy thì máy tính phải có hai chương trìnhtính toán đặc biệt sau :
- Chương trình xử lý (Processor)
- Chương trình hậu xử lý (Postprocessor)
Processor là chương trình phần mềm thực hiện các tính toánhình học và công nghệ Người ta gọi các dữ liệu của bộ chương trìnhxử lý (processor) là CLD (Cutter Location Data), các dữ liệu này đưara một giải pháp về gia công mà không phụ thuộc vào máy công cụCNC nào CLD có nghĩa là các dữ liệu xác định vị trí dụng cụ cắt.CLD chứa các lệnh ngắn gọn nhất và các mã trong đó không phối hợpvới hệ CNC nào.
Muốn dùng CLD cho một hệ CNC cụ thể phải dùng mộtchương trình đặc biệt gọi là Postprocessor (chương trình hậu xử lý).Như vậy Postprocessor có nhiệm vụ dịch chương trình NC dưới dạngCLD thành các mã để cho hệ CNC có thể hiểu được các quá trình điềukhiển máy gia công.
Khi lập trình bằng máy trong phần hình học người lập trìnhmô tả hình học của chi tiết như : điểm, đường thẳng, cung tròn… còntrong phần công nghệ người lập trình mô tả quá trình gia công của chitiết như : khoan, phay, chế độ cắt, dụng cụ cắt, dung dịch trơn nguội…Cả hai việc mô tả trên đây tạo ra một chương trình nguồn Từ chươngtrình này máy tính tạo ra một chương trình gia công phù hợp với máyCNC nhờ bộ hậu xử lý (Postprocessor).
1.12 Các hình thức tổ chức lập trình
1.12.1 Lập trình tại phân xưởng
1.12.2 Lập trình trong chuẩn bị sản xuất
Trang 6Chương 2
GIỚI THIỆU VỀ MÁY TIỆN CNC MODEL CK61322.1 Giới thiệu đặc điểm chung và các thông số kỹ thuật của máy tiện CNC CK6132
2.1.1 Đặc điểm chung về máy tiện CNC CK6132
- Dòng máy tiện CNC với Serial: CK(small) là loại máy được thiết kế nhỏ gọn
- Có kết cấu khung vững chắc, thân máy được đúc toàn bộ ít tiêu thụđiện năng
- Băng máy được đúc bằng gang Meehanite được xử lý nhiệt nhằm hạn chế ứng xuất dư bên trong Băng máy nghiêng 45°có khả năng chịu lực, chống rung, tiếng ồn nhỏ.
- Máy được thiết kế với mẫu mã đẹp, dễ vận hành, giao diện dễ hiểu tiện lợi cho người sử dụng.
- Bộ điều khiển Fanuc(GSK, Simenuc,Hanuc v v ) có thể lựa chọn theo nhu cầu của khách hàng và bộ PLC tích hợp 8 bit, memory 16 MB
- Giao tiếp dễ dàng, máy sử dụng ngôn ngữ ISO với cổng truyền dữ liệu RS-232
Hình 3.1 Máy tiện CNC model CK6132
Trang 72.1.2 Các thông số kỹ thuật của máy tiện CNC CK6132
2.2 Lập trình với hệ điều khiển GSK 980TDa series Turning CNCSystem
2.2.1 Bảng điều khiển của máy tiện CNC GSK980Tda
2.2.2 Hệ trục tọa độ và các điểm chuẩn
2.2.3 Cấu trúc chương trình NC
Chương trình NC là một file chứa các lệnh điều khiển máy,mỗi lệnh điều khiển một thao tác nào đó của máy Các lệnh này đượcviết bằng các mã quy định và sắp xếp theo một thứ tự để máy có thểhiểu được khi nó làm việc Trong máy có bộ điều khiển, nó đọc đượccác lệnh theo thứ tự để thực hiện quá trình gia công
Một câu lệnh theo hệ GSK TDa được viết như sau :
I : Giá trị tương đối từ điểm tâm cung đến điểm đầu của cung tròn theo trục X
K : Giá trị tương đối từ điểm tâm cung đến điểm đầu của cung tròn theo trục Z
R : Tham số độ côn với G90, G92, G94, G96 ; A : Chiều dài bán trục dài của elíp (G6.2, G6.3)B : Chiều dài bán trục ngắn của elíp (G6.2, G6.3)H : Sử dụng chương trình con Marco (G65)F :Lượng chạy dao (mm/phút, mm/vòng)Q : Góc nghiêng
S : Tốc độ cắt (vòng/phút)T : Số thứ tự dao
M : Chức năng phụ
Trang 85 G04 Thời gian dừng tạm thời
6 G05 Nội suy theo đường cung đi qua 3 điểm7 G6.2 Nội suy đường Elíp theo chiều kim đồng hồ
12 G11 Đóng dữ liệu đầu vào
13 G20 Kích thước đầu vào theo đơn vị inch14 G21 Kích thước đầu vào theo đơn vị mét15 G28 Giới hạn không gian làm việc của máy16 G30 Giới hạn không gian làm việc của máy thứ 2nd
, 4th
18 G32 Tiện ren với bước không đổi G3219 G33 Chu trình ta rô ren theo Z20 G34 Tiện ren với bước ren thay đổi21 G36 Tự động bù dao theo trục X22 G37 Tự động bù dao theo trục Z23 G40 Huỷ bỏ hiệu chỉnh kích thước dao
24 G41 Hiệu chỉnh dao ở bên trái contour của chi tiết25 G42 Hiệu chỉnh dao ở bên phải contour của chi tiết26 G50 Cài đặt hệ toạ độ
27 G65 Chương trình Marco (chương trình con)
Trang 928 G70 Chu trình tiện tinh
29 G71 Chu trình tiện thô hướng trục30 G72 Chu trình tiện thô hướng kính31 G73 Chu trình tiện thô theo biên dạng32 G74 Chu trình tiện cắt rãnh hướng trục33 G75 Chu trình tiện cắt rãnh hướng kính34 G76 Chu trình cắt ren hỗn hợp
35 G90 Chu trình tiện hướng trục36 G92 Chu trình tiện ren
37 G94 Chu trình tiện hướng kính
38 G96 Điều khiển tốc độ cắt mặt đầu không đổi(mm/ph)
39 G97 Điều khiển tốc độ quay không đổi (v/ph)40 G98 Lượng chạy dao/ phút
41 G99 Lượng chạy dao/ vòng
2.2.5 Các chức năng M
Các lệnh M được dùng cho các chức năng phụ trợ Các lệnhM có thể được lập chương trình độc lập trong một block hoặc kết hợpvới các lệnh khác Các lệnh cùng một nhóm sẽ tự động hủy tác độngcủa nhau, điều đó có nghĩa là lệnh M được lập trình mới nhất sẽ hủytác dụng của lệnh trước đó nếu có các lệnh thuộc cùng một nhóm.
* M00 : Dừng chương trình khi đó trục chính, tốc độ ăn dao và dung
dịch làm mát đều bị tắt.
* M02 : Kết thúc chương trình chính làm việc giống M30
* M03 : Bật trục chính quay thuận chiều kim đồng hồ khi đó trục
chính quay cửa bảo vệ phải đóng và phôi phải được kẹp chặt LệnhM03 được sử dụng cho các quá trình cắt thuận.
* M04 : Bật trục chính quay ngược chiều kim đồng hồ khi đó trục
chính quay cửa bảo vệ phải đóng và phôi phải được kẹp chặt LệnhM04 được sử dụng cho các quá trình cắt nghịch.
* M05 :Dừng trục chính.
* M08 :Bật dung dịch làm mát khi bắt đầu quá trình cắt gọt.* M09 : Tắt dung dịch làm mát khi kết thúc quá trình cắt gọt.* M10 : Dịch chuyển chống tâm về phía trước.
* M11 : Dịch chuyển chống tâm về phía sau.* M12 : Đóng mâm kẹp.
* M13: Mở mâm kẹp.
Trang 10* M30: Kết thúc chương trình khi đó tất cả động cơ dừng lại và hệ
điều khiển quay về vị trí ban đầu.
* M32: Mở dung dịch bôi trơn máy.* M33: Đóng dung dịch bôi trơn máy.
* M41, M42, M43, M44 : Tự động thay đổi tốc độ vòng quay.* M98 : Gọi chương trình con
* M98 : Gọi chương trình con* M99 : Kết thúc chương trình con
Chương 3
XÂY DỰNG CÁC THÍ NGHIỆM TRÊN MÁY TIỆN CNC MODEL CK 61323.1 Tổng quan về quá trình dạy và học
3.1.1 Khái niệm, nhiệm vụ và các nguyên tắc dạy học
3.1.2 Phương pháp dạy học 3.1.3 Phương tiện dạy học
3.2 Cơ sở xây dựng các bài thí nghiệm
3.2.1 Giới thiệu chung về trường Cao dẳng Công nghệ và Kinh tế Công nghiệp
3.2.2 Đề cương chương trình đào tạo học phần thực hành trên máytiện CNC
3.2.3 Đội ngũ giáo viên3.2.4 Trình độ của sinh viên3.2.5 Điều kiện và cơ sở vật chất
3.3 Nguyên tắc xây dựng các bài thí nghiệm
3.3.1 Phù hợp với mục tiêu, nội dung bài học và môn học
Một chương trình các bài thí nghiệm được xây dựng phải cónội dung phản ánh với mục tiêu, nội dung của bài giảng, chương trìnhnhằm làm sáng tỏ lý thuyết, từ đó hình thành kỹ năng cần thiết chongười học Không tuân thủ điều kiện này chương trình thí nghiệm cóthể không sát với lý thuyết bài học, xa rời trọng tâm bài học hoặckhông phù hợp với đối tượng học tập dẫn tới khó hiểu, phân tán tậptrung suy nghĩ của sinh viên.
Việc xây dựng thí nghiệm cần căn cứ vào kết quả phân tích cấu trúc, đặc điểm, nội dung, điều kiện thực hiện một cách thận trọng có khoa học.
3.3.2 Đơn giản và hiệu quả trong quá trình thí nghiệm
Trang 11* Đơn giản trong quá trình thí nghiệm
Chương trình thí nghiệm được xây dựng có thể dùng cho giáoviên áp dụng giảng dạy, thao tác mẫu và cho sinh viên thực hành saukhi đã được hướng dẫn cơ bản Do vậy tính đơn giản phải được xét tớitrong quá trình xây dựng các bài thí nghiệm Nó được thể hiện ở cáckhía cạnh sau :
+ Tính đơn giản của đối tượng, trang thiết bị tham gia vào quátrình làm thí nghiệm.
+ Tính đơn giản trong quy trình thực hiện.+ Tính đơn giản trong thao tác thực hiện.
+ Tính đơn giản trong việc đánh giá các bài thí nghiệm
* Đạt hiệu quả cao trong quá trình thí nghiệm
Việc xây dựng các bài thí nghiệm có thể được tiến hành lậptrình trực tiếp trên bàn phím máy CNC hoặc thông qua phần mềmMastercam V9.1 Vì vậy trước khi gia công thực tế các bài thí nghiệmthì phải được kiểm tra trước thông qua mô phỏng trực tiếp trên máyhoặc mô phỏng bằng phần mềm Mastercam V9.1 Trong quá trình môphỏng nếu thấy báo lỗi tại vị trí nào thì ta có thể sửa trực tiếp trên máyCNC nếu được lập trình bằng tay hoặc trên phần mềm MastercamV9.1 nếu lập trình tự động Do đó, việc xây dựng thí nghiệm phù hợpvới đối tượng của quá trình.
3.4 Xây dựng các bài thí nghiệm trên máy tiện CNC Model CK6132
Lập trình tự động nghĩa là nhờ hệ thống máy tính thông quaphần mền CAD/CAM với các mức độ khác nhau Lập trình tự động cóhiệu quả cao và giảm thời gian lập trình đối với các chi tiết có biêndạng phức tạp.
Trong khuôn khổ đề tài là xây dựng các bài thí nghiệm phục
vụ giảng dạy thực hành môn học “thực hành tiện CNC’’ chọn
Trang 12phương pháp lập trình tự động bằng phần mềm Mastercam V9.1 chophù hợp với nội dung đề cương chương trình môn học.
* Giới thiệu phần mềm Mastercam V9.1
MasterCAM V9.1 là tổ hợp toàn bộ phần mềm CAD/CAMcho phép thiết kế và gia công một cách chính xác và nhanh chóng, còntạo ra các bản vẽ kỹ thuật chuẩn bị gia công các chi tiết có độ chínhxác cao, hoàn thành bản vẽ, sơ đồ các đường chạy dao và mã chươngtrình NC.
* Lập trình các bài thí nghiệm
Căn cứ vào nội dung đề cương chương trình và phân bổ thời giancủa môn học mà ta xây dựng các bài thí nghiệm cho phù hợp sao choviệc giảng dạy đạt được hiệu quả cao nhất và sinh viên dễ hiểu và thựchành đạt kết quả cao Trong đề tài này tác giả đã xây dựng 8 bài thínghiệm như: Tiện trơn, tiện ren, tiện cắt rãnh, tiện định hình, ta rô vv
3.4.2 Trình tự các bước tiến hành các bài thí nghiệm
* Dụng cụ trang thiết bị và phần mềm làm các thí nghiệm
- Máy Tiện CNC Model CK6132 - Dầu bôi trơn, dầu làm mát
- Máy vi tính dùng để kết nối, cổng truyền dữ liệu RS 232- Các loại dao tiện có gắn mảnh hợp kim: dao tiện thô, tiện tinh,
tiện ren, tiện cắt rãnh…
- Dụng cụ tháo lắp: Bộ lục giác, cờ lê, tua vít, kìm….- Các loại dụng cụ đo kiểm: Thước cặp, panme, máy đo độ
* Các bước tiến hành các bài thí nghiệm
- Khởi động máy tính, máy tiện CNC và phần mềm- Lập trình chạy mô phỏng trên phần mềm.
- Truyền chương trình NC bài thực nghiệm vào máy- Chạy thử không cắt trên máy tiện CNC.
- Gá lắp dụng cụ cắt và phôi lên máy
- Điều khiển máy chạy về điểm chuẩn của máy- Cài đặt điểm chuẩn cho chi tiết gia công- Cài đặt các giá trị bù bán kính