Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật cad cam trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu chính xác

Với phần mềm CAM, các quỹ đạo dụng cụ sẽ được tính toán và tạo lập một cách tự động, qúa trình gia công sẽ được mô phỏng trên máy tính giúp kỹ thuật viên có thể kiểm tra được các va chạm

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS TĂNG HUY

HÀ NỘI - 2007

LỜI CẢM ƠN

Với tình cảm chân thành tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, trung tâm đào tạo sau đại học, Khoa cơ khí trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và các thầy cô giáo đã tham gia giảng dạy và hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu

Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Tăng Huy đã tận tình

hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện để đi đến hoàn thành bản luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn tới bạn bè, đồng nghiệp đã tạo điều kiện, động viên giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này

Do trình độ và thời gian có hạn nên bản luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự góp ý của thầy cô và đồng nghiệp để bản luận văn được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2007

Trịnh Văn Long

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

CAD: Computer Aided-Design (Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính)

CAM: Computer Aided-Manufacturing (Gia công có sự trợ giúp của máy tính)

CNC: Computer Numerical Control (Điều khiển số có sự trợ giúp của máy tính)

CAE: Computer Aided Engineering (Trợ giúp kỹ thuật có sử dụng máy tính) RPT: Rapid Prototyping Tool (Công nghệ tạo mẫu nhanh)

PC: Profesional Computer (Máy tính cá nhân)

DNC: Direct Numerical Control (Điều khiển số trực tiếp)

FEM: the Finite Element Method (Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn) Cim: Computer Intergrated Manufacturing (Gia công tích hợp)

IGES: Intinitial Graphic Exchange Standard (Chuẩn trao đổi dữ liệu)

CAPP: Computer_Aided process Planning (Lập quy trình công nghệ có sự trợ giúp của máy tính)

NC: (Điều khiển số)

MCU: Machine Centrl Unit (Bộ điều khển máy)

DPU: Data Processing Unit (Bộ phận xử lý dữ liệu)

CLU: Controlled Loops Unit (Bộ phận điều khiể lặp)

PTP: Point – To – Point (Điều khiển kiểu điểm - điểm)

APT: Automatically Programmed Tools (Công cụ lập trình tự động)

CL: Cutter location data file (Dữ liệu về vị trí dao)

GT: Groop Technology (Công nghệ nhóm)

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 8

Chương 1 Đặc điểm của nền công nghiệp chế tạo khuôn mẫu 10 1.1 Đặc điểm của quy trình chế tạo khuôn mẫu theo công nghệ truyền thống 10

1.2 Đặc điểm của quy trình chế tạo khuôn mẫu theo công nghệ CAD/CAM-CNC 10

1.3 Đặc điểm của công nghệ sản xuất khuôn mẫu ở Việt Nam 11

Chương 2 Giới thiệu chung về các hệ thống CAD/CAM 13

2.1 Giới thiệu chung 13

2.1 Các định nghĩa về CAD, CAM và CAE 17

2.1.1 CAD 17

2.1.2 CAM 18

2.1.3 CAE 19

2.2 Các thành phần của hệ thống CAD/CAM/CAE 21

2.2.1 Phần cứng 22

2.2.2 Cấu trúc của phần cứng 22

2.2.3 Phần mềm 22

2.3 Các hệ thống mô hình hóa hình học 23

2.3.1 Hệ thống mô hình khung dây 24

2.3.2 Hệ thống mô hình hoá mặt 25

2.3.3 Hệ thống mô hình hoá khối rắn 25

2.3.4 Khả năng cuả mô hình hoá lắp ghép 26

2.4 Phân tích và mô hình hoá bằng phần tử hữu hạn 27

2.4.1 Giới thiệu về phân tích phần tử hữu hạn 28

2.4.2 Mô hình hoá phần tử hữu hạn 29

2.5 Tích hợp CAD và CAM 30

2.5.1 Giới thiệu sơ lược về chu kỳ sản xuất 30

2.5.2 Lập quy trình công nghệ 31

2.6 Điều khiển số NC 36

2.6.1 Giới thiệu 36

2.6.2 Cấu hình phần cứng của máy công cụ NC 37

2.6.3 Các hệ thống NC 38

2.6.4 NC/CNC/DNC 39

2.6.5 Các khái niệm cơ bản về lập trình chi tiết 40

2.7 Công nghệ nhóm 46

2.7.1 Giới thiệu 46

2.7.2 Ưu điểm của công nghệ nhóm 48

2.8 Kỹ thuật ảo 48

2.8.1 Định nghĩa về kỹ thuật ảo 50

2.8.2 Các ứng dụng của kỹ thuật ảo 50

Chương 3 Cơ sở thiết kế khuôn 54

3.1 Giới thiệu chung về khuôn mẫu tạo hình 54

3.2 Khuôn cho sản phẩm nhựa 54

3.3 Cấu tạo chung của một bộ khuôn ép nhựa 57

3.4 Nguyên lý hoạt động của các bộ phận trong bộ khuôn 59

3.4.1 Tấm kẹp trước 59

3.4.2 Tấm khuôn trước 59

3.4.3 Tấm khuôn sau 60

3.4.4 Tấm kẹp sau 60

3.4.5 Tấm đỡ 61

3.4.6 Khối đỡ 61

3.4.7 Tấm giữ 62

3.4.8 Tấm đẩy 62

3.4.9 Vòng định vị 63

3.4.10 Chốt dẫn hướng 63

3.4.11 Bạc dẫn hướng 63

3.4.12 Hệ thống chốt hồi 64

3.4.13 Chốt đẩy dùng để đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn khi mở 64

3.4.14 Bạc dẫn hướng chốt 65

3.4.15 Bạc cuống phun 65

3.5 Các kiểu hệ thống đẩy trong khuôn 65

3.5.1 Hệ thống đẩy dùng lưỡi đẩy 65

3.5.2 Hệ thống đẩy dùng ống đẩy 66

3.5.3 Hệ thống đẩy dùng tấm đẩy 67

3.5.4 Hệ thống đẩy dùng khí nén 67

3.6 Hệ thống làm nguội khuôn 68

3.6.1 Các phương pháp làm nguội 68

3.6.2 Thiết kế hệ thống kênh làm nguội 69

3.6.3 Thời gian làm nguội 76

3.7 Hệ thống dẫn nhựa 77

3.7.1 Cuống phun ( Sprue) 78

3.7.2 Các kênh dẫn ( runners ) 80

Chương 4 Sử dụng phần mềm Cimatron E trong thiết kế và gia công khuôn 100

4.1 Giới thiệu chung về Cimatron 100

4.2 Thiết kế và gia công khuôn cho cặp sản phẩm thân và nắp ổ cắm điện với sự trợ giúp của phần mềm Cimatron E 101

4.2.1 Tạo lập mô hình chi tiết 3D trong môi trường Part Design Wofkbench 101

4.2.3 Lắp ghép các chi tiết của ổ cắm trong môi trường Assembly Design workbench 104

4.2.4 Tạo lập bản vẽ kỹ thuật Drawing từ mô hình chi tiết 3D 106

4.2.5 Thiết kế khuôn cho sản phẩm trong môi trường Entering the Mold

Tooling Design Workbench của Cimatron E 106

4.3 Tạo lập chương trình gia công - Lập trình tự động cho các tấm Core và Cavity 122

Chương 5 Sử dụng phần mềm Moldflow để trợ giúp trong quá trình thiết kế khuôn 134

5.1 Giới thiệu về Moldflow 134

5.2 Làm việc với môi trường Molflow Adviser 135

5.2.1 Gọi một mô hình vào môi trường Molflow Adviser 135

5.2.2 Lựa chọn vật liệu nhựa để tạo hình sản phẩm 136

5.2.3 Phân tích mô hình để lựa chọn vị trí đặt đậu rót phù hợp 137

5.2.4 Phân tích quá trình rót nhựa 138

Phụ lục: Chương trình gia công CNC 143

KẾT LUẬN 158

KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 159

TÀI LIỆU THAM KHẢO 160

MỞ ĐẦU

Ngày nay, sản phẩm nhựa đang được phát triển rất mạnh mẽ, và được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực phục vụ cho đời sống của con người Công nghệ vật liệu đang khai thác thế mạnh và tiện ích của vật liệu Polymer, Composist cũng như các vật liệu nhựa khác nhằm tạo ra những sản phẩm, những chi tiết có khả năng thay thế cho các vật liệu đắt tiền, khó chế biến Những tính năng đặc biệt của vật liệu nhựa như: nhẹ, bền, rẻ, dễ chế biến … đang được các nhà kỹ thuật khai thác một cách triệt để Chúng ta có thể thấy rằng, các sản phẩm nhựa chiếm tỷ lệ rất lớn trong các dụng cụ sử dụng hàng ngày cũng như các thiết bị, công cụ sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau

Với những ưu việt mà vật liệu nhựa mang lại, các nhà kỹ thuật đang ngày càng tìm cách thay thế các chi tiết, dụng cụ đắt tiền bằng các sản phẩm nhựa có tính năng sử dụng tương tự nhưng giá rẻ hơn và dễ chế tạo hơn

Mặt khác công nghệ chế tạo các sản phẩm nhựa có chi phí thấp hơn và tạo ra được các sản phẩm có độ phức tạp cao hơn

Chu kỳ chế tạo các sản phẩm nhựa cũng nhanh hơn, không tốn các nguyên công gia công cơ như các sản phẩm bằng vật liệu thép

Để mang lại lợi nhuận cao, chất lượng sử dụng tốt, giá của sản phẩm rẻ, các nhà kỹ thuật cũng như các nhà sản xuất đang tìm cách nâng cao năng suất, tìm tòi nhiều loại vật liệu nhựa mới có tính năng sử dụng tốt, dễ chế biến Một trong những biện pháp nhằm đem lại những mục đích trên là có sự kết hợp của nhiều lĩnh vực công nghệ như: công nghệ vật liệu, công nghệ tạo mẫu nhanh, công nghệ khuôn mẫu, công nghệ máy tính

Công nghệ khuôn mẫu đã được ứng dụng vào Việt Nam trong nhiều năm trở lại đây, và đang phát triển rất mạnh mẽ trong các cơ sở sản xuất cũng như trong các viện, các trường đại học

Vấn đề đầu tư trang thiết bị, công nghệ cũng được đặt trong những vấn đề then chốt cho công nghệ chế tạo khuôn như các máy CNC, các phần mềm CAD/CAM,

Việc ứng dụng công nghệ thông tin cho quá trình phát triển sản xuất là rất cần thiết Khả năng hỗ trợ mạnh mẽ của máy tính trong việc thiết kế, chế tạo khuôn

đã và đang được ứng dụng rất rộng rãi trong tất cả các công đoạn chế tạo nhằm tạo

ra những sản phẩm phức tạp, độ chính xác cao và rút ngắn thời gian sản xuất

Khả năng sử dụng công nghệ RPT trong công nghệ khuôn mẫu cũng là một thế mạnh đối với các nhà sản xuất nhằm đưa ra các mẫu mới một cách nhanh chóng

mà không cần phải chế tạo khuôn hoặc các công đoạn gia công cắt gọt

Chương 1 Đặc điểm của nền công nghiệp chế tạo khuôn

mẫu 1.1 Đặc điểm của quy trình chế tạo khuôn mẫu theo công nghệ truyền thống

Theo công nghệ này các chi tiết được thiết kế trên các bản vẽ kỹ thuật

Mẫu sản phẩm được làm thủ công rất khó chính xác

Quy trình công nghệ được các kỹ thuật viên vạch ra trong các tài liệu sản xuất, các hồ sơ kỹ thuật

Quá trình gia công được thực hiện trên các máy công cụ truyền thống

Nhược điểm:

Khó đạt được độ chính xác gia công

Thời gian tạo mẫu sản phẩm lâu, không chính xác

Gặp nhiều khó khăn trong quá trình thiết kế, gia công các chi tiết phức tạp Tốn nhiều thời gian trong việc chỉnh sửa bản thiết kế cũng như xử lý các lỗi thiết kế sau khi gia công

Quy trình sửa chữa lòng vòng, mất nhiều thời gian do có sự rời rạc giữa các khâu trong quá trình sản xuất

Yêu cầu bậc thợ có tay nghề cao

Thời gian lắp ghép khuôn cũng như chỉnh sửa khuôn tốn nhiều thời gian

1.2 Đặc điểm của quy trình chế tạo khuôn mẫu theo công nghệ CAD/CAM-CNC

Với sự trợ giúp của công nghệ CAD/CAM-CNC các nhà sản xuất có thể chế tạo được các loại khuôn cho các chi tiết phức tạp, có độ chính xác cao

Theo công nghệ này, các chi tiết, các bề mặt cũng như các mô hình cần tách khuôn sẽ được thiết kế trên các hệ thống CAD Các hệ thống CAD có khả năng đáp ứng được vấn đề này như: SolidWorks, Inventor, CADmold,

Một phần mềm CAE sẽ là công cụ hỗ trợ rất mạnh mẽ trong việc tính toán, phân tích các yếu tố cần thiết cho việc tách khuôn như độ co ngót, khả năng điền

đầy của vật liệu, nhiệt độ khuôn, độ bền của sản phẩm, phân tích hệ thống làm mát trong khuôn, Có rất nhiều phần mềm CAE trợ giúp kỹ thuật cho việc phân tích này như: Moldflow, Moldex3D, Ansys, Adam,

Các dữ liệu CAD này sẽ được sử dụng để tạo lập các quỹ đạo đường cắt trên máy tính trong các phần mềm CAM như MasterCAM, EdgCAM, SurfCAM, Với phần mềm CAM, các quỹ đạo dụng cụ sẽ được tính toán và tạo lập một cách tự động, qúa trình gia công sẽ được mô phỏng trên máy tính giúp kỹ thuật viên có thể kiểm tra được các va chạm giữa dao và chi tiết trong quá trình gia công cũng như việc lựa chọn chế độ cắt tối ưu để tạo ra các sản phẩm có độ chính xác, độ bóng cần thiết

Sử dụng các phần mềm tích hợp CAD/CAM/CAE sẽ rất tiện lợi trong việc quản lý dữ liệu, giảm thời gian thiết kế, thời gian chỉnh sửa cũng như giảm được chi phí đầu tư cho các phầm mềm trợ giúp

Quá trình gia công thực tế trên các máy CNC sẽ được thực hiện khi có lệnh điều khiển trực tiếp từ phần mềm CAM hoặc từ dữ liệu của phầm mềm CAM thông qua công cụ Post-Processor để đưa ra các câu lệnh điều khiển máy CNC từ dữ liệu

đồ hoạ

Các máy CNC có trang bị máy PC sẽ mở rộng khả năng quản lý quá trình gia công và khả năng lưu trữ chương trình gia công cũng như các dữ liệu về dao, máy, các thư viện,

1.3 Đặc điểm của công nghệ sản xuất khuôn mẫu ở Việt Nam

Có thể thấy được các thiết bị, đồ dùng, cũng như các công cụ sản xuất làm từ sản phẩm nhựa có mặt ở hầu hết các lĩnh vực của đời sống xã hội

Với nhu cầu ngày càng tăng các sản phẩm nhựa về kiểu dáng và hình thức cũng như độ phức tạp của sản phẩm, ngành công nghiệp sản xuất khuôn mẫu cũng đang phát triển mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu của thị trường trong nước và quốc tế

Qua khảo sát thị trường sản xuất khuôn mẫu trong nước, có thể nhận thấy rằng thị trường sản xuất khuôn mẫu cũng đang rất sôi động và đang phát triển theo

hướng CAD/CAM/CNC như công ty nhựa Hà Nội, kim khí Thăng Long, viện máy IMI, Các doanh nghiệp tư nhân cũng đã đầu tư rất mạnh trong lĩnh vực này

Song song với sự phát triển đó, nhiều nhà cung cấp đã đặt văn phòng đại diện hoặc đầu tư vào Việt Nam để cung cấp các giải pháp về CAD/CAM-CNC như Việt CAD, công ty Thiên tử, công ty Antong, Bach Khoa Mechatronics,

Đã có những hướng nghiên cứu, ứng dụng để tận dụng được thời gian phun nhựa, giảm lượng nhựa phế thải, giúp cho hệ thống phun được liên tục như sử dụng

hệ thống dẫn nóng (hot runer)

Cũng đã có các công ty phát triển theo hướng cung cấp toàn bộ các loại vỏ khuôn tiêu chuẩn cho các công ty sản suất khuôn mẫu khác nhằm rút ngắn thời gian sản xuất khuôn, nhanh chóng đưa các bộ khuôn mẫu vào sản xuất ra sản phẩm

Tuy nhiên, cũng còn rất hạn chế ở cả vấn đề công nghệ và con người

Các công ty sản xuất vẫn còn thiếu những máy móc thiết bị cao như: máy CNC nhiều trục, máy tạo mẫu nhanh, các phần mềm tích hợp, máy Scan 3D,

Vấn đề con người trong vận hành, điều khiển, các thiết bị công nghệ cao cũng như việc tiếp cận với các phần mềm tích hợp còn rất hạn chế và không được đào tạo một cách bài bản

Do đó, chưa thể chế tạo được những bộ khuôn đòi hỏi độ phức tạp, độ bền cao Chu kỳ sản xuất một bộ khuôn còn tốn nhiều thời gian Hầu hết những bộ khuôn này đều được đặt sản xuất tại nước ngoài như Trung Quốc, Nhật Bản,

Trong tài liệu này tác giả mạnh dạn đưa ra một giả pháp CNC cho việc thiết kế, chế tạo khuôn mẫu theo hướng sử dụng công cụ máy tính trong hầu hết các bước của quá trình thiết kế, chế tạo

CAD/CAM/CAE-Chương 2 Giới thiệu chung về các hệ thống CAD/CAM

2.1 Giới thiệu chung

Công nghiệp ngày nay không thể tồn tại với sự cạnh tranh trên toàn thế giới trừ khi họ đưa ra các sản phẩm mới có chất lượng tốt hơn, giá cả thấp hơn và thời gian chế tạo ngắn hơn Vì vậy, họ phải cố gắng sử dụng khả năng bộ nhớ lớn, tốc độ

xử lý nhanh và khả năng giao diện đồ hoạ dễ sử dụng của máy tính để tự động hoá

và phải kết hợp với các công việc sản xuất hoặc kỹ thuật riêng rẽ không hiệu quả khác Như vậy sẽ làm giảm thời gian và giá thành của sản phẩm

Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính (CAD), gia công có sự trợ giúp của máy tính (CAM), và trợ giúp kỹ thuật (CAE) là các kỹ thuật sử dụng cho mục đích trên trong chu kỳ sản xuất Vì vậy để hiểu được vai trò của CAD, CAM, CAE, chúng ta cần xem xét các hoạt động và chức năng khác nhau phải được hoàn thành trong thiết kế và chế tạo một sản phẩm Các hoạt động và chức năng đó được nói đến như

là chu kỳ sản xuất Chu kỳ đó được miêu tả trong sơ đồ sau

Như vậy chu kỳ sản xuất bao gồm hai phần chính

- Quá trình thiết kế

- Quá trình gia công

Quá trình thiết kế bắt đầu từ nhu cầu của khách hàng Quá trình gia công bắt đầu từ các đặc tính thiết kế

Các hoạt động trong quá trình thiết kế có thể được chia làm hai phần lớn là tổng hợp và phân tích

Quá trình tổng hợp bao gồm các hoạt động như: nhận biết sự cần thiết của thiết kế, biểu diễn các đặc tính của thiết kế, nghiên cứu tính khả thi của các thông tin của thiết kế có liên quan và thiết kế dựa trên các khái niệm

Một khi bản thiết kế được phát triển, quá trình phân tích được bắt đầu với việc phân tích và tối ưu hoá bản thiết kế như: di chuyển các chi tiết không cần thiết, giảm bớt các kích thước, chấp nhận và sử dụng sự cân đối hình học Tuỳ thuộc vào các đặc tính sử dụng của sản phẩm mà quá trình phân tích có thể tập trung vào các vấn đề chính như: phân tích ứng suất để kiểm tra bền của sản phẩm, việc phân tích kiểm tra tác động để kiểm tra va chạm giữa các chi tiết trong quá trình lắp ghép

Một khi bản thiết kế đã được hoàn thành, sau khi tối ưu hoá hoặc cân đối một

số độ chính xác, giai đoạn thiết kế bắt đầu Công việc chế tạo mẫu cũng có thể được tiến hành Ngày nay công nghệ chế tạo mẫu không còn là vấn đề khó khăn đối với

kỹ thuật nhờ công nghệ tạo mẫu nhanh Công nghệ tạo mẫu nhanh xây dựng nên các mẫu bằng việc xếp các lớp vật liệu mẫu từ đáy tới đỉnh Vì vậy phương pháp tạo mẫu nhanh có thể xây dựng nên các mẫu trực tiếp từ dữ liệu CAD của bản thiết kế

Nếu đánh giá bản thiết kế trên mẫu nhanh chỉ định mà chưa đạt yêu cầu, quá trình được lặp lại với bản thiết kế mới Khi đánh giá bản thiết kế đạt yêu cầu, tài liệu thiết kế được chỉnh lý

Theo công nghệ truyền thống, tài liệu thiết kế dưới dạng bản vẽ kỹ thuật sẽ được đưa đến nơi sản xuất

Theo công nghệ CAD/CAM, quá trình gia công cũng bắt đầu với việc lập kế hoạch sản xuất, sử dụng dữ liệu bản vẽ từ quá trình thiết kế và kết thúc với sản xuất thực tế Lập kế hoạch sản xuất cũng bao gồm các công đoạn như lập quy trình công nghệ, chọn máy, chọn vật liệu, lập chương trình gia công, thiết kế đồ gá Mối quan

hệ giữa lập qui trình công nghệ và quá trình sản xuất tương tự nhau và đó là tổng hợp của quá trình thiết kế và gia công, đòi hỏi phải có kinh nghiệm và độ chính xác

Một khi lập qui trình công nghệ được hoàn tất, sản phẩm được sản xuất và được kiểm tra theo các yêu cầu chất lượng

Các chi tiết đã qua quá trình kiểm tra chất lượng sẽ được lắp ghép, kiểm tra chức năng, đóng gói, dán nhãn và chở tới khách hàng

Trong quá trình tổng hợp người thiết kế phải lựa chọn tốt thông tin về thiết

kế có liên quan để nghiên cứu tính khả thi bằng cách sử dụng định dạng dữ liệu và việc sủ dụng cataloge để có thể điều khiển được thông tin về chất lượng của sản phẩm Chúng ta cũng không dễ dàng hình dung được cách sử dụng máy tính trong quá trình thiết kế vì máy tính chưa phải là công cụ mạnh cho quá trình thiết kế, tạo lập thông minh Mô hình hoá tham số hoặc khả năng lập trình Macro của hệ thống Computer-Aided-Drafting, hoặc mô hình hoá hình học có thể sử dụng trong công việc thiết kế là các đặc trưng của phần mềm CAD

Chúng ta có thể sử dụng máy tính trong quá trình phân tích ban đầu của quá trình thiết kế Thực tế, nhiều phần mềm có thể sử dụng trong việc phân tích, kiểm tra, phân tích động học những phần mềm này được gọi là CAE

Vấn đề đặt ra với phần mềm CAE là việc cung cấp mô hình phân tích Sẽ không có vấn đề gì nếu mô hình phân tích được thực hiện tự động dựa trên khái niệm thiết kế Tuy nhiên, mô hình phân tích không giống với việc thiết kế khái niệm nhưng được thực hiện bằng cách giảm bớt các kích thước Mức độ thích hợp của phần giảm đi là khác nhau, nó phụ thuộc vào yêu cầu phân tích và độ chính xác Vì vậy rất khó để có thể tự động hoá quá trình giảm đi này, theo đó các mô hình phân tích thường được tạo lập tách biệt nhau Đó là cách làm thông dụng để tạo lập hình dạng lý thuyết của mô hình thiết kế bằng việc sử dụng một hệ thống vẽ có sự trợ giúp của máy tính hoặc một hệ thống mô hình hoá hình học hoặc đôi khi sử dụng khả năng xây dựng bên trong của các gói phần mềm phân tích Các gói phần mềm CAE thường cần đến cấu trúc được thể hiện bởi việc bố trí các lưới liên kết bên trong và được máy tính quản lý thành các vùng dữ liệu Nếu gói phần mềm phân tích được sử dụng có khả năng tạo lập các lưới này một cách tự động, phần mềm đó

sẽ cần thiết để tạo lập hình dạng đường bao Tuy nhiên các lưới cũng phải được tạo

lập bởi người sử dụng hoặc tự động bởi phần mềm Việc tạo ra các lưới này được gọi là mô hình phần tử hữu hạn Mô hình phần tử hữu hạn cũng bao gồm các điều kiện biên xác định và các điều kiện bên ngoài

Nếu chúng ta cần một mẫu thiết kế, chúng ta có thể tạo ra một mẫu thiết kế được sử dụng bởi các gói phần mềm được kết nối với một máy tạo mẫu nhanh Các gói phần mềm này cũng được gọi là CAM Dĩ nhiên hình dạng mẫu tạo ra với công nghệ cao trong một loại dữ liệu tương ứng với hình dạng được tạo lập bởi mô hình hoá hình học Thậm chí có thể làm tốt hơn bằng cách tạo mẫu nhanh ảo, thường được gọi là digital mock-up, mẫu nhanh ảo cũng cung cấp cho chúng ta các thông tin tương tự như mẫu thực khi các công cụ phân tích được sử dụng trong quá trình tạo mẫu trở nên đủ mạnh Vì vậy các mẫu nhanh ảo sẽ có khuynh hướng thay thế các mẫu thực

Phần cuối cùng của quá trình thiết kế là tạo hồ sơ thiết kế Các hệ thống máy tính có khả năng lưu trữ và quản lý hồ sơ thiết kế

Công nghệ máy tính cũng được sử dụng trong quá trình gia công Quá trình gia công bao gồm các hoạt động của việc lập kế hoạch sản xuất, thiết kế và chuẩn bị dao cụ, vật liệu, lập trình NC, điều khiển máy CNC, điều khiển chất lượng và đóng gói Các gói phần mềm này được gọi là CAM

2.1 Các định nghĩa về CAD, CAM và CAE

2.1.1 CAD

Là thuật ngữ viết tắt của Computer-Aided Design

Là kỹ thuật liên quan đến việc sử dụng các hệ thống máy tính để trợ giúp trong việc tạo lập, hiệu chỉnh, phân tích và tối ưư hoá một bản thiết kế

Vì vậy bất kỳ chương trình máy tính nào như là đồ hoạ máy tính và một chương trình ứng dụng các chức năng dễ lập trình trong quá trình thiết kế được gọi

là CAD

Các công cụ CAD có thể thay đổi từ các công cụ hình học để điều khiển hình dạng đến việc tạo các chương trình ứng dụng theo yêu cầu của khách hàng, cũng như việc phân tích và tối ưu hoá

Các công cụ này bao gồm việc phân tích dung sai, tính khối lượng, mô hình phần tử hữu hạn và hiển thị kết quả phân tích

Các vai trò cơ bản nhất của CAD có thể được nói đến như: thiết kế, mô hình hoá hình học, thiết kế chi tiết máy, tạo bản vẽ sơ đồ mạch điện, kiến trúc,

Mặt khác các đối tượng hình học được tạo lập bởi các hệ thống CAD có thể được sử dụng như là cơ sở để hình thành nên các chức năng khác trong các hệ thống CAE và CAM Đây là một trong những lợi ích lớn nhất của CAD vì nó có thể lưu trữ và định nghĩa lại mỗi khi cần thiết

2.1.2 CAM

Là thuật ngữ viết tắt của Computer-Aded Manufacturing

Là công nghệ liên quan đến việc sử dụng các hệ thống máy tính để lập kế hoạch, quản lý và điều khiển các hoạt động sản xuất thông qua giao diện trực tiếp hoặc gián tiếp của máy tính với các thiết bị sản xuất của nhà máy

Một trong những phạm vi ứng dụng thành công nhất của CAM là điều khiển

Chức năng quan trọng khác của CAM là lập trình rô bốt để có thể làm việc trong các dây truyền sản xuất, lựa chọn và định vị dao cụ, phôi cho các máy NC Ngoài ra các rô bốt còn có thể thực hiện được các công việc khác như: hàn hoặc lắp ghép hoặc di chuyển các chi tiết

Lập kế hoạch sản xuất cũng là mục đích của việc tự động hoá có sự trợ giúp của máy tính Lập kế hoạch sản xuất có khả năng xác định một cách tuần tự và chi tiết các bước sản xuất cần thiết để tạo ra một bộ phận chi tiết từ lúc bắt đầu đến lúc kết thúc Thậm chí việc lập kế hoạch sản xuất một cách tự động và đầy đủ là có thể

thực hiện được và có thể được tạo lập nếu kế hoạch sản suất cho một chi tiết tương

tự đã có

Để thực hiện mục đích này, công nghệ nhóm đã được phát triển để tổng hợp các chi tiết tương tự nhau thành một họ, nhóm Các chi tiết được phân loại tương tự nhau nếu chúng có các đặc tính gia công chung như: rãnh, hốc, lỗ, Do đó để phát hiện một cách tự động sự giống nhau giữa các chi tiết, định dạng dữ liệu CAD phải chứa đựng các thông tin về các đặc tính đó Công việc này được thực hiện thành công bởi việc sử dụng các mô hình hoá dựa trên các đặc tính hoặc thừa nhận các đặc tính

2.1.3 CAE

Là thuật ngữ viết tắt của Computer – Aded Engineering

Là kỹ thuật liên quan đến việc sử dụng các hệ thống máy tính để phân tích đối tượng hình học CAD Nghiên cứu cách thức hoạt động của sản phẩm, người thiết kế có thể điều chỉnh và tối ưu hoá quá trình Các công cụ CAE được ứng dụng rất rộng lớn Ví dụ: có thể sử dụng CAE để xác định các đường chuyển động và các chuyển động liên kết trong các chi tiết máy, có thể phân tích động sự chuyển vị có thể được sử dụng để xác định tải trọng và chuyển vị trong các lắp ghép phức tạp như là các thiết bị tự động, có thể mô phỏng thời gian và mô phỏng hoạt động của các mạch điện tử phức tạp

Phần lớn các phương pháp sử dụng trong việc phân tích kỹ thuật trong máy tính là phương pháp phần tử hữu hạn FEM (the Finite Element Method)

Phương pháp phần tử hữu hạn cũng được sử dụng để xác định ứng suất biến dạng, truyền nhiệt, mô tả từ trường, dòng chất lỏng và các vấn đề môi trường liên tục khác

Trong phân tích phần tử hữu hạn, cấu trúc được mô tả bằng một mô hình phân tích được tạo nên từ các thành phần bên trong liên kết, các thành phần này được phân chia thành các phần được quản lý bởi máy tính

Nhiều phần mềm cũng có khả năng tối ưu hoá thiết kế, mặc dù công cụ tối

ưu hoá thiết kế có thể được xem như các công cụ CAE, chúng cũng được phân loại theo các cách thông dụng

Ưu điểm của việc tối ưu hoá và phân tích thiết kế là cho phép người kỹ thuật nhìn thấy trước được quy cách làm việc của sản phẩm do đó sẽ làm giảm đi các lỗi trước khi tiến hành sản xuất, và giảm được phí tổn về mặt thời gian cũng như xây dựng và kiểm tra các lỗi vật lý

CAD/CAM/CAE được xem như các chức năng tự động đặc biệt của chu kỳ sản xuất và làm cho chúng hiệu quả hơn, vì chúng được phát triển độc lập, chúng không có đầy đủ vai trò của việc tích hợp các hoạt động thiết kế và gia công của chu

Quá trình thiết kế được thực hiện với hệ thống CAD

Bước tiếp theo trong chu kỳ sản phẩm là phân tích thiết kế Mô hình phân tích được xử lý bởi bộ tiền sử lý CAE

Khởi động phân tích phần tử hữu hạn trên mô hình phân tích chúng ta có thể kiểm tra được điều kiện bền của sản phẩm Chúng ta cũng có thể chạy chương trình

mô phỏng để kiểm tra dòng nhựa nóng sẽ chảy vào hốc của khuôn ép nhựa Nếu kết quả mô phỏng cho chúng ta thấy sẽ có vấn đề với dòng chảy trong khuôn chúng ta cần hiệu chỉnh lại

Thiết kế khuôn ép nhựa, chế tạo khuôn và đẩy sản phẩm

Từ dữ liệu mô hình thiết kế được tạo lập bởi phần mềm CAD, lõi và hốc được thiết kế bởi hệ thống mô hình hoá hình học có mục đích chung hoặc tạo lập tự động bởi hệ thống thiết kế khuôn đặc biệt

Từ dữ liệu hình học của lõi và hốc, một bộ khuôn thích hợp có thể được lựa chọn từ cơ sở dữ liệu chứa đựng các bộ khuôn tiêu chuẩn Sau đó miệng rót, kênh dẫn nhựa, hệ thống làm mát và các thành phần khác của bộ khuôn được thiết kế và được đặt vào bộ khuôn tại vị trí thích hợp Chúng ta có thể chạy mô phỏng lại chương trình để dự đoán dòng chảy cho chính xác hơn, chúng ta cũng có thể chạy phân tích sự tản nhiệt để mô phỏng thiết kế của kênh làm mát

Để hoàn thiện thiết kế khuôn, phần mềm CAM được sử dụng để tính toán các đường cắt NC cần thiết để gia công các tấm Cavity và Core

Khi quá trình gia công cần thiết đã được hoàn thành bộ khuôn được ghép lại

và được sử dụng cho quá trình ép nhựa Ở đây chúng ta cũng có thể quá trình phân tích để mô phỏng xác định các điều kiện khác của khuôn giúp chúng ta có thể xử lý tốt hơn bản thiết kế như: Nhiệt độ khuôn, áp lực ép, nhiệt độ nhựa

2.2 Các thành phần của hệ thống CAD/CAM/CAE

Một hệ thống CAD/CAM/CAE bao gồm các phần sau:

Các thiết bị nhập dữ liệu bao gồm: chuột, bàn phím, các loại ổ đĩa

Các thiết bị nhập dữ liệu giúp cho việc nhập và điều khiển dữ liệu dễ dàng hơn, theo đó người sử dụng sẽ nhập dữ liệu trực tiếp vào máy tính

Các thiết bị xuất dữ liệu như: máy in, máy vẽ các thiết bị dữ liệu giúp cho việc chia sẻ dữ liệu với các thiết bị khác

2.2.2 Cấu trúc của phần cứng

Các thiết bị đồ hoạ nêu trên thường không được sử dụng như một đơn vị riêng lẻ Chúng được kết hợp với nhau tạo thành một hệ thống đồ hoạ

Thường có 3 phần cơ bản

Phần thứ nhất bao gồm một khung máy tính và các thiết bị đồ hoạ

Phần thứ 2 bao gồm các trạm kỹ thuật được kết nối với nhau trong môi trường mạng sản xuất

Phần thứ 3 giống phần thứ 2 chỉ khác là các trạm kỹ thuật được thay thế bằng các máy tính cá nhân

2.2.3 Phần mềm

Phần mềm CAD cho phép người thiết kế tạo lập và điều khiển một tương tác

đồ hoạ trên màn hình và lưu trữ nó trong một định dạng dữ liệu

Tuy nhiên, thông thường bất kỳ phần mềm nào cũng có thể dễ dàng thực hiện quá trình thiết kế và có thể xem như một phần mềm CAD

Tương tự, bất kỳ một phần mềm nào được sử dụng để thực hiện dễ dàng quá trình gia công của chu kỳ sản phẩm cũng được coi như phần mềm CAM Điều này

có nghĩa rằng, bất kỳ phần mềm nào liên quan đến việc lập kế hoạch, quản lý và điều hành các hoạt động sản xuất của nhà máy, trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua

giao diện của máy tính với nguồn lực của nhà máy cũng có thể xem như phần mềm CAM

Phần mềm CAE được sử dụng để phân tích các đối tượng hình học của bản thiết kế, cho phép người thiết kế mô phỏng và nghiên cứu cách thức hoạt động của sản phẩm Như vậy bản thiết kế có thể được định nghĩa lại và được tối ưu hoá

Một số phần mềm CAD, CAM, CAE

Các phần mềm CAD cho các ứng dụng 2D có: AutoCAD của hãng AutoDesk, CADAM của hãng CADAM,

Các phần mềm CAD cho các ứng dụng mô hình hoá 3D có: Inventor của hãng AutoDesk, SolidWorks của công ty SolidWorks, Solid Edge của công ty Intergraph,

Các phần mềm CAM có MasterCAM của công ty phần mềm CNC Software, PowerMill của hãng DelCAM,

Các phần mềm CAE có: Moldflow của tập đoàn Moldflow Pty, Ansys của tập đoàn Swanson Analysis Systems,

Các phần mềm tích hợp có: Pro/engineer của công ty PTC, CATIA của hãng Dassault Systems, Cimatron,

2.3 Các hệ thống mô hình hóa hình học

Quá trình thiết kế có thể được thực hiện thông qua việc chi tiết hoá hình dạng chi tiết của người thiết kế Như vậy phần mềm CAD là công cụ để dễ dàng thực hiện quá trình chi tiết hoá này

Các phần mềm CAD có thể được chia làm 2 nhóm

- Computer-Aided Drafting system

Hệ thống này cho phép người thiết kế thực hiện ý tưởng thiết kế bằng cách điều khiển hình dạng theo 2 kích thước (2D)

- Geometric Modeling System

Hệ thống này cho phép người thiết kế điều khiển quá trình thiết kế theo 3 kích thước (3D)

Công việc thiết kế đã có từ rất lâu khi con người thể hiện ý tưởng thiết kế bằng các vật liệu như đất sét, và trình bày ý tưởng với nhau thông qua các mẫu thật

Tuy nhiên, đối với các mẫu phức tạp rất khó thể hiện, các yêu cầu chính xác

về kích thước rất khó đạt được, việc thể hiện các chi tiết rỗng bên trong rất khó thể hiện

Khi đã xuất hiện khái niệm vẽ kỹ thuật, thì các bản vẽ sẽ thể hiện bằng lời các ý tưởng thiết kế của người thiết kế

Các hệ thống mô hình hoá hình học đã và đang khắc phục các vấn đề phải đối mặt với việc sử dụng các mô hình vật lý trong quá trình thiết kế Các hệ thống này cung cấp môi trường tương tự như môi trường mà trong đó mô hình vật lý được tạo lập và được điều khiển tự nhiên Nói cách khác, việc sử dụng hệ thống mô hình hoá hình học, người thiết kế làm biến dạng, cộng, trừ vật liệu của mô hình ảo trong quá trình biểu diễn chi tiết hoá vật thể Mô hình ảo trông giống hệt mô hình vật lý, nhưng rất khó hiểu Tuy nhiên mô hình 3D đã kèm theo các mô tả toán học và các phần tử hữu hạn cần thiết cho việc đo lường, tạo mẫu hoặc sản xuất hàng khối

Các hệ thống mô hình hoá hình học có thể được phân chia thành:

- Các hệ thống mô hình khung dây

- Các hệ thống mô hình mặt

- Các hệ thống mô hình khối rắn

- Các hệ thống mô hình Nonmanifold

2.3.1 Hệ thống mô hình khung dây

Hệ thống mô hình khung dây biểu diễn vật thể bởi các đường và các điểm

Hệ thống này sử dụng các đường và các điểm để biểu diễn vật thể 3 chiều và cho phép điều khiển vật thể bởi việc hiệu chỉnh các đường, điểm Mô hình này biểu diễn một bộ khung của vật thể Mô hình này cho chúng ta biết thông tin liên kết giữa các đường và các điểm của vật thể

Hệ thống mô hình khung dây xuất hiện vào thời kỳ đầu của hệ thống mô hình hoá hình học Hệ thống này rất dễ sử dụng và phát triển hệ thống

Tuy nhiên mô hình được tạo ra chỉ bao gồm các đường và các điểm nên đôi khi rất khó hiểu, các mô hình phức tạp thường rất khó thể hiện Mặt khác các thông tin về bề mặt cũng như bên trong của vật thể không được thể hiện do đó không thể tính toán được khối lượng, tạo quỹ đạo đường cắt để gia công các mặt hoặc không thể tạo lưới phần tử cho việc phân tích phần tử hữu hạn

2.3.2 Hệ thống mô hình hoá mặt

Trong hệ thống mô hình hoá mặt, việc mô tả toán học tương ứng với mô hình

ảo bao gồm các thông tin về mặt, các thông tin về đường, điểm, các thông tin về liên kết mặt

Khi không được tô bóng mô hình mặt trông giống như một mô hình khung dây

Các thông tin về mặt cũng như các thông tin về liên kết rất có lợi trong một

số trường hợp, các chương trình ứng dụng như: tạo lập quỹ đạo đường cắt cho máy

NC, kiểm tra vết cắt của một bề mặt gần với bề mặt đang được gia công

Có các phương pháp tạo mô hình hoá mặt như:

- Nội suy dữ liệu điểm

- Nội suy lưới đường cong xác định

- Dịch chuyển hoặc xoay đường cong xác định

Thông thường các mô hình mặt được sử dụng cho các mục đích:

- Tạo ra các mô hình có tính mỹ thuật, điêu khắc

- Sử dụng cho việc tạo lập quỹ đạo đường cắt

2.3.3 Hệ thống mô hình hoá khối rắn

Hệ thống mô hình hoá khối rắn được sử dụng để tạo lập các mô hình vật lý

ảo có thể tích đặc, được gọi là mô hình khối rắn Khác với hệ thống mô hình khung dây và mô hình mặt mô hình khối rắn chứa đựng các thông tin về bề mặt cũng như bên trong vật thể Do đó chúng ta có thể tính toán được thể tích cũng như khối lượng của vật thể, ngoài ra mô hình khối rắn còn có thể được sử dụng để phân tích phần tử hữu hạn, tạo lập quỹ đạo đường cắt NC

2.3.4 Khả năng cuả mô hình hoá lắp ghép

Các hệ thống mô hình hoá hình học được sử dụng chủ yếu để thiết kế hoặc

mô hình hoá một chi tiết Gần đây các kỹ sư đã thiết kế ra các chi tiết và lắp ghép chúng lại với nhau để xác định sự phù hợp và có chức năng mong muốn Nó cho phép một số người thiết kế ra một sản phẩm Người thiết kế có thể thay đổi cấu hình của một chi tiết trong mối ghép cho phù hợp với các chi tiết khác

Vào những năm 90 sự phát triển cần thiết cho công tác kỹ thuật trong công nghiệp và động lực khởi đầu cho sự phát triển của khả năng thiết kế lắp ghép Khả năng giữ cho các chi tiết có mối liên kết với các chi tiết khác

Người ta có thể sử dụng tốt nhất khả năng của thiết kế lắp ghép trong công nghiệp tự động hoá và công nghiệp vũ trụ

Các chức năng cơ bản của mô hình lắp ghép có thể được liệt kê như sau

- Mô hình lắp ghép cung cấp cấu trúc lôgíc cho các chi tiết hình thành nên các mối ghép và các mối ghép con Cấu trúc này cho phép người thiết kế nhận biết được các chi tiết, giữ dữ liệu liên kết của các chi tiết và duy trì ràng buộc giữa các chi tiết và các mối ghép con

Dữ liệu liên kết được duy trì bởi hệ thống mô hình lắp ghép, bao gồm một dải rộng lớn thông tin về chi tiết và liên kết giữa các chi tiết trong mối ghép

Điều kiện ràng buộc giữa các chi tiết trong mối ghép là giữa các phần dữ liệu liên kết quan trọng nhất

Điều kiện ràng buộc cho biết cách thức các chi tiết liên kết với nhau (theo mặt phẳng, theo mặt trụ ) Dữ liệu về sự phù hợp vị trí, hướng xác định chính xác cách thức chi tiết đó tham gia vào mối ghép và thường bao gồm cả dung sai cho phép Vị trí và hướng của chi tiết được lấy từ điều kiện lắp ghép trong các hệ thống

- Hệ thống mô hình hoá lắp ghép cũng cung cấp khả năng tạo lập các mối liên kết ràng buộc tham số giữa các chi tiết và để đo lường kích cỡ và kích thước của một chi tiết để cung cấp cho các chi tiết khác trong mối ghép Các ràng buộc về kích thước được trợ giúp khi có nhiều kích thước trong một bản lắp ghép phụ thuộc vào một số kích thước quan trọng Mỗi một kích thước ràng buộc được nhập vào,

người thiết kế cần thay đổi duy nhất các kích thước quan trọng Hệ thống mô hình hoá lắp ghép sẽ tự động đảm bảo các kích thước liên quan Khả năng mạnh mẽ này cũng cung cấp cho cơ cấu tạo ra sự thay đổi hoàn chỉnh (ví dụ: đường kính của trục thay đổi thì kích thước của lỗ cũng thay đổi theo) Toàn bộ mối ghép không phải hiệu chỉnh tỉ mỉ mỗi khi chi tiết được hiệu chỉnh Vì vậy sẽ giảm được thời gian thiết kế

Tóm lại: Hệ thống mô hình hoá lắp ghép cho phép người thiết kế tạo ra và quản lý toàn bộ các ràng buộc lắp ghép giữa các chi tiết, định nghĩa vị trí và sự dịch chuyển của các chi tiết trong mối liên kết với các chi tiết khác

Các ràng buộc lắp ghép sẽ đạt được các mục đích thiết kế, bao gồm các kích thước chung của chi tiết, vị trí của chi tiết so với các chi tiết khác, mức độ hợp lý của chi tiết, điều kiện lắp ghép, các tham số hoạt động và các điều kiện ràng buộc chung

2.4 Phân tích và mô hình hoá bằng phần tử hữu hạn

Trong thiết kế cơ khí hiện đại, thông thường người thiết kế sử dụng các phần mềm CAE (Computer – Aided Engineering) để đánh giá bản thiết kế tại mỗi bước trong quá trình thiết kế Các công cụ CAE có thể được sử dụng để phân tích động học hoặc động lực học, đặc trưng của bản lắp ghép

Các phần mềm CAE được biết đến như: ADAMS, DADS, ANSYS,

Đối với các công cụ này mỗi thành phần trong cụm lắp ghép được thừa nhận

có một khối lượng Đôi khi các công cụ CAE được sử dụng để đánh giá sự phân bố ứng suất, nhiệt độ trong các thành phần cơ khí dưới tác dụng của nhiệt, lực hoặc tải trọng

Phân tích rung động cũng có thể được thực hiện khi có tải trọng động tác dụng Các loại phân tích này đều có thể được giải đáp bởi việc sử dụng các công cụ phần tử hữu hạn Ứng dụng ban đầu của phương pháp phần tử hữu hạn là trong cơ học kết cấu

Thực tế lý thuyết này đã được đưa ra vào những năm 60 của thế kỷ trước để

sử dụng cho việc tính ứng suất của máy bay Vì vậy nhiều phần tử hữu hạn đã được thiết kế để đưa ra các lời giải cho các vấn đề cấu trúc nhiều hơn

Tuy nhiên phương pháp phần tử hữu hạn sớm được ứng dụng cho các mục đích phân tích, biểu diễn khác như: sự tản nhiệt, mô tả dòng điện, cơ chất lỏng, phân tích rung động và các vấn đề về kỹ thuật khác Phạm vi ứng dụng của phương pháp phần tử hữu hạn được mở rộng cùng với sự phát triển của công nghệ và máy tính

2.4.1 Giới thiệu về phân tích phần tử hữu hạn

Hầu hết các bản vẽ kỹ thuật luôn bao gồm các hình dạng phức tạp, các vật liệu khác nhau

Việc tính toán sự phân bố ứng suất của một dầm công xôn, hay việc biểu diễn phân tích về phân bố nhiệt trong một chi tiết là rất khó khăn nếu sử dụng các phương pháp thông thường hoặc là không thể thực hiện được đối với một số phương pháp cổ điển Phương pháp phần tử hữu hạn là kỹ thuật thông dụng nhất cho việc giải quyết các bài toán phân tích Có thể nói phương pháp phần tử hữu hạn

có thể đáp ứng được các bài toán phức tạp ngày nay

Trong phương pháp phần tử hữu hạn, việc phân tích bắt đầu với việc lấy xấp

xỉ vùng cần xét và chia nhỏ phần đó ra thành một số lưới, mỗi lưới được liên kết bởi các nút liên kết và vì vậy trở thành một phần tử hữu hạn

Việc lấy xấp xỉ đối tượng gốc bởi 3, 4 hoặc là nhiều nút tuỳ thuộc vào vấn đề nghiên cứu Các giá trị khác nhau này được cung cấp bởi các gói phần mềm phần tử hữu hạn đặc biệt Trong thực tế một trong những độ chính xác quan trọng nhất của việc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn là lựa chọn các phần tử phù hợp với số lượng nút, phù hợp với thư viện phần tử Thêm vào đó, tổng số phần tử được sử dụng để giải quyết bất kỳ một vấn đề đặc biệt nào cũng là một vấn đề của kỹ thuật

Một vấn đề khác là việc tạo lập các lưới cho một đối tượng, đặc biệt khi đối tượng có hình dạng phức tạp Việc tạo lập lưới phần tử hữu hạn 3 chiều thường là quá trình thường xuyên và thiên về xử lý lỗi Nhiều nghiên cứu theo cách này để

phát triển khả năng tạo lập lưới tự động để có thể thêm vào hệ thống mô hình hoá khối rắn Với khả năng này CAD và CAE đã có sự tính hợp đầy đủ

2.4.2 Mô hình hoá phần tử hữu hạn

Mặc dù phân tích phần tử hữu hạn là kỹ thuật rất mạnh mẽ để mô phỏng cấu trúc, nhiệt và các hiện tượng khác nhau như: dòng chảy, điện từ trường Trở ngại lớn nhất là việc chuẩn bị dữ liệu cho việc phân tích

Xây dựng mô hình hình học, tạo lưới phần tử hữu hạn, thêm các điều kiện biên và tải, cung cấp các đặc tính về vật liệu và chỉ định loại phân tích Các hoạt động này được gọi là mô hình hoá phần tử hữu hạn, thường được thực hiện bởi bộ tiền xử lý được thiết kế cho mã phân tích mô hình hoá đặc biệt

Bộ tiền xử lý bắt đầu xử lý từ mô hình hình học của đối tượng hoặc mấu chốt của vấn đề

Hệ thống FEA truyền thống chỉ có các chức năng mô hình hoá thô sơ, nhưng hầu hết các hệ thống ngày nay đề có khả năng mô hình hoá hiện đại hoặc có mối quan hệ chặt chẽ với các hệ thống CAD

Các hệ thống như vậy có thể dựa vào CAD, làm việc trực tiếp trên mô hình CAD hoặc nhập dữ liệu từ CAD Hầu hết các hệ thống FEA đều có khả năng xử lý được dữ liệu của CAD thông qua tiêu chuẩn IGES hoặc trực tiếp từ các hệ thống CAD Phương pháp trực tiếp trên CAD đang trở nên thông dụng vì nó loại bỏ các bước chuyển đổi và tránh được khả năng mất dữ liệu, ngoài ra nó còn rút ngắn được thời gian trong vòng ( thiết kế-phân tích-cập nhật)

Hơn nữa việc sử dụng hệ thống CAD sẽ làm giảm quá trình mô hình hoá và cung cấp nhiều chức năng mạnh hơn cho quá trình tạo lập và thay đổi hình dạng hình học phức tạp Thật vậy các hệ thống mô hình hoá lai ghép ngày nay các phương pháp dựa trên đặc tính có thể xây dựng chỉ cho đối tượng hình học cần cho phân tích

Hầu hết các hệ thống FEA cũng nhấn mạnh rằng có thể nhập đối tượng hình học trực tiếp hoặc thông qua chuẩn trao đổi dữ liệu như IGES hoặc trực tiếp từ CAD Tuy nhiên việc sử dụng đối tượng hình học CAD không phải luôn luôn được

sử dụng, vì một mô hình hoá hình học trông hoàn hảo đối với người thiết kế có thể thực sự chứa đựng các nhược điểm mà không thể sử dụng trong FEA, đặc biệt để tạo lưới

Để khắc phục nhược điểm đó, ngày nay một số hệ thống cho phép sử dụng các chức năng tiện ích để làm sạch đối tượng trước khi được phân tích

2.5 Tích hợp CAD và CAM

Sau khi một chi tiết được thiết kế, nó sẽ được gia công để tạo ra sản phẩm Như vậy, công cụ được sử dụng trong quá trình thiết kế là các phần mềm CAD

Công cụ trong quá trình gia công được gọi là phần mềm CAM

Các phần mềm CAM bao gồm:

- CAPP (Computer_Aided Process Planning) được sử dụng trong quá trình lập kế hoạch sản suất

- Phần mềm NC để lập trình điều khiển số cho máy công cụ trong sản xuất

- Các phần mềm kiểm tra được sử dụng trong quá trình kiểm tra

2.5.1 Giới thiệu sơ lược về chu kỳ sản xuất

Các hệ thống gia công có thể được phân loại như sau:

- Gia công các chi tiết riêng lẻ

- Gia công liên tục

Khi bản thiết kế hoàn thành nó được chuyển qua bộ phận gia công Người lập kế hoạch sản xuất chuyển đổi từ bản thiết kế thành cấu trúc của quá trình sản

xuất Cấu trúc này được miêu tả chi tiết trong quá trình gia công cần thiết để biến đổi phôi liệu thành chi tiết mong muốn và các hoạt động lắp ghép để lắp ghép các chi tiết riêng lẻ thành sản phẩm cuối cùng

Do đó quá trình sản xuất là một trong những yêu cầu phù hợp trong việc sản xuất ra chi tiết trong khả năng công nghệ của phân xưởng Vì vậy trong việc tạo lập

kế hoạch sản xuất một chi tiết, người lập kế hoạch phải giải thích được bản vẽ kỹ thuật, thiết lập độ chính xác gia công, xác định được các nguyên công, chọn máy, chọn dao, đồ gá, Những công việc này sẽ dễ dàng hơn nếu người lập kế hoạch đã từng lập kế hoạch cho các chi tiết tương tự Những chi tiết như vậy chúng ta có thể

sử dụng công nghệ nhóm

Khi việc lập kế hoạch sản xuất hoàn thành, hoạt động sản xuất thực tế sẽ bắt đầu theo sơ đồ cấu trúc của bản kế hoạch Nếu công nghệ có sử dụng máy NC để gia công chi tiết, chương trình gia công phải được lập trình bởi lập trình viên Ngày nay, nhiều công cụ phần mềm cần thiết để tạo lập chương trình NC trực tiếp từ dữ liệu CAD đã phát triển mạnh mẽ Sau đó chi tiết sẽ được kiểm tra chất lượng, các chi tiết đã qua kiểm tra chất lượng nếu đạt yêu cầu sẽ được lắp ghép, đóng gói và vận chuyển đến khách hàng

Vì vậy có thể nói rằng mối liên kết giữa quá trình thiết kế và quá trình gia công là quá trình lập kế hoạch sản xuất

Như vậy việc tự động hoá quá trình lập kế hoạch sản xuất sẽ thúc đẩy quá trình tự động hoá sự tích hợp giữa CAD và CAM

2.5.2 Lập quy trình công nghệ

Lập quy trình công nghệ là chức năng thiết lập khả năng gia công, đó là quá trình thiết lập các nguyên công, các tham số, các thiết bị máy móc được sử dụng trong quá trình gia công Kết quả của việc lập quy trình công nghệ là biến phôi liệu thô thành các chi tiết máy hoàn chỉnh như đã trình bày trong bản vẽ kỹ thuật Nói cách khác, lập quy trình công nghệ là quá trình lập kế hoạch chi tiết cho quá trình gia công hoặc lắp ráp

Kết quả của việc lập quy trình công nghệ là một kế hoạch sản xuất được miêu tả tuần tự quá trình gia công hoặc quá trình lắp ghép Kế hoạch sản xuất đôi khi cũng được gọi là bảng tổng hợp công việc hoặc tổng hợp kế hoạch sản xuất Bên trong các nguyên công, việc lựa chọn và thiết kế đồ gá, dao cụ cũng là một vấn đề lớn của việc lập quy trình công nghệ

Việc chọn dao cũng bao gồm cả dao và máy được sử dụng trong quá trình công nghệ

Đồ gá là các thiết bị dẫn hướng cho dao hoặc giữ phôi cho quá trình gia công

Quá trình lắp ghép cũng cần đến các hệ số như: kích thước chi tiết, độ chính xác, độ bóng bề mặt, chất lượng mối ghép cũng như vật liệu chi tiết

Các phương pháp lập quy trình công nghệ cũng có thể được chia thành các dạng sau:

2.5.2.1 Lập quy trình công nghệ bằng tay

Theo cách truyền thống, quá trình lập quy trình công nghệ được thực hiện bằng tay Trong phương pháp này, người kỹ thuật xác định bản vẽ kỹ thuật của một chi tiết cần thực hiện và lập sơ đồ công nghệ cần thiết cho quá trình sản xuất Quá trình lập kế hoạch có thể được thực hiện đơn giản hoặc tỉ mỉ để tạo lập các nguyên công phụ thuộc vào môi trường sản xuất Đối với một số phân xưởng, các nhà kỹ thuật có tay nghề cao và hầu hết các chi tiết sản xuất đều thuộc một loại sản phẩm, quá trình lập kế hoạch sản xuất là không đáng kể Tuy nhiên, nếu chi tiết được sản xuất hoàn toàn trong dây truyền tự động, việc lập quy trình công nghệ sẽ phải bao gồm đầy đủ các tham số của mỗi nguyên công

Với hình thức này, có thể không cần chú ý đến tính chất tỉ mỉ của việc lập quy trình Sự chuẩn bị phụ thuộc chủ yếu vào sự hiểu biết của người lập kế hoạch vào khả năng gia công, dao cụ, vật liệu, thực tế sản xuất, giá cả

Để lập kế hoạch cho các sản phẩm mới, người lập kế hoạch thường tiến hành theo các bước sau:

- Khảo sát hình dạng tổng thể của chi tiết

Người lập kế hoạch xem xét bản vẽ kỹ thuật để xác định cấu trúc cơ bản của chi tiết và mức độ sản xuất, xem xét việc sử dụng thiết bị đồ gá, kẹp chặt có phù hợp, chi tiết có đủ cứng vững khi kẹp chặt không,

- Xác định phôi

Với sự trợ giúp của vẽ kỹ thuật, kế hoạch viên có thể dẽ dàng nhận biết được kích thước, hình dạng của chi tiết Sự nhận biết này sẽ giúp kế hoạch viên xác định hình dạng phôi sao cho lượng dư phù hợp với từng nguyên công

- Xác định các mặt cơ sở và thiết bị gia công

Kế hoạch viên cần xác định số lượng thiết bị gia công ít nhất và thiết bị gia công cần thiết để gia công các mặt cơ sở Sau đó xác định thiết bị gia công để gia công các bề mặt khác

- Xác định các đặc tính của chi tiết

Kế hoạch viên xác định các đặc tính riêng biệt hoặc hình dạng hình học sẽ bị loại bỏ để hình thành nên các chi tiết Hình dạng bao gồm các đặc tính hoặc các đặc tính con của chi tiết để xác định hình dạng của dao cụ, sự dịch chuyển của máy và đường chạy dao cần cho quá trình gia công

- Ghép nhóm các đặc tính của chi tiết dựa trên các thiết bị cần thiết

Kế hoạch viên ghép nhóm các đặc tính chi tiết để mỗi nhóm có thể được sản xuất trong một loại thiết bị tương tự Một số đặc tính có thể được gia công trên các thiết bị đã được lựa chọn để gia công các bề mặt cơ sở, một số khác có thể phải cần đến các thiết bị mới cho quá trình gia công

- Sắp xếp thứ tự các nguyên công

Đối với mỗi thiết bị, kế hoạch viên xác định thứ tự các nguyên công cần thiết

để tạo ra các bề mặt, các đặc tính

- Lựa chọn dao cụ cho mỗi nguyên công

Lập trình viên cố gắng sử dụng một loại dao cho nhiều nguyên công Sự cân đối giữa thời gian gia công và thời gian thay dao cũng phải được xem xét để tiết kiệm thời gian

- Lựa chọn hoặc thiết kế đồ gá cho mỗi nguyên công

Việc lựa chọn hoặc thiết kế đồ gá phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của kế hoạch viên Việc lựa chọn đồ gá rất quan trọng trong việc tạo ra chất lượng của sản phẩm

- Kiểm tra lại quy trình công nghệ

Trong bước này, kế hoạch viên cần kiểm tra lại tính khả thi của các thiết bị, kiểm tra va chạm giữa dao, máy và đồ gá

- Chi tiết hoá quy trình công nghệ

Kế hoạch viên tạo lập chi tiết hơn quy trình công nghệ để tạo ra các đặc tính riêng, chọn bước tiến dao, tốc độ trục chính, xác định giá cả và thời gian tiêu chuẩn,

- Hiệu chỉnh tài liệu kế hoạch

Kế hoạc viên hiệu chỉnh lại tài liệu, hồ sơ thiết lập kế hoạch và đưa đến bộ phận xản suất

2.5.2.2 Lập quy trình công nghệ tự động

Để khắc phục những hạn chế trong phương pháp lập quy trình công nghệ bằng tay, với sự trợ giúp của máy tính và công nghệ vi điện tử, các hệ thống lập quy trình công nghệ có sự trợ giúp của máy tính đã ra đời và đã được ứng dụng rất hiệu quả trong công nghệ

Với sự tích hợp của CAD/CAM/CAPP quá trình sản xuất sẽ được tiến hành

tự động và hoàn chỉnh từ khâu thiết kế đến gia công

Các hệ thống CAPP đã được phát triển từ rất lâu và ngày càng hoàn thiện cho việc lập quy trình công nghệ như: CAM-I CAPP, MIPLAN, MITURN, MIAPP,

Lập quy trình công nghệ có thể được chia thành hai hệ chính sau:

a Phương pháp khả truy

Phương pháp khả truy là một trong hai phương pháp sử dụng hệ thống CAPP (Computer_Aided process Planning)

Đây có thể được xem như phương pháp lập quy trình công nghệ bậc cao trong đó có sự hỗ trợ của máy tính để quản lý dữ liệu

Kế hoạch sản xuất của một chi tiết tương tự có thể được tự động tạo ra từ máy tính khi chi tiết được miêu tả theo hệ thống mã hoá được định nghĩa trước, và quy trình công nghệ có thể hiệu chỉnh lại cho phù hợp Vì vậy hệ thống này cần một

cơ sở dữ liệu chứa đựng trong một kế hoạch sản xuất tiêu chuẩn cho mỗi họ chi tiết

Như vậy, một kế hoạch bao gồm tất cả cấu trúc cho các chi tiết trong họ Các chi tiết được phân loại thành họ, nhóm, sử dụng khái niệm công nghệ nhóm

Một quy trình công nghệ có thể được phát triển trong phương pháp khả truy như sau:

Công việc lập quy trình công nghệ cho một chi tiết mới được bắt đầu với việc mã hoá, công việc này tương đương với việc miêu tả chi tiết Sau đó chi tiết được đánh dấu theo họ được mã hoá

Quy trình công nghệ tiêu chuẩn cho họ này có thể được lấy ra từ máy tính

Kế hoạch này chứa đựng cấu trúc chung để gia công tất cả các chi tiết trong họ, vì vậy một số hiệu chỉnh có thể sẽ cần đến cho một chi tiết xác định Hiệu chỉnh này

có thể dẽ dàng được thực hiện với khả năng hiệu chỉnh được cung cấp trong các hệ thống khả truy

Thông thường sự hiệu chỉnh là rất nhỏ vì kế hoạch mới đơn giản chỉ là một biến thể của kế hoạch tiêu chuẩn

Phương pháp này tiết kiệm được thời gian và cho kết quả cao hơn phương pháp lập quy trình công nghệ bằng tay

b Phương pháp khả sinh

Trong phương pháp này, quy trình công nghệ được tạo lập tự động từ các đặc tính kỹ thuật của chi tiết Ở đây các đặc tính kỹ thuật bao gồm các thông tin về cấu trúc như: vật liệu, chi tiết của các quá trình đặc biệt, cấu trúc kiểm tra đặc biệt cũng như các thông tin về đồ hoạ trên hình dạng chi tiết

Bước đầu tiên trong việc tạo lập quy trình công nghệ cho một chi tiết mới sử dụng hệ thống khả sinh là nhập các đặc tính kỹ thuật vào hệ thống, các đặc tính này

sẽ được đọc trực tiếp từ cơ sở dữ liệu CAD

Hệ thống khả sinh CAPP phải có khả năng nhận dạng các đặc tính gia công của chi tiết như: lỗ, hốc, Bước này sẽ dẽ dàng hơn nếu chi tiết được mô hình hoá bởi phương pháp mô hình hoá dựa trên đặc tính

Tuy nhiên, các đặc tính thiết kế được sử dụng trong hệ thống mô hình hoá dựa trên đặc tính vẫn có thể được chuyển đổi thành các đặc tính gia công tương ứng Một số đặc tính thiết kế có sự tương thích 1 – 1 với các đặc tính gia công Nhưng nhiều đặc tính lại cần quá trình phức tạp Hơn nữa, thông tin về đặc tính đơn

lẻ không thể cung cấp tất cả thông tin cần thiết cho quá trình thiết lập quy trình công nghệ

Ví dụ: Hầu hết các mô hình CAD không chức đựng thông tin về dung sai và vật liệu, nó phải được cung cấp bằng tay

Bước thứ hai là chuyển dữ liệu đã được mã hoá và đi kèm theo các đặc tính cấu trúc thành quy trình công nghệ Trong bước này, thứ tự của các nguyên công và điều kiện chi tiết cho mỗi nguyên công phải được xác định Các điều kiện này bao gồm: dao cụ, đồ gá, bước tiến, tốc độ trục chính và các chức năng phụ khác

2.6 Điều khiển số NC

2.6.1 Giới thiệu

Vào cuối những năm 40 của thế kỷ 20, John Parson, người Mỹ, đã phát minh

ra phương pháp gia công các hình dạng tinh xác (như các mẫu chi tiết trên máy bay) Phương pháp này dựa vào việc ghi lại trên bìa đục lỗ vị trí tâm của một số lượng lớn các lỗ và đưa các tấm bìa này vào máy công cụ để điều khiển quá trình gia công Với phương pháp này, việc tạo thành một biên dạng lớn và dộ bóng cao sẽ rất chậm Vì vậy không lực Hoa kỳ đã ký hợp đồng với Parson để phát triển các hệ thống điều khiển tốt hơn Vào năm 1951, đã phát triển được các đệ thống cơ khí Servo Vào năm 1952, viện MIT đã đưa ra máy phay 3 trục điều khiển Cũng trong

thời gian này thuật ngữ NC (Numerical Control) đã được định nghĩa bởi hiệp hội công nghiệp điện tử (EIA) như sau

NC là một hệ thống trong đó các hoạt động bởi việc đưa trực tiếp các dữ liệu

số tại cùng một thời điểm Hệ thống này phải tự động biên dịch được ít nhất một số phần của dữ liệu này

Dữ liệu số cần thiết để chế tạo ra một chi tiết được cung cấp tới máy công cụ theo dạng một chương trình được gọi là chương trình chi tiết

Chương trình chi tiết là một tập hợp các lệnh có thể hiểu được bởi hệ thống điều khiển máy và được chuyển thành các tín hiệu điều khiển trục chính và máy công cụ Chương trình này chứa đựng các thông tin về hình học của chi tiết, và các thông tin về chuyển động tương đối giữa dụng cụ cắt với phôi liệu Các chức năng

về bước tiến, tốc độ trục chính, và các chức năng phụ cũng như điều khiển dung dịch trơn nguội, hướng quay trục chính cũng được xác định trong chương trình hoặc

từ các phím chức năng trên bảng điều khiển để tạo ra dung sai và độ bóng bề mặt theo yêu cầu công nghệ

Đối với các máy công cụ sử dụng công nghệ NC, chương trình chi tiết được chuẩn bị bởi lập trình viên và được nhập vào bộ điều khiển Lập trình viên phải có

sự hiểu biết về yêu cầu công nghệ cũng như dao cụ, dung dịch trơn nguội, khả năng lập trình và khả năng phân tích hình học

Ngày nay, với sự phát triển của công nghệ CAD/CAM khả năng lập trình được mở rộng hơn đối với các chi tiết phức tạp và mức độ điều khiển chính xác hơn

2.6.2 Cấu hình phần cứng của máy công cụ NC

Máy công cụ NC bao gồm một bộ điều khiển máy (MCU) và máy công cụ MCU có thể coi như bộ não của máy, nó có nhiệm vụ đọc chương trình và điều khiển máy công cụ hoạt động Mỗi chức năng điều khiển được thực hiện riêng biệt bởi hai đơn vị của MCU là bộ phận xử lý dữ liệu (DPU) và bộ phận điều khiển lặp (CLU)

DPU đọc chương trình chi tiết từ băng đục lỗ hoặc một số phương tiện truyền tin khác, giải mã câu lệnh, xử lý thông tin đã được giải mã và truyền thông tin tới LCU về vị trí của các trục điều khiển, về hướng chuyển động, bước tiến dao

và các tín hiệu điều khiển chức năng phụ

CLU nhận dữ liệu từ DPU và chuyển dữ liệu thành tín hiệu điều khiển CLU kích hoạt các bộ phận khởi động có khí của máy, nhận tín hiệu phản hồi về vị trí thực và tốc độ của mỗi trục và hướng dẫn DPU đọc các câu lệnh mới từ chương trình chi tiết khi một hoạt động đã hoàn thành DPU đọc tuần tự dữ liệu khi mỗi một dòng lệnh được thực hiện chính xác và được phản hồi bởi CLU

Một bộ DPU bao gồm một thiết bị nhập dữ liệu như: đầu đọc lỗ, mạch đọc

dữ liệu, và mạch giải mã để xác định các chuyển động của trục điều khiển

Một bộ CLU bao gồm một bộ nội suy, các vòng lặp điều khiển vị trí cho tất

cả các trục chuyển động, các mạch giảm tốc và chạy không, các thiết bị điều khiển chức năng phụ Bộ nôi suy cung cấp các lệnh chuyển động trung gian giữa các điểm chuyển động xác định của dao Vòng lặp điều khiển vị trí của mỗi trục điều khiển Vòng lặp điều khiển tốc độ của mỗi trục điều khiển Các thiết bị điều khiển các chức năng phụ có thể được thực hiện bằng tay hoặc thông qua chương trình

2.6.3 Các hệ thống NC

Các bộ điều khiển NC được chia thành hai loại lớn là: Point – To – Point và Contouring

Bộ điều khiển PTP được sử dụng khi chuyển động tương đối giữa đường cắt

và phôi là không quan trọng

Đây là bộ điều khiển quan trọng nhất

Quá trình điều khiển xảy ra khi dao cắt chuyển động từ điểm này tới điểm kia Quá trình gia công chỉ được thực hiện tại các điểm dừng

Ví dụ: khi khoan, đột lỗ, doa,

Bộ điều khiển Contour

Với bộ điều khiển này cho phép điều khiển được hai hay nhiều trục đồng thời, cho phép mỗi trục có tốc độ chuyển động khác nhau Do đó cho phép điều khiển có gia công được các đường cong, các mặt phức tạp

2.6.4 NC/CNC/DNC

™ NC

Cả hai thế hệ máy công cụ NC đều dựa trên công nghệ ống chân không Thế

hệ máy NC thứ hai dựa trên công nghệ mạch vi điện tử, sử dụng băng đục lỗ như là một thiết bị truyền tin để cung cấp chương trình gia công cho MCU Các chương trình gia công này không thể được lưu trữ trong MCU do vậy chương trình gia công chỉ có thể được thực hiện duy nhất một lần tại một thời điểm

™ CNC

Thế hệ máy công cụ NC thứ 3 sử dụng mạch tích hợp và bộ nhớ lớn có sự trợ giúp của máy tính Thế hệ máy này được gọi là máy công cụ CNC

Các máy CNC sử dụng máy tính trong quá trình điều khiển, bộ nhớ của máy tính có khả năng lưu trữ nhiều chương trình, mỗi chương trình gia công chỉ cần nhập vào MCU một lần, chương trình sẽ được lưu lại và được sử dụng nhiều lần mà không cần quá trình phức tạp như máy NC Giao diện của máy tính cho phép trao đổi thông tin giữa các bộ điều khiển khác nhau thông qua mạch tích hợp (chẳng hạn như các máy CNC có thể kết nối với các Robot hoặc với các máy CNC khác) Màn hình hiển thị giúp người giao tiếp với máy dễ dàng hơn, khả năng hiển thị và mô phỏng các quỹ đạo đường cắt trước khi gia công cho phép dễ dàng kiểm tra và tránh các lỗi lập trình Các máy CNC hiện đại đều có kết nối với một máy vi tính cá nhân

để tăng khả năng lập trình, khả năng nhập dữ liệu thông qua các thiết bị nhập dữ liệu đồ hoạ như: chuột, bàn phím, màn hình,

Khả năng mở rộng bộ nhớ của máy tính để có thể lưu trữ chương trình, chu trình, chương trình con, dữ liệu của máy, dao, đồ gá,

™ DNC

Là một hệ thống gia công trong đó sử dụng một máy tính trung tâm để điều khiển nhiều máy gia công cùng một lúc Máy tính chủ có nhiệm vụ quản lý dữ liệu

và truyền dữ liệu gia công đến từng máy NC để gia công các chi tiết theo yêu cầu

Các hệ DNC có thể được thay thế bởi các hệ điều khiển theo kiểu phân phối (Dirtributed Numerical Control) Trong đó, ngoài máy tính chủ, tại các trạm gia công còn có các máy tính riêng lẻ để nhận dữ liệu từ máy tính chủ và chuyền dữ liệu gia công cho các máy CNC tại các trạm

2.6.5 Các khái niệm cơ bản về lập trình chi tiết

Một chương trình chi tiết bao gồm các thông tin về hình học và công nghệ cho quá trình gia công Do đó lập trình viên phải biết cách mô tả các thông tin này trong chương trình chi tiết Điều quan trọng đầu tiên để miêu tả theo quy luật các thông tin về hình học và chuyển động là một hệ thống toạ độ để xác định toạ độ của các điểm

2.6.5.1 Các hệ thống toạ độ

Chuyển động tương đối giữa dao và phôi được thực hiện bởi các băng trượt của máy Có 3 trục chuyển động chính của máy là: x, y, z Các trục này hình thành nên hệ thống toạ độ theo quy tắc bàn tay phải Chiều dương của các trục thường được định nghĩa bởi nhà sản xuất Tuy nhiên, theo cách truyền thống, chiều dương của trục Z là chiều mà dụng cụ cắt sẽ đi ra xa phôi

Trên các máy khác: ví dụ như trên máy bào, trục Z vuông góc với trục mang dao và hướng dương là hướng dao di ra xa phôi

- Trục X