Khoa học và kỹ thuật thế giới đang trong kỷ nguyên của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, trong đó kỹ thuật số được ứng dụng trong mọi hoạt động sản xuất kinh doanh. Công nghệ CNC (Computer Numerical Control: điều khiển bằng máy tính) đã và đang ngày càng được ứng dụng sâu rộng trong ngành sản xuất nói chung. Tại Việt Nam công nghệ CNC đã xâm nhập trong tất cả các ngành sản xuất như thủ công mỹ nghệ, trang sức, điêu khắc…Nắm bắt được xu hướng đó, nhóm sinh viên K55 gồm Trần Duy Hậu và Đinh Văn Ninh đã ấp ủ ước mơ nghiên cứu và chế tạo một máy phay CNC phục vụ cho đào tạo và ngành điêu khắc. Được sự hướng dẫn tận tình của TS. Đoàn Yên Thế và sự hỗ trợ của Trung tâm khoa học và công nghệ Cơ học – Máy thủy lợi cả về cơ sở vật chất và kinh phí, cùng với sự nỗ lực của bản thân ước mơ nghiên cứu chế tạo một CNC 3 trục phục vụ cho ngành điêu khắc đã thành hiện thực.
Với niềm đam mê lớn dành cho khoa học lại được sự hỗ trợ nhiệt tình từ thầy hướng dẫn và các Thầy/Cô trong khoa từ vốn kiến thức cơ bản về vật liệu, về máy và thiết bị lĩnh hội được trên giảng đường, nhóm nghiên cứu đã say mê tìm tòi từ khâu thiết kế, tính toán và chế tạo. Khởi đầu đề tài với bao nhiều khó khăn, mặc dù lý thuyết đã được học hết nhưng việc vận dụng để áp dụng vào giải quyết một vấn đề cụ thể cũng cần cũng cần rất nhiều sự sáng tạo và linh hoạt để có thể tạo ra một sản phẩn tối ưu. Để vượt qua những khó khăn thử thách này, nhóm sinh viên nghiên cứu có rất nhiều hôm phải làm liên tục từ 12 đến 14 tiếng dưới Xưởng thực hành cơ khí của Trung tâm khoa học và công nghệ Cơ học – Máy thủy lợi để xử lý những vấn đề phát sinh trong quá trình thiết kế và chế tạo. Sau gần một năm kiên trì, những vấn đề phát sinh cần phải xử lý cũng dần có lời giải.
Phương án vật liệu, máy chủ yếu được sử dụng vật liệu là nhôm hợp kim cho khả năng chịu lực tốt mà không quá nặng. Phương án truyền động được sử dụng hệ thống vit me đai ốc bi là hệ truyền động đảm bảo độ chính xác và ổn định rất cao đảm bảo cho độ chính xác gia công. Phương án điều khiển, các động cơ và chuyển động của máy được điều khiển thông qua ứng dụng của phần mềm điều khiển Mach 3. Từ máy tính các thông số được nhập vào phần mềm điều khiển, dữ liệu sau đó được chuyển sang bộ điều khiển máy CNC và được truyền đến các hệ dẫn động để thực hiện các chuyển động phức tạp theo yêu cầu của sản phẩm. Chương trình đưa vào có thể được lập trình từ các phần mềm Master Cam, SolidCam, NX… bằng thao tác thuận tiện và đơn giản. Với phương án điều khiển này chuyển động chạy dao có thể chạy trên những biên dạng 2D, biên dạng 3D và biên dạng phức tạp dảm bảo có thể tạo hình được những sản phẩm có biên dạng phức tạp phù hợp với công năng của của máy là chế tạo các sản phẩm điêu khắc, mỹ nghệ. Phương án kết nối với máy tính cho phép đưa các chương trình lập trình gia công (CAM) vào để chạy sẽ giảm thiểu thời gian lập trình gia công, giải pháp này cũng phù hợp với xu hướng giải pháp công nghệ hiện nay về điều khiển gia công.
Hình 3 – Giao diện điều khiển
Chuyển động của trục OX và OZ được thực hiện bởi động cơ bước SUMTOR 3A-1.2N.m; chuyển động của trục OY được thực hiện bởi động cơ bước SUMTOR 3A-1.8N.m. Động cơ trục chính có vận tốc 24.000vòng/phút công suất 1,5kW. Với công suất này máy phay CNC 3 trục có thể gia công được các loại vật liệu phi kim như nhựa, gỗ và các kim loại màu như nhôm và đồng, đó là những vật liệu cơ bản sử dụng trong các sản phẩm điêu khắc, mỹ nghệ. Hành trình máy 600x400x70 cho phép gia công những sản phẩm điêu khắc, mỹ nghệ tương đối phổ biến như bức tranh gỗ, bức tượng, v.v..
Hình 4- Quá trình gia công máy phay CNC 3 trục và sản phẩm
Hình 5 – Sản phẩm được gia công trên vật liệu nhựa
Với việc thực hiện thành công đề tài nghiên cứu khoa học “Nghiên cứu chế tạo máy CNC 3 trục sử dụng trong gia công các sản phẩm điêu khắc”, cảm nhận chung của nhóm là rất tự hào vì bản thân đã có thể sử dụng kiến thức đã học trên nhà trường để làm một sản phẩm thực tế và có tính ứng dụng cao. Thông qua đề tài sinh viên được học hỏi thêm rất nhiều kiến thức và kỹ năng, tạo ra môi trường học tập năng động và sáng tạo. Khi được hỏi về cảm nhận sau khi chế tạo thành công máy phay CNC 3 trục, sinh viên Nguyễn Văn Hậu, một trong những thành viên thực hiện đề tài cảm nhận “Trải qua rất nhiều khó khăn chúng em đã học hỏi được rất nhiều kiến thức và kỹ năng thực hành, đặc biệt là khả năng tự học và tìm hiểu, kỹ năng làm việc theo nhóm. Thông qua đề tài này em thấy nghiên cứu khoa học thực sự là sân chơi bổ ích cho mỗi sinh viên trưởng thành hơn rất nhiều đó là một hành trang rất tốt cho sự nghiệp của cá em khi ra trường”
Kết quả này khẳng định niềm đam mê khoa học với sinh viên khoa Cơ khí Đại học Thủy lợi là vô cùng to lớn, hứa hẹn nhiều triển vọng và thành công hơn nữa trong tương lai từ những thế hệ tiếp nối. Các bạn sinh viên khoa Cơ khí hãy cùng tự hào với những truyền thống mà thế hệ trước đã vun đắp và cùng phát huy để khoa Cơ khí Đại học Thủy Lợi ngày càng phát triển, vững mạnh.