skkn ỨNG DỤNG máy KHẮC LASER CNC vào GIẢNG dạy các LỆNH CNC cơ bản

Với mục tiêu tránh lãng phí, tích cực khai thác những thiết bị sẵn có củatrường để ứng dụng vào giảng dạy, với mô hình này một số học phần có thể ứngdụng như Công nghệ CNC, bảo trì máy c

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI

TRƯỜNG TRUNG CẤP KINH TẾ - KỸ THUẬT ĐỒNG NAI

Mã số:

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

ỨNG DỤNG MÁY KHẮC LASER CNC VÀO GIẢNG DẠY CÁC LỆNH

CNC CƠ BẢN

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN

8 Đơn vị công tác: Khoa cơ khí

II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO

- Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: Thạc sỹ

- Năm nhận bằng: 2014

- Chuyên ngành đào tạo: Cơ khí động lực

III.KINH NGHIỆM KHOA HỌC

- Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Cơ khí động lực

Số năm có kinh nghiệm:6

- Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây:

+ Ứng dụng công nghệ thông tin để giảng dạy bài học thực hành lắp ráp độngcơ

+ Giải pháp nâng cao chất lượng ngành Công nghệ ô tô, trường Trung cấp Kinh

tế - Kỹ thuật, Đồng Nai

ỨNG DỤNG MÁY KHẮC LASER CNC VÀO GIẢNG DẠY CÁC LỆNH

CNC CƠ BẢN

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Khoa học công nghệ nói chung đang phát triển không ngừng, các tiến bộkhoa học kỹ thuật này càng được ứng dụng rộng rãi Các ngành công nghiệp sảnxuất hiện nay đều mang tính tự động hóa, ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí cũngvậy, hàng loạt những ứng dụng khoa học đều được đưa vào sản xuất, công nghệCNC là một ví dụ.

Tuy nhiên giá thành của những máy CNC được tích hợp các công nghệ tiêntiến rất cao Một trường lớn cũng chỉ một vài máy móc, còn những trường ít kinhphí thì khả năng để đầu tư một máy CNC thì rất khó khăn

Để tiếp cận được những công nghệ tiên tiến và giải quyết nhu cầu lao động

có đào tạo, cần có những giải pháp vừa mang tính kinh tế, vừa đáp ứng được vớinhu cầu học tập và giảng dạy của học viên và giáo viên

Tác giả và nhóm cộng tác đã chế tạo máy khắc Laser CNC để tham gia cuộcthi thiết bị dạy nghề tự làm của tỉnh Đồng Nai vào tháng 7 năm 2016, đạt giải ba[4]

Với mục tiêu tránh lãng phí, tích cực khai thác những thiết bị sẵn có củatrường để ứng dụng vào giảng dạy, với mô hình này một số học phần có thể ứngdụng như Công nghệ CNC, bảo trì máy công cụ CNC, trong đào tạo thực hànhngành Công nghệ chế tạo máy của trường

Tác giả đã tiếp tục soạn thảo một số bài học trong học phần công nghệ CNC

có thể ứng dụng mô hình máy khắc CNC vào giảng dạy các lệnh cơ bản CNC

Trước đây khi dạy học phần Công nghệ CNC học sinh chủ yếu là học lýthuyết cộng thêm với phần mềm ảo trên máy tính để học các lệnh CNC Với việcdạy học như vậy học sinh khó có thể tiếp cận nhanh chóng và tự tin có thể viết cáclệnh CNC khi học xong học phần Thống kê cho thấy số học sinh tự tin viết đượccác lệnh CNC để thực hiện chỉ khoảng 33% các lệnh sau khi học xong học phần.30% số học sinh có thể lập trình được một số lệnh, số còn lại chưa tự tin thực hiệnđược các lệnh trong học phần, giáo viên phải phù đạo thêm

Như vậy tỉ lệ học sinh có thể đáp ứng được mục tiêu của học phần là chưacao, để khắc phục được điều đó nội dung đề tài này sẽ làm sáng tỏ

Với đặc tính trực quan sinh động khi học trực tiếp trên máy khắc Laser CNCthực tế học sinh dễ dàng tiếp cận, dễ dàng ứng dụng các lệnh đã học để thao tácngay trên máy Tỉ lệ học sinh đã tự tin thực hiện các lệnh CNC trên máy là 100%

Với mục đích góp phần nâng cao chất lượng đào tạo học phần Công nghệ

CNC tác giả đã chọn đề tài: “Ứng dụng máy khắc Laser CNC vào giảng dạy các lệnh CNC cơ bản”.

II THỰC TRẠNG TRƯỚC KHI THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP CỦA ĐỀ TÀI

1 Thuận lợi

- Nhận thấy sự khó khăn trong đào tạo Công nghệ CNC, lãnh đạo Trường

đã cấp kinh phí để chế tạo máy khắc Laser CNC trong cuộc thi thiết bị dạy nghề tựlàm của Tỉnh Đồng Nai tháng 7 năm 2016

- Sau khi được lắng nghe ý kiến từ các chuyên gia trong cuộc thi thiết bị tựlàm, lãnh đạo trường đã động viên, khích lệ tiếp tục hoàn thiện mô hình và ứngdụng ngay vào công tác đào tạo các học phần liên quan trong năm học 2016 -2017

- Với sự hỗ trợ và những đóng góp quý báu từ lãnh đạo khoa Cơ khí, quýđồng nghiệp và học sinh ngành Chế tạo máy và Bảo trì sửa chữa máy công cụ, tácgiả có thể ứng dụng vào giảng dạy ngay trong năm học 2016-2017

- Hầu hết các vật tư thực hiện chế tạo và cải tiến mô hình đều rất thôngdụng, dễ dàng tìm kiếm thay thế khi gặp vấn đề trục trặc

- Mô hình nhỏ gọn có thể sử dụng để giảng dạy lý thuyết ngay trên phòng

Công nghệ CNC là công nghệ gia công chính xác, do đó quá trình thực hiện

mô hình có nhiều khó khăn, độ chính xác của các chi tiết khi gia công chưa cao

III NỘI DUNG ĐỀ TÀI

1 Cơ sở lý luận

Trong các giáo trình lý luận dạy học, tâm lý học của nhiều tác giả (1) quátrình hình thành kỹ năng cho người học được hình thành qua 05 giai đoạn:

- Giai đoạn bắt chước: Chỉ hành động theo mẫu;

- Giai đoạn làm được: Hiểu nhiệm vụ, quy trình làm việc nhưng còn có những sai

sót, thời gian hoàn thành chậm và đôi khi còn cần có sự chỉ dẫn.

- Giai đoạn làm chính xác: Làm việc theo quy trình, chính xác và hoàn thiện côngviệc nhanh chóng

- Giai đoạn hình thành kỹ xảo: Kỹ năng được tự động hoá, trên cơ sở đó hình thànhnên kỹ xảo

- Giai đoạn làm biến hóa Thể hiện khả năng di chuyển kỹ năng sang các tìnhhuống mới hoặc hình thành các kỹ năng phức tạp

Như vậy để hình thành một kỹ năng nào đó người học phải trải qua giai đoạntrên

Giai đoạn đầu tiên là giai đoạn bắt chước, vậy để bắt chước được cần điềukiện gì? Đó là hình ảnh, biểu tượng và vận động, vì vậy để nâng cao kỹ năng củangười học việc ứng dụng những mô hình thực tế là điều cần thiết

2 Cơ sở thực tiễn

Hiện nay để thực hiện giảng dạy các môn học chuyên ngành Cơ khí, Côngnghệ CNC ở trường khi dạy các lệnh CNC giáo viên thường dạy chủ yếu là lýthuyết sau đó mô phỏng trên máy tính cho học sinh quan sát, việc học như vậy đãdiễn ra nhiều năm qua, hầu hết học sinh sau khi học xong học phần đều chưa tự tinlập trình cho một chi tiết mà giáo viên giao ngẫu nhiên, điều này chứng tỏ rằngviệc học hầu như là lý thuyết trên lớp mà chưa được thực hành đã ảnh hưởng đếnkết quả đạt được của học viên

Việc kết hợp những hệ thống máy tính cũ của trường có các cấu hình tốithiểu hoạt động cùng với máy cũng là một trong những cơ sở mà tác giả đặt ra

Nội dung, biện pháp thực hiện các giải pháp của đề tài

Để ứng dụng máy khắc Lazer CNC vào giảng dạy các lệnh CNC cơ bản tácgiả đã thực hiện những nội dung sau:

- Giới thiệu về máy khắc Laser CNC, công dụng và thông số những khảnăng làm việc của máy Các lệnh có thể sử dụng trên máy khắc Laser CNC

- Tạo những ví dụ là những chi tiết cụ thể trên bản vẽ để người học vừa học

lý thuyết sau đó kiểm chứng thực tiễn trên máy, thực hiện phương pháp giảng dạytích hợp lý thuyết - thực hành song song

a) Giới thiệu về máy khắc lazer CNC

ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT :

Máy khắc Laser CNC là một dạng của máy công cụ CNC điều khiển hai trục baogồm trục X và trục Y, Laser được di chuyển theo tọa độ với tín hiệu được lập trìnhsẵn từ máy tính Máy khắc Laser gồm các bộ phận chính sau:

Cụm trục X: đóng vai trò làm cho LASER có khả năng di chuyển trong trục

X với chiều dài thiết kế là 620mm, hành trình làm việc là 400mm

Cụm trục X bao gồm hai trục trơn và gối đỡ Ø16 để đỡ các bộ phận Lasergiúp Laser có thể di chuyển trên trục cố định tạo thêm sự vững chắc, hai ổ bi trượtđược lắp trên bộ phận Laser để Laser có thể di chuyển một cách nhẹ nhàng.

Trục vít me M16*4 ren vuông giúp Laser có thể di chuyển theo bước nhỏnhất

Mô tơ bước: bước 1.80 giúp cho việc điều khiển Laser theo những bước nhỏ

Cụm trục Y:

Tương tự như cụm trục X trục Y cũng được thiết để để Laser có thể dichuyển theo trục Y với bước nhỏ chiều dài thiết kế là: 820mm, hành trình làm việc550mm

Cụm trục Y cũng gồm hai trục trơn và các gối đỡ Ø16 và 4 ổ bị trượt để đỡtoàn bộ trục X và laser

Trục vít me M16*4 ren vuông cũng giúp cho toàn bộ trục X và Laser dichuyển theo phương Y theo những bước nhỏ

 Hệ thống máy tính

Máy tính được các phần mềm như: phần mềm điều khiển chương trình giao tiếpgiữa máy tính và máy khắc Laser: phần mềm GRBL controller

Hình 4.1: Giao diện phần mềm điều khiển GRBL controller

Hình 4.2: Giao diện phần mềm điều khiển GRBL controller khi kiểm tra các thông số

`

Hình 4.3: Mô phỏng đường chạy dao trên phần mềm

Phần mềm GRBL controller là phần mềm mã nguồn mở được viết riêng cho Board điều khiển CNC Arduino.

Phần mềm hỗ trợ các lệnh

G00: Di chuyển nhanh không cắt gọt

G01: Nội suy đường thẳng

G02, G03: Nội suy cung tròn cùng chiều và ngược chiều kim đồng hồ

G54: Hệ tọa độ chuẩn ( chuẩn phôi)

Trong ví dụ này sẽ học được các lệnh như sau:

Lệnh G00, G54, G90, G01, G17, M03, M30, S, F

Ví dụ được thực hiện như sau:

Bước 1: Học sinh được giải thích các loại mã lệnh

Bước 2: Soạn thảo chương trình mẫu

Bước 3: Nhập chương trình vào máy để gia công

Bước 4: Khởi động máy và cho máy gia công

Bước 5: Giao việc cho học sinh tự làm

Bước 6: Học sinh tự kiểm chứng bằng cách nhập chương trình vào máy và chạythử

Bước 7: Kiểm tra lại và thay đổi thông số

Bước 8: Phát biểu lại ý nghĩa của các lệnh sau khi đã quan sát máy thực hiện giacông

Chương trình mẫu:

N5: G00 G54 G90 X-20 Y-20

N10 S450 M03 F250

N15 C0

Viết chương trình gia công nội suy đường tròn như hình bên dưới

Nội suy cung tròn theo R và theo I sử dụng G90, G92, G02, G03Nội suy cung tròn theo R

IV HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI

- Bằng việc thực hiện dạy học song song giữa lý thuyết và thực hành, vậnhành trực tiếp trên máy cho lớp 1309CTM số lượng 18 học sinh, học kỳ 1 năm học2016-2017 tác giả đã đạt được những mục tiêu sau:

- Mục tiêu về kiến thức: 100% học viên nêu được công dụng của các lệnhđược học,

- Mục tiêu về kỹ năng: 100% học sinh đều lập trình được các lệnh để giacông một chi tiết nào bất kỳ mà giáo viên giao ngẫu nhiên, vận hành được máy, kếtnối chương trình với máy tính

- Mục tiêu về thái độ: 100% tích cực học tập, chủ động suy nghĩ

Bên cạnh đó việc ứng dụng mô hình này vào giảng dạy đã kéo theo việctận dụng các máy tính có cấu hình thấp tại trường đã không còn sử dụng để giảngdạy, giúp trường tiết kiệm được một khoản kinh phí

Sử dụng kết hợp với những máy tính cũ với cấu hình tối thiểu đã lỗi thời

mà hiện nay nhà trường đã ít sử dụng để giảng dạy ngành Kỹ thuật máy tính và Vẽthiết kế trên máy tính

V ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG

Sử dụng mô hình dạy học gắn liền với thực tế là điều cần thiết, việc kết hợpgiữa lý thuyết và thực hành trên mô hình giúp cho quá trình nhận thức tri thứcđược nâng cao, kỹ năng nghề được cải thiện

Mô hình máy khắc Laser cộng với tài liệu biên soạn để dạy các lệnh CNC cơbản có thể ứng dụng vào giảng dạy các lệnh CNC cơ bản, giúp có thể phần nàonâng cao chất lượng đào tạo học phần Công nghệ CNC

Tuy đã cố gắng ứng dụng những mô hình có sẵn vào giảng dạy nhằm nângcao hiệu quả dạy và học tuy nhiên, mô hình máy khắc Laser CNC với những hạnchế về số lượng trục nên không thể gia công các chi tiết với mô hình 3D, nên tácgiả chưa đưa được nhiều lệnh vào trong giảng dạy

Qua nghiên cứu tác giả đề xuất một số giải pháp sau:

- Nâng cấp máy khắc Laser CNC thành máy phay CNC 3 trục, để có thể đàotạo thêm nhiều lệnh khác, nâng công suất của máy, hoàn thiện mô hình sao cho cóthể tích hợp thêm được các môn học liên quan CNC khác

- Cấp kinh phí biên soạn giáo trình bài giảng để giảng dạy học phần côngnghệ CNC có ứng dụng thực tế, học sinh có thể thao tác trực tiếp trên mô hình Kếthợp giữa lý thuyết và hình ảnh minh họa trực quan

VI TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Văn Bính, Trần Sinh Thành, Nguyễn Văn Khôi, Phương pháp dạyhọc kỹ thuật công nghiệp, Nhà xuất bản giáo dục Hà Nội, năm 2004

2 Nguyễn Văn Kỳ, Phương pháp dạy học tích cực, Nhà xuất bản giáo dục

Hà Nội, 2000

3 Nguyễn Thụy Ai, Phương pháp dạy học kỹ thuật, ĐHSPKT, 2000

4 Quyết định khen thưởng các mô hình dạy học tại cuộc thi Thiết bị dạynghề tự làm, tỉnh Đồng Nai năm 2016

NGƯỜI THỰC HIỆN (Ký tên và ghi rõ họ tên)

Phạm Đức Thắng

Đồng Nai , ngày tháng năm 2017

PHIẾU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Năm học: 2016 - 2017

Tên sáng kiến kinh nghiệm: ỨNG DỤNG MÁY KHẮC LASER CNC VÀO

GIẢNG DẠY CÁC LỆNH CNC CƠ BẢN

Họ và tên tác giả: Phạm Đức Thắng Đơn vị (Tổ): Khoa cơ khí

Lĩnh vực:

Quản lý giáo dục  Phương pháp dạy học bộ môn: Phương pháp giáo dục  Lĩnh vực khác: 

1 Tính mới

- Có giải pháp hoàn toàn mới 

- Có giải pháp cải tiến, đổi mới từ giải pháp đã có 

2 Hiệu quả

- Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng trong toàn ngành có hiệu quả cao 

- Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai ápdụng trong toàn ngành có hiệu quả cao 

- Hoàn toàn mới và đã triển khai áp dụng tại đơn vị có hiệu quả cao 

- Có tính cải tiến hoặc đổi mới từ những giải pháp đã có và đã triển khai ápdụng tại đơn vị có hiệu quả 

3 Khả năng áp dụng

- Cung cấp được các luận cứ khoa học cho việc hoạch định đường lối, chính

XÁC NHẬN CỦA TỔ CHUYÊN MÔN

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ

(Ký tên, ghi rõ họ tên và đóng dấu)

HìnhTác giả tham gia Hội thi Thiết bị dạy nghề tự làm,

tỉnh Đồng Nai năm 2016