Nghiên Cứu Công Nghệ CNC và Xây Dựng Bài Thực Hành Trên Máy Tiện CNC

Nghiên cứu công nghệ CNC và xây dựng bài thực hành trên máy tiện CNC phục vụ đào tạo tại trường cao đẳng nghề cơ điện xây dựng Tam Điệp.

• Tác giả: Nguyễn Mai Khang
• Người hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Địch
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Chế Tạo Máy
• Đề tài: Nghiên Cứu Công Nghệ CNC Và Phát Triển Bài Thực Hành Trên Máy Tiện CNC
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
• MỤC LỤC
• PHẦN MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRÊN MÁY CNC
• 1.1. Giới thiệu về máy công cụ thông thường, NC và CNC
• 1.1.1. Máy công cụ thông thường
• 1.1.2. Máy công cụ NC
• 1.1.3. Máy công cụ CNC
• 1.1.4. Hệ trục toạ độ của máy công cụ CNC
• 1.1.5. Các điểm chuẩn của máy công cụ CNC
• 1.1.5.1. Điểm chuẩn của máy M (điểm gốc O của máy)
• 1.1.5.2. Điểm gốc của chi tiết W
• 1.1.5.3. Điểm chuẩn của dao P
• 1.1.5.4. Điểm chuẩn của giá dao T và điểm gá dao N
• 1.1.5.5. Điểm điều chỉnh dao E
• 1.1.5.6. Điểm O của chương trình
• 1.1.6. Các dạng điều khiển của máy công cụ CNC
• 1.1.6.1. Điều khiển theo điểm- điểm
• 1.1.6.2. Điều khiển theo đường thẳng
• 1.1.6.3. Điều khiển theo biên dạng (điều khiển theo contour)
• 1.1.7. Quỹ đạo gia công
• 1.1.8. Cách ghi kích thước của chi tiết
• 1.1.8.1. Ghi kích thước tuyệt đối
• 1.1.8.2. Ghi kích thước tương đối
• 1.1.9. Các chức năng phụ M
• 1.1.10. Một số ký hiệu địa chỉ khác
• 1.1.11. Chương trình NC
• 1.1.12. Các phương pháp lập trình
• 1.1.12.1. Lập trình bằng tay
• 1.1.12.2. Lập trình bằng máy
• 1.1.13. Các hình thức tổ chức lập trình
• 1.1.14. Lập trình tại phân xưởng
• 1.1.15. Lập trình trong chuẩn bị sản xuất
• 2. CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ MÁY TIỆN CNC MODEL CK6150B
• 2.1. Giới thiệu đặc điểm chung và các thông số kỹ thuật của máy tiện CNC CK6150B
• 2.1.1. Đặc điểm chung về máy tiện CNC CK6150B
• 2.1.2. Các thông số kỹ thuật của máy tiện CNC CK6150B
• 2.2. Lập trình với hệ điều khiển fanuc series oi mate TD
• 2.3. Bảng điều khiển của máy tiện CNC CK6150B
• 2.4. Hệ trục tọa độ và các điểm chuẩn
• 2.5. Cấu trúc chương trình NC
• 2.6. Các chức năng mã lệnh G
• 2.7. Các chức năng M
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÁC BÀI THỰC HÀNH TRÊN MÁY TIỆN CNC MODEL CK6150B
• 3.1. Cơ sở xây dựng các bài thực hành
• 3.2. Giới thiệu chung về trường Cao đẳng nghề Cơ Điện, Xây Dựng Tam Điệp
• 3.3. Đề cương chương trình đào tạo học phần thực hành trên máy tiện CNC
• 3.4. Đội ngũ giáo viên
• 3.5. Trình độ của sinh viên
• 3.6. Điều kiện và cơ sở vật chất
• 3.7. Nguyên tắc xây dựng các bài thực hành
• 3.7.1. Phù hợp với mục tiêu, nội dung bài học và môn học
• 3.7.2. Đơn giản và hiệu quả trong quá trình thực hành
• 3.8. Xây dựng các bài thực hành trên máy tiện CNC Model CK6150B
• 3.9. Lập trình các bài thực hành
• 3.10. Trình tự các bước tiến hành các bài thực hành
• 3.11. Kiểm tra chất lượng sản phẩm
• 3.12. Độ chính xác gia công
• 3.13. Kiểm tra độ chính xác kích thước của sản phẩm
• 4. CHƯƠNG 4: KIỂM NGHIỆM ĐÁNH GIÁ
• 4.1. Mục đích, nhiệm vụ, phương pháp và đối tượng kiểm nghiệm
• 4.1.1. Mục đích của kiểm nghiệm
• 4.1.2. Nhiệm vụ của kiểm nghiệm
• 4.1.3. Phương pháp kiểm nghiệm
• 4.1.3.1. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 4.1.3.2. Phương pháp chuyên gia
• 4.1.4. Nội dung và tiến hành thực nghiệm
• 4.1.5. Đối tượng thực nghiệm
• 4.1.6. Chuẩn bị thực nghiệm
• 4.1.7. Đánh giá, xử lý kết quả thực nghiệm
• 4.1.7.1. Đánh giá định tính
• 4.1.7.2. Đánh giá định lượng
• 4.1.8. Phương pháp chuyên gia
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Công Nghệ CNC Cách Mạng Gia Công Cơ Khí

Trong kỷ nguyên hiện đại, sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ đã tác động sâu sắc đến mọi lĩnh vực của đời sống. Đặc biệt, ngành công nghiệp cơ khí đã chứng kiến những bước tiến nhảy vọt nhờ sự ra đời và ứng dụng rộng rãi của công nghệ CNC. Từ những năm của thế kỷ XX, nền công nghiệp thế giới đã ghi nhận những thành tựu to lớn trong các lĩnh vực như công nghệ thông tin, điện tử, và đặc biệt là cơ điện tử. Các thiết bị cảm biến, băng đĩa, phần mềm CAD/CAM (Mastercam, Pro/E, Catia, Solis Work, Top Solis…) đã tạo nên những sản phẩm cơ điện tử đột phá. Trong đó, các máy công cụ điều khiển theo chương trình số (từ NC đến CNC), các thiết bị tự động, modul tự động, và hệ thống sản xuất linh hoạt FMS/CIM đóng vai trò then chốt, đưa ngành cơ khí lên một tầm cao mới.

1.1. So Sánh Máy Công Cụ Thông Thường NC và CNC

Máy công cụ thông thường dựa vào thao tác thủ công của công nhân, năng suất và chất lượng phụ thuộc nhiều vào tay nghề. Máy NC tự động hóa một phần, điều khiển bằng chương trình lập sẵn trên băng từ hoặc băng đục lỗ. Máy CNC, với bộ điều khiển số bằng máy tính, mang lại sự linh hoạt và độ chính xác cao hơn, có khả năng thực hiện các chức năng phức tạp như nội suy đường cong, bù trừ dao cụ. Theo tài liệu gốc, máy CNC có khả năng lưu trữ chương trình và thực hiện nội suy phức tạp hơn so với máy NC.

1.2. Hệ Trục Tọa Độ Trong Lập Trình CNC Hướng Dẫn Chi Tiết

Để lập trình cho máy CNC, cần xác định hệ trục tọa độ (OXYZ) gắn với chi tiết gia công. Quy tắc bàn tay phải xác định chiều dương của các trục. Trục Z thường song song với trục chính của máy. Trục X nằm trên mặt bàn máy, thường theo phương ngang. Trục Y được xác định sau khi X và Z đã biết. Các trục phụ (U, V, W; P, Q, R) song song với các trục chính, mở rộng khả năng điều khiển của máy. Việc hiểu rõ hệ trục tọa độ là nền tảng để lập trình CNC hiệu quả.

II. Vấn Đề Đặt Ra Đào Tạo CNC Đáp Ứng Nhu Cầu Doanh Nghiệp

Trong bối cảnh hội nhập quốc tế, các trường đại học và cao đẳng tại Việt Nam đang đối mặt với thách thức lớn trong việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng khắt khe của thị trường lao động. Thực tế cho thấy, sinh viên tốt nghiệp từ nhiều trường vẫn còn thiếu kinh nghiệm thực tế, khả năng tiếp cận công nghệ mới còn chậm, chưa theo kịp sự phát triển của xã hội. Các trường chủ yếu tập trung vào lý thuyết, chưa chú trọng đào tạo thực hành, dẫn đến tình trạng các doanh nghiệp phải đào tạo lại nhân viên sau khi tuyển dụng. Điều này làm giảm tính cạnh tranh của thị trường lao động Việt Nam và đòi hỏi phải có sự thay đổi mạnh mẽ trong phương pháp đào tạo.

2.1. Thực Trạng Đào Tạo CNC Tại Các Trường Cao Đẳng Nghề

Nhiều trường cao đẳng nghề, đặc biệt là Trường Cao đẳng nghề Cơ Điện, Xây Dựng Tam Điệp, chưa trang bị đủ kiến thức và kỹ năng thực tế cho sinh viên. Sinh viên ra trường còn bỡ ngỡ khi tiếp xúc với các máy móc, thiết bị hiện đại trong doanh nghiệp. Việc thiếu hụt bài thực hành CNC phù hợp và đội ngũ giảng viên có kinh nghiệm thực tế là những rào cản lớn trong quá trình đào tạo.

2.2. Yêu Cầu Cấp Thiết Xây Dựng Bài Thực Hành CNC Hiệu Quả

Trước thực trạng trên, việc nghiên cứu, khai thác, ứng dụng và xây dựng các bài thực hành CNC phục vụ giảng dạy thực hành cho sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí là một yêu cầu bức thiết. Các bài thực hành cần trang bị cho sinh viên các kiến thức cơ bản về trình tự, thao tác, kỹ năng tiến hành và kiểm tra chất lượng sản phẩm trên máy tiện CNC. Mục tiêu là giúp sinh viên tự tin làm việc và đáp ứng được yêu cầu của các doanh nghiệp.

III. Cách Xây Dựng Bài Thực Hành Máy Tiện CNC Model CK6150B

Để nâng cao chất lượng đào tạo CNC tại Trường Cao đẳng nghề Cơ Điện, Xây Dựng Tam Điệp, việc xây dựng các bài thực hành trên máy tiện CNC Model CK6150B là vô cùng quan trọng. Quá trình này cần dựa trên cơ sở lý thuyết vững chắc, kết hợp với kinh nghiệm thực tế và sự am hiểu về hệ điều khiển Fanuc series oi mate TD. Các bài thực hành phải được thiết kế sao cho phù hợp với trình độ của sinh viên, đơn giản nhưng hiệu quả, và bám sát mục tiêu đào tạo của môn học. Cần chú trọng đến việc lập trình, trình tự thao tác, kiểm tra chất lượng sản phẩm và các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác gia công.

3.1. Nguyên Tắc Thiết Kế Bài Thực Hành CNC Hướng Dẫn Chi Tiết

Các bài thực hành cần phải phù hợp với mục tiêu, nội dung bài học và môn học. Cần đảm bảo tính đơn giản và hiệu quả trong quá trình thực hành, giúp sinh viên dễ dàng tiếp thu và áp dụng kiến thức. Theo tài liệu gốc, bài thực hành cần trang bị cho sinh viên kiến thức về trình tự, thao tác, kỹ năng tiến hành và kiểm tra chất lượng sản phẩm trên máy tiện CNC.

3.2. Quy Trình Lập Trình CNC Cho Máy Tiện Từ G Code Đến M Code

Lập trình là một khâu quan trọng trong quá trình xây dựng bài thực hành CNC. Cần nắm vững các mã lệnh G và mã lệnh M, cũng như cấu trúc chương trình NC. Quá trình lập trình bao gồm việc xác định hệ tọa độ, lựa chọn dao cụ, thiết lập thông số cắt (tốc độ cắt, bước tiến), và viết chương trình gia công. Cần chú trọng đến việc tối ưu hóa chương trình để đạt được hiệu quả gia công cao nhất.

3.3. Trình Tự Thực Hiện Bài Thực Hành CNC Các Bước Cần Lưu Ý

Trình tự thực hiện bài thực hành bao gồm các bước: chuẩn bị máy móc, vật liệu, dao cụ; gá đặt chi tiết; khai báo gốc tọa độ; chạy chương trình mô phỏng; điều chỉnh thông số cắt; chạy chương trình gia công; kiểm tra chất lượng sản phẩm. Cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc an toàn lao động trong quá trình thực hành.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Đánh Giá Hiệu Quả Bài Thực Hành CNC

Sau khi xây dựng và triển khai các bài thực hành CNC, cần tiến hành kiểm nghiệm, đánh giá để xác định hiệu quả và tính khả thi của chúng. Quá trình này bao gồm việc thu thập dữ liệu về kết quả học tập của sinh viên, đánh giá định tính và định lượng, và so sánh với các phương pháp đào tạo truyền thống. Cần sử dụng các phương pháp đánh giá khách quan, khoa học để đảm bảo tính chính xác và tin cậy của kết quả.

4.1. Phương Pháp Kiểm Nghiệm Bài Thực Hành CNC Thực Nghiệm Sư Phạm

Sử dụng phương pháp thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của bài thực hành. Chia sinh viên thành hai nhóm: nhóm thực nghiệm (học theo phương pháp mới) và nhóm đối chứng (học theo phương pháp truyền thống). So sánh kết quả học tập của hai nhóm để đánh giá hiệu quả của phương pháp mới.

4.2. Đánh Giá Chất Lượng Sản Phẩm CNC Độ Chính Xác Gia Công

Kiểm tra chất lượng sản phẩm gia công bằng máy tiện CNC, đặc biệt là độ chính xác kích thước. Sử dụng các thiết bị đo lường chính xác để kiểm tra kích thước của chi tiết gia công và so sánh với bản vẽ thiết kế. Phân tích sai số và tìm ra nguyên nhân để cải thiện quá trình gia công.

V. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Công Nghệ CNC

Nghiên cứu và phát triển công nghệ CNC là một quá trình liên tục, đòi hỏi sự đầu tư về thời gian, công sức và nguồn lực. Kết quả nghiên cứu này đã góp phần xây dựng cơ sở lý thuyết và thực tiễn cho việc đào tạo CNC tại Trường Cao đẳng nghề Cơ Điện, Xây Dựng Tam Điệp. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề cần được tiếp tục nghiên cứu và phát triển trong tương lai, như tối ưu hóa chương trình CNC, ứng dụng các công nghệ mới (ví dụ: CAD/CAM/CNC) và phát triển các bài thực hành nâng cao.

5.1. Tối Ưu Hóa Quy Trình Lập Trình CNC Tiết Kiệm Thời Gian Chi Phí

Nghiên cứu các phương pháp tối ưu hóa CNC để giảm thời gian gia công, tiết kiệm vật liệu và nâng cao hiệu quả sản xuất. Ứng dụng các phần mềm mô phỏng CNC để kiểm tra và tối ưu hóa chương trình trước khi gia công thực tế.

5.2. Ứng Dụng Công Nghệ CAD CAM CNC Tự Động Hóa Quy Trình Sản Xuất

Tích hợp các phần mềm CAD/CAM/CNC để tự động hóa quy trình thiết kế, lập trình và gia công. Nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ mới như gia công CNC 5 trục, tự động hóa CNC để nâng cao năng lực sản xuất.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, đặc biệt là công nghệ cơ điện tử và tự động hóa, ngành cơ khí Việt Nam đang đứng trước yêu cầu cấp thiết về đổi mới phương pháp đào tạo để đáp ứng nhu cầu thực tiễn sản xuất. Theo ước tính, việc ứng dụng công nghệ CNC (Computer Numerical Control) trong sản xuất đã giúp nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm lên khoảng 30-50% so với phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, tại nhiều trường cao đẳng nghề, trong đó có Trường Cao đẳng nghề Cơ Điện, Xây Dựng Tam Điệp, việc tiếp cận và ứng dụng công nghệ CNC trong đào tạo còn hạn chế, dẫn đến sinh viên chưa thực sự làm chủ được kỹ năng thực hành trên máy CNC, gây khó khăn khi tham gia thị trường lao động.

Luận văn tập trung nghiên cứu công nghệ CNC và xây dựng các bài thực hành trên máy tiện CNC Model CK6150B nhằm phục vụ công tác đào tạo ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí tại Trường Cao đẳng nghề Cơ Điện, Xây Dựng Tam Điệp. Mục tiêu cụ thể là phát triển hệ thống bài thực hành phù hợp với trình độ sinh viên, nâng cao kỹ năng lập trình và vận hành máy tiện CNC, đồng thời kiểm nghiệm đánh giá hiệu quả đào tạo qua các chỉ số về độ chính xác kích thước và chất lượng sản phẩm gia công. Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2012-2013 tại Trường Cao đẳng nghề Cơ Điện, Xây Dựng Tam Điệp, với phạm vi tập trung vào máy tiện CNC CK6150B và hệ điều khiển Fanuc series Oi Mate TD.

Ý nghĩa của nghiên cứu không chỉ nằm ở việc bổ sung cơ sở lý thuyết về phương pháp lập trình và vận hành máy tiện CNC mà còn góp phần nâng cao chất lượng đào tạo thực hành, giúp sinh viên tiếp cận nhanh với công nghệ hiện đại, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của thị trường lao động trong ngành cơ khí chế tạo máy.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: công nghệ điều khiển số CNC và phương pháp lập trình gia công trên máy tiện CNC.

1. Công nghệ CNC: Là công nghệ điều khiển máy công cụ bằng máy tính, cho phép thực hiện các chức năng nội suy đường thẳng, cung tròn, mặt xoắn, mặt parabol và các bề mặt bậc ba phức tạp. Máy tiện CNC Model CK6150B sử dụng hệ điều khiển Fanuc Oi Mate TD với khả năng lưu trữ chương trình, tự động bù dao và điều khiển đa trục, giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả gia công.

2. Phương pháp lập trình gia công: Bao gồm lập trình bằng tay và lập trình bằng máy, trong đó lập trình bằng máy sử dụng phần mềm CAD/CAM để mô tả hình học chi tiết và quá trình gia công, tạo ra dữ liệu CLD (Cutter Location Data) và chuyển đổi qua Postprocessor thành chương trình NC phù hợp với hệ điều khiển máy. Các mã lệnh G và M được sử dụng để điều khiển chuyển động dao, tốc độ cắt, lượng chạy dao và các chức năng phụ trong quá trình gia công.

Các khái niệm chính bao gồm: hệ trục tọa độ máy CNC (X, Z, và các trục phụ), điểm chuẩn máy (M), điểm gốc chi tiết (W), điểm chuẩn dao (P), các dạng điều khiển (điều khiển điểm-điểm, đường thẳng, contour 2D, 3D), và các mã lệnh G (G00, G01, G02, G03...) cùng mã lệnh phụ M (M00, M03, M06...).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp phương pháp lý thuyết và thực nghiệm nhằm xây dựng và kiểm nghiệm các bài thực hành trên máy tiện CNC CK6150B.

• Nguồn dữ liệu: Bao gồm tài liệu kỹ thuật máy tiện CNC CK6150B, hệ điều khiển Fanuc Oi Mate TD, tài liệu lập trình CNC, số liệu đo đạc độ chính xác kích thước chi tiết gia công, và kết quả thực nghiệm từ các bài thực hành tại Trường Cao đẳng nghề Cơ Điện, Xây Dựng Tam Điệp.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng phân tích thống kê mô tả để đánh giá độ chính xác kích thước sản phẩm (phương sai, độ lệch chuẩn, hệ số biến thiên), so sánh kết quả giữa lớp thực nghiệm và lớp đối chứng. Phương pháp chuyên gia được áp dụng để đánh giá định tính về hiệu quả đào tạo và tính phù hợp của các bài thực hành.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Thực nghiệm được tiến hành với khoảng 30 sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí, được chia thành lớp thực nghiệm (áp dụng bài thực hành trên máy tiện CNC) và lớp đối chứng (đào tạo theo phương pháp truyền thống). Mẫu được chọn theo phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có kiểm soát nhằm đảm bảo tính đại diện.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong vòng 12 tháng, bao gồm các giai đoạn: khảo sát thực trạng, xây dựng bài thực hành, triển khai thực nghiệm, thu thập và phân tích dữ liệu, đánh giá kết quả và hoàn thiện luận văn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Xây dựng thành công 7 bài thực hành trên máy tiện CNC CK6150B phù hợp với trình độ sinh viên, bao gồm các thao tác cơ bản như chạy dao nhanh (G00), nội suy đường thẳng (G01), nội suy cung tròn (G02, G03), tiện ren (G32, G76), và các chu trình tiện thô, tiện tinh. Các bài thực hành được thiết kế theo nguyên tắc đơn giản, hiệu quả, phù hợp với mục tiêu đào tạo.

2. Độ chính xác kích thước chi tiết gia công được cải thiện rõ rệt ở lớp thực nghiệm so với lớp đối chứng. Kết quả đo độ chính xác kích thước 15 chi tiết cho thấy lớp thực nghiệm đạt độ lệch chuẩn trung bình ±0.005 mm, trong khi lớp đối chứng là ±0.015 mm, tương đương cải thiện khoảng 66%. Hệ số biến thiên của lớp thực nghiệm cũng thấp hơn 50% so với lớp đối chứng, chứng tỏ sự ổn định và đồng đều trong quá trình gia công.

3. Tỷ lệ sinh viên đạt điểm thực hành từ 8 trở lên tăng lên 75% trong lớp thực nghiệm, so với 40% ở lớp đối chứng. Điều này phản ánh hiệu quả của việc áp dụng bài thực hành trên máy tiện CNC trong nâng cao kỹ năng và kiến thức thực tế cho sinh viên.

4. Phản hồi từ giảng viên và sinh viên cho thấy sự hài lòng cao với chương trình thực hành mới, đặc biệt về tính thực tiễn, khả năng vận hành máy và lập trình CNC. Các chuyên gia đánh giá đề tài có tính ứng dụng cao, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo nghề.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của sự cải thiện độ chính xác và hiệu quả đào tạo là do việc xây dựng bài thực hành dựa trên đặc điểm kỹ thuật của máy tiện CNC CK6150B và hệ điều khiển Fanuc Oi Mate TD, giúp sinh viên làm quen với các mã lệnh G, M và thao tác vận hành thực tế. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả này phù hợp với xu hướng ứng dụng CNC trong đào tạo nghề, đồng thời khắc phục hạn chế về đào tạo lý thuyết quá nhiều, thực hành ít.

Việc sử dụng các bài thực hành có cấu trúc rõ ràng, có kiểm tra chất lượng sản phẩm giúp sinh viên nhận thức được tầm quan trọng của độ chính xác trong gia công cơ khí. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên giữa hai lớp, cũng như bảng phân phối điểm số sinh viên, minh họa rõ ràng hiệu quả của chương trình đào tạo mới.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc nâng cao chất lượng đào tạo nghề cơ khí, giúp sinh viên tiếp cận nhanh với công nghệ hiện đại, đáp ứng yêu cầu của doanh nghiệp và thị trường lao động.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai rộng rãi các bài thực hành trên máy tiện CNC CK6150B trong chương trình đào tạo ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí tại các trường cao đẳng nghề, nhằm nâng cao kỹ năng thực hành cho sinh viên. Thời gian thực hiện: trong vòng 1 năm, chủ thể thực hiện là các khoa cơ khí và phòng thực hành CNC.

2. Tổ chức đào tạo, bồi dưỡng nâng cao năng lực giảng viên về công nghệ CNC và lập trình máy tiện CNC, đảm bảo giảng viên có đủ kiến thức và kỹ năng hướng dẫn sinh viên hiệu quả. Thời gian: 6 tháng, chủ thể: nhà trường phối hợp với các trung tâm đào tạo chuyên ngành.

3. Đầu tư bổ sung trang thiết bị máy CNC hiện đại và phần mềm CAD/CAM hỗ trợ lập trình, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hành và nghiên cứu phát triển bài giảng. Thời gian: 2 năm, chủ thể: ban giám hiệu và phòng kỹ thuật.

4. Xây dựng hệ thống đánh giá chất lượng đào tạo thực hành CNC dựa trên các chỉ số về độ chính xác sản phẩm và năng lực vận hành máy của sinh viên, nhằm theo dõi và cải tiến liên tục chương trình đào tạo. Thời gian: 1 năm, chủ thể: khoa cơ khí và phòng khảo thí.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Giảng viên và cán bộ đào tạo ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí: Nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và thực tiễn để xây dựng chương trình đào tạo thực hành CNC hiệu quả, nâng cao chất lượng giảng dạy.

2. Sinh viên ngành cơ khí và kỹ thuật chế tạo máy: Giúp hiểu rõ về công nghệ CNC, cách lập trình và vận hành máy tiện CNC, từ đó nâng cao kỹ năng thực hành và khả năng đáp ứng yêu cầu công việc.

3. Các nhà quản lý giáo dục nghề nghiệp và đào tạo kỹ thuật: Tham khảo để xây dựng chính sách đầu tư trang thiết bị, phát triển chương trình đào tạo phù hợp với xu hướng công nghiệp 4.0.

4. Doanh nghiệp trong lĩnh vực cơ khí chế tạo máy: Hiểu rõ năng lực thực tế của nguồn nhân lực được đào tạo, từ đó phối hợp với các cơ sở đào tạo để nâng cao chất lượng lao động, giảm chi phí đào tạo lại.

Câu hỏi thường gặp

1. Máy tiện CNC CK6150B có những đặc điểm kỹ thuật nổi bật nào?
   Máy tiện CNC CK6150B có kết cấu khung vững chắc, băng máy đúc gang Meehanite chống rung, động cơ chính công suất 3 kW, hành trình trục X 160 mm và Z 520 mm, tốc độ trục chính từ 80 đến 2500 vòng/phút, sử dụng bộ điều khiển Fanuc Oi Mate TD với bộ nhớ 16 MB, hỗ trợ nhiều mã lệnh G và M phục vụ gia công chính xác.

2. Lập trình trên máy tiện CNC được thực hiện như thế nào?
   Lập trình có thể bằng tay hoặc bằng máy. Lập trình bằng máy sử dụng phần mềm CAD/CAM tạo dữ liệu CLD, sau đó qua Postprocessor chuyển thành chương trình NC phù hợp với hệ điều khiển máy. Các mã lệnh G điều khiển chuyển động dao, M điều khiển chức năng phụ, giúp máy thực hiện gia công chính xác theo yêu cầu.

3. Các bài thực hành xây dựng trong luận văn có nội dung gì?
   Bao gồm các bài thực hành cơ bản như chạy dao nhanh (G00), nội suy đường thẳng (G01), nội suy cung tròn (G02, G03), tiện ren (G32, G76), chu trình tiện thô và tinh, giúp sinh viên làm quen với thao tác lập trình và vận hành máy tiện CNC.

4. Hiệu quả đào tạo được đánh giá như thế nào?
   Qua kiểm nghiệm, lớp thực nghiệm sử dụng bài thực hành CNC đạt độ chính xác kích thước chi tiết gia công với độ lệch chuẩn ±0.005 mm, cao hơn 66% so với lớp đối chứng. Tỷ lệ sinh viên đạt điểm thực hành từ 8 trở lên tăng lên 75%, phản ánh hiệu quả rõ rệt của chương trình.

5. Làm thế nào để áp dụng kết quả nghiên cứu vào đào tạo thực tế?
   Cần triển khai bài thực hành vào chương trình đào tạo, tổ chức đào tạo giảng viên, đầu tư trang thiết bị CNC, xây dựng hệ thống đánh giá chất lượng đào tạo dựa trên kết quả thực hành và sản phẩm gia công, đồng thời phối hợp với doanh nghiệp để nâng cao tính thực tiễn.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công hệ thống bài thực hành trên máy tiện CNC CK6150B phù hợp với trình độ sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí.
• Kết quả thực nghiệm cho thấy độ chính xác kích thước chi tiết gia công và năng lực thực hành của sinh viên được cải thiện đáng kể.
• Nghiên cứu góp phần bổ sung cơ sở lý thuyết và thực tiễn về lập trình và vận hành máy tiện CNC trong đào tạo nghề.
• Đề xuất các giải pháp triển khai, đào tạo giảng viên và đầu tư trang thiết bị nhằm nâng cao chất lượng đào tạo CNC.
• Khuyến nghị các trường cao đẳng nghề và doanh nghiệp phối hợp để phát triển nguồn nhân lực kỹ thuật đáp ứng yêu cầu công nghiệp hiện đại.

Tiếp theo, các đơn vị đào tạo nên tiến hành áp dụng các bài thực hành đã xây dựng, đồng thời tổ chức các khóa bồi dưỡng nâng cao năng lực giảng viên và cập nhật thiết bị CNC hiện đại nhằm nâng cao hiệu quả đào tạo. Để biết thêm chi tiết về phương pháp lập trình và vận hành máy tiện CNC, quý độc giả và các nhà đào tạo có thể liên hệ trực tiếp với khoa Cơ khí của Trường Cao đẳng nghề Cơ Điện, Xây Dựng Tam Điệp để được hỗ trợ và trao đổi chuyên sâu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRÊN MÁY CNC 1. Giới thiệu về máy công cụ thông thường, NC và CNC 1. Máy công cụ thông thường Khi thực hiện gia công trên các máy công cụ thông thường ngườicông nhân dùng tay để điều khiển máy thực hiện các chuyển cắt và chuyển động chạy dao. Người công nhân căn cứ vào phiếu công nghệ để cắt gọt chi tiết nhằm đảm bảo sản lượng sản phẩm.

Trong trường hợp như vậy năng suất và chất lượng sản phẩm phụ thuộc rất nhiều vào người công nhân. Mặc dù còn nhiều hạn chế so với máy NC, máy CNC nhưng các máy công cụ thông thường hiện nay vẫn còn được sử dụng rộng rãi với lý do giá thành thấp và thuận tiện cho công việc sửa chữa và cho nền sản xuất hiện đang còn ở trình độ thấp. Đặc biệt các máy công cụ thông thường hiện nay còn có ý nghĩa rất lớn đối với các trường dạy nghề, cao đẳng và đại học kỹ thuật. Máy công cụ NC Các máy công cụ NC thì việc điều khiển các chức năng của máy được quyết định bằng các chương trình đã lập sẵn.

Các máy NC thích hợp với dạng sản xuất hàng loạt nhỏ và trung bình. Hệ thống điều khiển của máy NC là mạch điện tử. Thông tin vào chứa trên băng từ hoặc băng đục lỗ, thực hiện các chức năng theo từng khối, khi khối trước kết thúc, máy đọc các khối lệnh tiếp theo để thực hiện các dịch chuyển cần thiết. Các máy NC chỉ thực hiện các chức năng như : nội suy đường thẳng, nội suy cung tròn, chức năng đọc theo băng.

Các máy NC không có chức năng lưu trữ chương trình. Máy công cụ CNC Máy công cụ CNC là bước phát triển cao từ máy NC. Các máy CNC có một máy tính để thiết lập phần mềm dùng để điều khiển các chức năng dịch chuyển của máy. Các chương trình gia công được đọc cùng một lúc và được lưu trữ vào bộ nhớ.

Khi gia công, máy tính đưa ra các lệnh điều khiển máy. Máy công cụ CNC có khả năng 15 thực hiện các chức năng nội suy như : nội suy đường thẳng, nội suy cung tròn, mặt xoắn, mặt parabol và bất kỳ các mặt bậc 3 nào. Máy CNC cũng có khả năng bù chiều dài và đường kính dụng cụ cắt. Tất cả các chức năng trên đều được thực hiện nhờ một phần mềm của máy tính.

Các chương trình lập ra có thể được lưu trữ trên đĩa cứng và đĩa mềm. Hệ trục toạ độ của máy công cụ CNC Để tính toán quỹ đạo chuyển động của dụng cụ, cần phải gắn vào chi tiết một hệ trục toạ độ. Thông thường trên các máy CNC người ta sử dụng hệ toạ độ Deccard OXYZ(hình 1. Các trục toạ độ đó là X, Y +Z và Z.

Chiều dương của các trục X, Y, Z được +C +Y xác định theo quy tắc bàn tay phải (hình 1. +B Theo quy tắc này thì ngón cái chỉ chiều dương của trục X, ngón tay giữa chỉ chiều dương của +X' O +X +A trục Z, còn ngón tay trỏ chỉ chiều dương của trục Y. Các trục quay tương ứng với trục X, Y, Z được ký hiệu bằng các chữ A, B, C. -Y +Z' Chiều quay dương là chiều quay theo chiều Hình 1.

Hệ trục toạ độ của máy CNC của kim đồng hồ nếu ta nhìn theo chiều dương của các trục X, Y,Z. • Trục Z : Nhìn chung ở các máy trục Z luôn song song với trục chính của máy. - Máy tiện : trục Z song song với trục Hình 1. Quy tác bàn tay phải chính của máy và có chiều dương chạy từ mâm cặp tới dụng cụ (chạy xa khỏi chi tiết gia công được cặp trên mâm cặp).

Hay nói cách khác chiều dương của trục Z chạy từ trái sang phải. 16 - Máy khoan đứng, máy phay đứng và máy khoan cần: trục Z song song với các trục chính và có chiều dương hướng từ bàn máy lên phía trên trục chính. - Máy bào, máy xung điện : trục Z vuông góc với bàn máy và có chiều dương hướng từ bàn máy lên phía trên. - Các máy phay có nhiều trục chính : trục Z song song với đường tâm của trục chính vuông góc với bàn máy (chọn trục chính có đường tâm vuông góc với bàn máy làm trục Z).

Chiều dương của trục Z hướng từ bàn máy tới trục chính. • Trục X : Trục X là trục nằm trên mặt bàn máy và thông thường nó được xác định theo phương nằm ngang. Chiều của trục X được xác định theo quy tắc bàn tay phải (ngón cái chỉ chiều dương của trục X). - Máy phay đứng, máy khoan đứng : nếu đứng ngoài nhìn vào trục chính thì chiều dương của trục X hướng về phía phải.

- Máy khoan cần : nếu đứng ở vị trí điều khiển máy ta có chiều dương của trục X hướng vào trụ máy. - Máy phay ngang : nếu đứng ngoài nhìn thẳng vào trục chính thì ta có chiều dương của trục X hướng sang bên trái, còn đứng ở phía trục chính để nhìn vào chi tiết thì ta có chiều dương của trục X hướng sang phải. - Máy tiện : trục X vuông góc với trục chính của máy và có chiều dương hướng về phía bàn kẹp dao. Như vậy nếu bàn kẹp dao ở phía trước trục chính thì chiều dương của trục X hướng vào người thợ, còn nếu bàn kẹp dao ở phía sau trục chính thì chiều dương đi ra ngoài người thợ.

- Máy bào : trục X nằm song song với mặt phẳng định vị chi tiết trên bàn máy và chiều dương từ bàn máy đến thân máy. • Trục Y : - Trục Y được xác định sau khi các trục X, Z đã được xác định theo quy tắc bàn tay phải. Ngón tay trỏ chỉ chiều dương của trục X. 17 • Các trục phụ: - Trên các máy CNC ngoài các +Z trục X,Y,Z còn có các trục +C +Y R w +B V khác song song với chúng (các Q bộ phận máy chuyển động song song với các trục X,Y,Z).

+X' +A' O +X Các trục này được ký hiệu +A U U,V, W trong đó U//X, V //Y, P W//Z. Nếu có các trục khác +B' +C' song song với trục toạ độ +Y' chính X, Y, Z thì các trục này +Z' ký hiệu P, Q, R trong đó P//X, Hình 1. Hệ toạ độ của máy CNC khi chi tiết chuyển động thay cho dụng cụ cắt Q//Y, R//Z. Các trục U, V, W được gọi là trục thứ 2, còn trục P, Q, R được gọi là trục thứ 3 (hình 1.

Khi chi tiết gia công cùng bàn máy tham gia chuyển động thay cho dụng cụ cắt thì chuyển động ấy (chuyển động tịnh tiến theo ba trục và chuyển động quay theo ba trục) được ký hiệu bằng các chữ cái X’, Y’, Z’ và A’, B’, C’(hình 1. Các chiều chuyển động này ngược với chiều của dụng cụ. Các điểm chuẩn của máy công cụ CNC 1. Điểm chuẩn của máy M (điểm gốc O của máy) Điểm chuẩn M của máy là điểm gốc của hệ toạ độ máy.

Điểm M được các nhà chế tạo quy định theo kết cấu của từng loại máy. Điểm M là điểm giới hạn của vùng làm việc của máy. Điều đó có nghĩa là trong phạm vi vùng làm việc của máy các dịch chuyển của các cơ cấu máy có thể thực hiện theo chiều dương của hệ trục toạ độ. - Ở các máy phay điểm M thường nằm ở điểm giới hạn dịch chuyển của bàn máy.

Điểm chuẩn M của máy khoan cần và của máy phay đứng được thể hiện như (hình 1.Điểm M của máy khoan và phay Hình 1. Điểm M của máy tiện - Ở máy tiện điểm chuẩn của máy M được thể hiện như (hình 1. Điểm gốc của chi tiết W Khi bắt đầu gia công, cần phải tiến hành xác định toạ độ của điểm gốc chi tiết hoặc điểm gốc của chương trình so với điểm gốc của máy M để xác định và hiệu chỉnh hệ thống đo lường dịch chuyển. Điểm gốc của chi tiết W xác định hệ toạ độ của chi tiết trong quan hệ với điểm gốc của máy M.

Điểm W được chọn bởi người lập trình và được đưa vào hệ điều khiển CNC khi cài đặt số liệu máy trước khi gia công. Điểm gốc của chi tiết W có thể được chọn tùy ý bởi người lập trình trong phạm vi không gian làm việc của máy và chi tiết. Tuy vậy, nên chọn điểm W nằm trên chi tiết để thuận tiện khi xác định các thông số X giữa M và W. Đối các chi tiện thì điểm W của chi tiết nằm trên đường tâm của chi tiết và ở mặt đầu M W bên trái hay bên phải của chi tiết (hình 1.6) Z Đối với máy phay ta chọn điểm W tại điểm góc ngoài đường viền của chi tiết.

Điểm gốc của chi tiết W 1. Điểm chuẩn của dao P Điểm chuẩn của dao P là điểm mà từ đó chúng ta lập chương trình chuyển động trong quá trình gia công. Đối với dao tiện, người ta chọn điểm nhọn của mũi dao và đối 19 với dao phay ngón, mũi khoan thì người ta chọn điểm P ở tâm trên đỉnh dao, với dao phay cầu điểm P là tâm mặt cầu (hình 1. Điểm chuẩn P của dao 1.

Điểm chuẩn của giá dao T và điểm gá dao N Điểm T được dùng để xác định hệ trục toạ độ của dao. Điểm T phụ thuộc vào gá dao trên máy. Thông thường khi gá dao trên máy thì điểm T trùng với điểm gá dao N (hình 1. Điểm của giá dao T và điểm gá dao N 1.

Điểm điều chỉnh dao E Khi gia công phải sử dụng nhiều dao, như vậy các kích thước của chúng phải được xác định bằng cơ cấu điều chỉnh dao. Mục đích của việc điều chỉnh dao để có thông tin L chính xác cho hệ thống điều khiển về kích thước dao (hình 1. Khi dao được lắp vào gá dao thì điểm E và điểm N E trùng nhau. Điểm gá đặt A ể ề Điểm A là điểm gá đặt của bề mặt chi tiết lên đồ định vị của đồ gá.

Điểm A có thể trùng với điểm W của chi tiết (hình 1.10) hoặc có thể lựa chọn tuỳ ý trên mặt định vị của chi tiết gia công. Điểm gá đặt A Hình 1. Điểm O của chương trình 1. Điểm O của chương trình Điểm O của chương trình ( là điểm P của dụng cụ cắt) là điểm trước khi gia công dụng cụ cắt nằm ở đó.

Điểm O của chương trình phải xác định sao cho khi thay dao không bị ảnh hưởng của chi tiết hoặc của đồ gá (Hình 1.