Trong phong trào sinh viên nghiên cứu khoa học 2016, nhóm sinh viên khoa Điện - Điện tử đã được giao đề tài “Nghiên cứu, xây dựng được hệ điều khiển cho máy công cụ điều khiển số CNC”. Nhóm gồm: Nguyễn Đình Hinh lớp Trang bị Điện trong CN& GTVT K54 (trưởng nhóm) và các thành viên: Thái Doãn Hạnh, Lê Xuân Sự, Phạm Quang Trung (lớp Trang bị Điện trong CN& GTVT K54) Nguyễn Anh Quân (lớp Trang bị Điện trong CN& GTVT K53).
Đề tài xuất phát từ ý tưởng tăng cường kiến thức và kỹ năng về máy CNC của sinh viên khối Điện tử và Cơ khí trong Trường. Trong nội dung chương trình học, sinh viên ngành Điện - Điện tử có được học về cấu trúc và hoạt động máy CNC. Nhà trường cũng trang bị các máy CNC 3 trục và 5 trục đáp ứng nhu cầu thực hành của sinh viên. Tuy nhiên, đây là các máy thương mại với giá thành rất cao, vì vậy, sinh viên không có điều kiện được tìm hiểu, can thiệp vào cấu trúc hệ thống điều khiển của máy. Hơn nữa, cấu trúc phức tạp gây khó khăn cho sinh viên trong quá trình tìm hiểu máy.
Đối với sinh viên khối ngành cơ khí, gia công trên máy CNC cũng là một nội dung có trong chương trình học. Nhưng với số lượng máy có hạn và chi phí cho 1 giờ vận hành máy quá cao, sinh viên khó có điều kiện được thực tập thường xuyên trên máy. Vì vậy, rất cần có những máy CNC giá thành thấp, cấu trúc đơn giản nhưng vẫn đầy đủ tính năng và có khả năng gia công chính xác các chi tiết cơ khí, đáp ứng nhu cầu học tập của sinh viên.
Trên thị trường có bán những máy phay CNC cỡ nhỏ. Tuy nhiên, cấu trúc máy không đủ cứng vững, kích thước không đảm bảo và phần mềm điều khiển không đủ linh hoạt, không đáp ứng được yêu cầu làm công cụ tìm hiểu và nghiên cứu cho sinh viên.
Trước những vấn đề đặt ra, nhóm sinh viên đã định hướng nghiên cứu các giải pháp điều khiển cho máy CNC, và xây dựng máy CNC - gồm cả phần điện và cơ khí - phù hợp nhu cầu học tập và thực hành của sinh viên.
Nội dung đề tài tập trung nghiên cứu các giải pháp điều khiển máy công cụ CNC, lựa chọn giải pháp phù hợp nhất. Trên cơ sở đó, thiết kế phần điện điều khiển cho máy. Phần cơ khí cũng phải được xây dựng đảm bảo kích thước, độ chính xác và độ cứng vững của máy.
Sau thời gian thực hiện đề tài từ 9/2015, nhóm sinh viên đã lựa chọn và thiết kế phần điều khiển của máy trên cơ sở ứng dụng phần mềm thương mại Match 3. Đây là phần mềm chuyên cho điều khiển máy CNC. Phần mềm có khả năng điều khiển linh hoạt, phối hợp với nhiều cấu trúc phần cứng khác nhau, có đầy đủ các tính năng và có khả năng được toàn bộ các lệnh Gcode (bộ lệnh chuyên dụng để điều khiển CNC), phân tích lệnh và điều khiển chuyển động các trục chuyển động đúng theo lập trình để tạo nên các quỹ đạo gia công phức tạp. Các tính năng cần thiết của máy CNC cũng được đảm bảo như khả năng chuẩn trục, giới hạn trục, giới hạn vận tốc và gia tốc....
Về cơ khí, kết cấu đã xây dựng đảm bảo được độ cứng vững, khả năng gia công chính xác và lực cắt đủ lớn để gia công các chi tiết bằng vật liệu thường sử dụng trong gia công CNC như nhôm, kim loại màu hoặc nhưa. Khoảng chạy dao lên tới 400x400x150 mm của máy cho phép gia công những chi tiết lớn. Kích thước máy lớn, căn chỉnh chính xác hệ trục là thách thức lớn mà sinh viên khoa Điện đã vượt qua được. Các thiết bị phụ trợ cho quá trình gia công như hệ thống làm mát động cơ chính, làm mát dao, hệ thống chiếu sáng cũng được trang bị đầy đủ
Với sự cố gắng nỗ lực của cả nhóm, máy đã hoạt động tốt, đảm bảo các tính năng thiết kế và gia công được các chi tiết đạt yêu cầu về độ chính xác và khả năng gia công. Máy đã được thử nghiệm gia công nhiều lần bởi các thành viên trong nhóm và các sinh viên quan tâm. Máy đã được sử dụng để gia công các chi tiết phục vụ các đề tài nghiên cứu khoa học của giảng viên và sinh viên khoa Điện & Cơ khí.
Đề tài “Nghiên cứu, xây dựng được hệ điều khiển cho máy công cụ điều khiển số CNC” được chọn để tham dự giải thưởng “Sinh viên nghiên cứu khoa học 2016” do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức. Hội đồng NCKHSV cấp Bộ đã đánh giá rất cao tính thực tiễn của đề tài và không nằm ngoài dự đoán, đề tài đã đạt giải Nhất.
Thành công của đề tài đã giúp sinh viên có thêm kinh nghiệm và động lực trong học tập và nghiên cứu khoa học. Sản phẩm của đề tài: Máy phay CNC 3 trục là công cụ học tập tốt đáp ứng nhu cầu tìm hiểu cấu trúc hoạt động máy CNC của sinh viên ngành Điện cũng như yêu cầu về thực hành của sinh viên ngành Cơ khí. Hy vọng kết quả của đề tài sẽ được nhân rộng, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo sinh viên.
Nguyễn Văn Nghĩa
Thứ trưởng Bộ GD&ĐT Phạm Mạnh Hùng trao Giấy khen cho các thành viên tham gia đề tài “Nghiên cứu, xây dựng được hệ điều khiển cho máy công cụ điều khiển số CNC”
Các thành viên đề tài “Nghiên cứu, xây dựng được hệ điều khiển cho máy công cụ điều khiển số CNC” bảo vệ trước Hội đồng
