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
HÀ NỘI - 2011
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
MỤC LỤC
TRANG
Trang phụ bìa.
Lời cam đoan.
1
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt.
5
Danh mục các bảng.
5
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
6
MỞ ĐẦU
9
Chương 1. XÁC ĐỊNH NỘI DUNG KIẾN THỨC VỀ KỸ THUẬT NC VÀ
13
CNC TRONG CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO CĐN - CKXD
1.2.2
Mục đích của môn học
15
1.2.3
Yêu cầu của môn học
15
1.3.
Nội dung tổng quát về kỹ thuật lập trình NC và gia công
15
trên máy NC, CNC
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
4
Chương 2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG TRÊN
28
MÁY (TIỆN, PHAY) CNC
Phần mở đầu: Đại cương về công nghệ CNC
28
Đại cương về máy tiện, phay CNC
28
2.1.1
Đại cương về máy tiện CNC
28
2.1.2
Đại cương về máy phay CNC
32
2.2.
hệ FANUC
2.3.1
Cấu trúc chương trình NC
47
2.3.2
Thông tin điều khiển
48
Chức năng hiệu chỉnh và bù dao: G40, G41, G42
53
2.4.1
Chức năng bù bán kính dao khi phay
53
2.4.2.
Chức năng bù bán kính mũi dao khi tiện
55
60
2.7.2
Nhập và gọi tên chương trình
62
2.7.3
Tên và chức năng của các bộ phận trong bảng điều khiển máy
63
2.7.4
Các bước vận hành
67
2.7.5
Thiết lập chế độ làm việc tự động của máy
70
Kết luận chương 2
71
Bài tập 2
73
Bài tập 3
75
Bài tập 4
76
Bài tập 5 (Bài tập tổng hợp)
77
Bài tập 6 (Sinh viên tự làm)
85
Bài tập thực hành phay cơ bản trên máy CNC hệ FANUC
85
Bài tập 1
85
Bài tập 2
99
TÀI LIỆU THAM KHẢO
100
6
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
TT
NỘI DUNG VIẾT TẮT
01
NC
02
CNC
03
NC-CNC
NGHĨA ĐẦY ĐỦ
Numerical Control
Lý thuyết
Bài tập (Thực hành)
Kiểm tra
7
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
8
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
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
Hỡnh 3.11: Bài tập phay 3 ......................................................................................117
Hỡnh 3.12: Bài tập phay 4 ......................................................................................118
Hỡnh 3.13: Bài tập phay 5 ......................................................................................119
Hỡnh 3.14: Bài tập phay 6 ......................................................................................124
10
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
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….
12
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.
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.
14
15
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.
1.2. Vị trí, mục đích yêu cầu.
1.2.1. Tính cần thiết và vị trí môn học.
Kỹ thuật lập trình NC và điều khiển các thiết bị gia công cắt gọt kim loại theo
chương trình số trong ngành chế tạo cơ khí, là một kỹ thuật được dùng khá phổ biến
ở các nước công nghiệp phát triển. Nó cho phép gia công sản phẩm đạt độc chính
xác cao, tiết kiệm sức lao động, dễ dàng gia công các chi tiết có biến dạng phức tạp.
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
Thời gian (tiết)
NỘI DUNG
Tổng
L/thuyết Bài tập
1
Chương 1: Điều khiển số
15
13
2
2
Chương 2: Lập trình gia công trên máy CNC
15
10
5
3
17
- THỰC TẬP TIỆN, PHAY CNC : 72 giờ
STT
1
Nội dung
Mục tiêu
Phần tiện CNC
- Hiểu ngôn ngữ lập trình
1. Thực hành lập trình trên máy
của hệ FANUC
Thời gian (giờ)
LT
TH
Tổng
2
4
- Các phím chức năng
phôi và máy để gia công
- Nhập, gọi chương trình, mô chi tiết trên máy tiện
phỏng quá trình gia công, sửa lỗi CNC
chương trình
2.2. Các vấn đề về dụng cụ cắt
- Tiện được các chi tiết:
- Gá lắp dụng cụ
trục đặc, trục rỗng, tiện
- Nạp dữ liệu
côn, tiện ren, cắt rãnh,
- Đo dao tự động
cung tròn
2.3. Chuẩn bị gia công
- Gá lắp phôi
- Di chuyển điểm 0, điểm thay dao
2.4. Gia công
- Gia công trục bậc (có mặt côn,
cung tròn)
- Gia công trục rỗng (có cắt rãnh,
1.1. Hệ trục tọa độ trên máy
lập trình cho phay CNC
1.2. Màn hình và bàn phím trên theo hệ FANUC
- Lập được chương trình
máy
1.3. Các bộ phận điều khiển trên và chạy mô phỏng quá
máy
trình gia công các chi tiết
1.4. Các ví dụ về lập trình
cơ bản trên máy phay
2. Thực hành gia công trên máy
CNC
2.1. Chạy mô phỏng và sửa lỗi
chương trình
2.2. Gá dao, phôi, kiểm tra dao
- Gá lắp, điều chỉnh dao,
2.3. Gia công chi tiết theo contour
hành
tra
1
Khái quát chung về kỹ thuật CNC
8
3
5
2
Các hệ thống điều khiển và dạng điều khiển
8
3
5
8
3
5
5
6
Ngôn ngữ lập trình và các hình thức tổ chức
3
3
0
8
3
5
lập trình
7
Cấu trúc chương trình gia công trên máy tiện
CNC
8
Các từ lệnh điều khiển dịch chuyển cơ bản
11
2
6
12
Kiểm tra sửa lỗi và chạy thử chương trình
12
3
9
13
Vận hành máy tiện CNC
33
7
26
150
45
100
hành
12
4
8
công tác bảo quản, bảo dưỡng máy
2
Đặc điểm, đặc trưng của máy phay CNC
12
4
8
3
Trang bị đồ gá trên máy phay CNC
12
6
6
4
16
8
8
7
Lập trình gia công biên dạng có bù bán
16
6
10
kính dao tự động (G40, G41, G42)
8
Kiểm tra sửa lỗi và chạy thử chương trình
12
4
8
9
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
72 giờ (theo qui định trong qui chế 1 đơn vị học trình thực hành có từ 30 đến 45
giờ) như vậy học phần thực hành có 2 đơn vị học trình là quá ít không hợp lý.
21
- 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
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)
CNC: 120h (Học phần sinh viên tự chọn )
Hai học phần đều được bố trí ở học kỳ VI. Chương trình cụ thể của từng học
phần như sau:
1.4.2.1. CHƯƠNG TRÌNH HỌC PHẦN CÔNG NGHỆ (TIỆN, PHAY) CNC.
Vị trí, tính chất và mục tiêu học phần.
1. Vị trí, tính chất.
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.
- Học xong học phần này người học có kiến thức về cấu tạo, nguyên lý làm việc của
máy tiện, phay CNC.
23
- Có kiến thức về các dạng điều khiển, về ngôn ngữ lập trình, cấu trúc chương trình,
6.1 Đặc điểm, đặc trưng của máy phay CNC
6.2 Lập trình gia công trên máy phay CNC
6.3 Các chức năng khác
6.4 Các chu trình gia công
7
Vận hành máy phay CNC
7.1 Các công việc chuẩn bị gia công
7.1 Kiểm tra và sửa lỗi chương trình
7.3 Chạy thử chương trình
7.4 Tự động gia công
Tổng số giờ cho công nghệ phay CNC
Tổng số
24
Thời gian (giờ = 60’)
Tổng LT
BT (TH)
KT
1
1
1
1
28
14
12
2
3
60
22
34
4
2
2
28
14
12
2
3
3
10
6
3
1
5
2
3
10
3
6
1
30
6
22
2
5
1
3
1.4. Hệ thống dụng cụ của máy tiện CNC
Chương 2. Lập chương trình (lập trình) cho máy tiện CNC
2.1. Khái niệm chương trình máy điều khiển số CNC
2.1. Đặc điểm, đặc trưng của máy tiện CNC
2.1.1. Hệ trục toạ độ
2.1.2. Các điểm chuẩn
2.2. Cấu trúc chương trình NC
2.2.1. Cấu trúc chương trình
2.2.2. Cấu trúc khối lệnh
2.3. Lập trình trên máy tiện CNC
2.3.1. Ngôn ngữ lập trình
2.3.2. Điều khiển vị trí - G00
2.3.3. Nội suy đường thẳng - G01
2.3.4. Nội suy cung tròn - G02,G03
2.3.5. Lệnh trễ (G04)
2.3.6. Tự động trở về điểm gốc -G28
2.3.7. Thiết lập (tạo dựng) hệ toạ độ làmviệc -G50
2.3.8. Lập trình theo toạ độ tuyệt đối và tương đối
2.4. Các chức năng
2.4.1. Chức năng chọn dụng cụ gia công -T
25
Copyright: Tài liệu đại học ©