Giáo trình Công nghệ CAD/CAM (Ngành: Cơ khí chế tạo) - CĐ Kinh tế Kỹ thuật TP.HCM

Giáo trình Công nghệ CAD/CAM với muc tiêu giúp học viên có thể trình bày được vai trò và chức năng của CAD/CAM trong việc thiết kế và gia công các sản phẩm cơ khí. Nêu được quá trình thiết kế và lợi ích của CAD/CAM. Mời các bạn cùng tham khảo!

Vai trò chức năng của CAD/CAM trong nền sản xuất hiện đại

Giới thiệu

Máy tính điện tử hiện nay được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực kỹ thuật và quản lý, với hệ thống CAD và CAM hỗ trợ thiết kế và chế tạo Những hệ thống này đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm tính toán ổn định và sức bền thân tàu, lập bảng tọa độ, và tối ưu hóa việc sử dụng nguyên vật liệu Các kỹ sư của Tập đoàn Công nghiệp tàu thủy Việt Nam (VINASHIN) sử dụng phần mềm chuyên dụng như Autoship và Ship Constructor để thiết kế bản vẽ và gửi trực tiếp đến máy CNC Trong quản lý và điều hành, máy tính ngày càng đóng vai trò quan trọng trong các xưởng đóng tàu, và xu hướng hiện nay là hệ thống CIM, tức là tích hợp máy tính với quy trình chế tạo.

Xu hướng phân tán, mềm hóa và chuẩn hóa đang nổi bật trong việc cải thiện chất lượng hệ thống và giảm giá thành giải pháp Sự phát triển này chủ yếu nhờ vào việc áp dụng rộng rãi các hệ thống mạng truyền thông trong công nghiệp, đặc biệt là các hệ thống bus trường.

Mạng truyền thông công nghiệp và công nghệ bus trường không phải là lĩnh vực hoàn toàn mới, mà là sự phát triển từ kỹ thuật truyền thông để đáp ứng yêu cầu công nghiệp Trong hơn một thập kỷ qua, công nghệ bus trường đã trở thành phần thiết yếu trong hệ thống điều khiển và giám sát hiện đại Tuy nhiên, người sử dụng trong công nghiệp thường gặp nhiều vấn đề, do đó việc lựa chọn hệ thống mạng truyền thông phù hợp với yêu cầu và nhiệm vụ ứng dụng thực tế trở nên rất quan trọng.

Công nghệ máy tính đã có ảnh hưởng sâu rộng đến hệ thống sản xuất trong nhiều thập kỷ, với các ứng dụng quan trọng trong điều khiển số, hệ thống rôbốt và sản xuất linh hoạt Đặc biệt, máy tính đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển quá trình sản xuất, từ thiết kế sản phẩm đến lập kế hoạch và kiểm soát sản xuất, cùng với các hoạt động kinh doanh như nhận đơn hàng, tính giá và thanh toán Những hoạt động này yêu cầu một quy trình xử lý thông tin tích hợp, giúp kết nối các chức năng thiết kế, sản xuất và kinh doanh, từ đó đưa ra quyết định nhanh chóng và chính xác, giảm thiểu trùng lặp và thông tin mâu thuẫn Điều này dẫn đến khái niệm về "hệ thống sản xuất tích hợp máy tính".

Một số đặc điểm của hệ thống CAD/CAM

1.1.2.1 Khái niệm cơ bản về CAD (Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính)

CAD, hay thiết kế hỗ trợ bằng máy tính, là quá trình sử dụng công nghệ để tạo ra, chỉnh sửa và trình bày thiết kế kỹ thuật Hệ thống CAD giúp nâng cao hiệu suất làm việc của các nhà thiết kế, cải thiện chất lượng thiết kế và trình bày, đồng thời tạo ra cơ sở dữ liệu cho sản xuất Quy trình thiết kế bằng CAD bao gồm các bước như tổng hợp để xây dựng mô hình động học, phân tích tối ưu hóa để thực hiện các phân tích kỹ thuật, và trình bày thiết kế thông qua việc tự động tạo ra bản vẽ.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CAD/CAM

Khoa Công nghệ Cơ Khí Trang 7

Mô hình hình học là việc sử dụng phần mềm CAD để tạo ra biểu diễn toán học của các đối tượng dưới dạng hình học Mô hình này cho phép người dùng dễ dàng xem hình ảnh đối tượng trên màn hình và thực hiện các thao tác như biến dạng hình ảnh, phóng to, thu nhỏ, hoặc tạo ra mô hình mới dựa trên mô hình cũ.

Người thiết kế có thể tạo ra hoặc điều chỉnh các chi tiết mới trên phần mềm CAD, với nhiều dạng mô hình hình học khác nhau Ngoài mô hình 2D phổ biến, các mô hình 3D cho phép người dùng quan sát vật thể từ nhiều góc độ, thực hiện phóng to, thu nhỏ và tiến hành các phân tích kỹ thuật như sức căng, tính chất vật liệu và nhiệt độ.

Mô hình lưới sử dụng các đường thẳng để minh họa vật thể, nhưng gặp phải nhiều hạn chế lớn Nó không thể phân biệt giữa các đường nét thấy và nét khuất, không nhận biết được các dạng đường cong, gặp khó khăn trong việc kiểm tra xung đột giữa các chi tiết bộ phận, và khó khăn trong việc tính toán các đặc tính vật lý.

- Mô hình bề mặt: Được định nghĩa theo các điểm, các đường thẳng và các bề mặt

Mô hình này có khả năng nhận diện và hiển thị các đường cong phức tạp, đồng thời nhận biết bề mặt và cung cấp mô hình 3D với bề mặt bóng Nó thể hiện tốt các quỹ đạo chuyển động, chẳng hạn như chuyển động của dao cắt trong máy công cụ hoặc chuyển động của các rôbốt.

- Mô hình đặc: Mô tả hình dạng toàn khối của vật thể một cách rõ ràng và chính xác

Mô hình này mô tả các đường thấy và đường khuất của vật thể, hỗ trợ hiệu quả trong việc lắp ráp các phần tử phức tạp Nó còn có khả năng tạo mảng màu và độ bóng bề mặt, giúp người dùng kết hợp với các phần mềm chuyên dụng khác để biểu diễn mô hình và tạo ra hình ảnh sống động cho vật thể.

Phân tích kỹ thuật mô hình là bước quan trọng sau khi hoàn thiện thiết kế dưới dạng mô hình CAD Hai ví dụ điển hình trong việc phân tích mô hình bao gồm tính toán các đặc tính vật lý và phân tích phần tử hữu hạn Tính toán các đặc tính vật lý giúp xác định khối lượng, diện tích bề mặt, thể tích và trọng tâm của mô hình Trong khi đó, phân tích phần tử hữu hạn được sử dụng để tính toán sức căng và độ truyền nhiệt, từ đó đánh giá hiệu suất và độ bền của thiết kế.

Đánh giá thiết kế là quá trình quan trọng, bao gồm việc tự động xác định kích thước chính xác và khả năng tương tác giữa các bộ phận Điều này giúp tránh tình trạng hai chi tiết cùng chiếm một không gian trong các thiết kế lắp ráp Hơn nữa, việc kiểm tra động học thông qua mô phỏng chuyển động của CAD là cần thiết để đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của thiết kế.

Tự động phác thảo bản vẽ là một trong những lợi ích quan trọng của CAD, giúp tạo ra các bản vẽ chính xác và nhanh chóng Khả năng này đóng vai trò quan trọng trong việc trình bày thiết kế và xây dựng hồ sơ thiết kế hiệu quả.

1.1.2.2 Sản xuất với trợ giúp của máy tính CAM Được định nghĩa là việc sử dụng máy tính trong lập kế hoạch, quản lý và điều khiển quá trình sản xuất Các ứng dụng của CAM được chia làm 2 loại chính: Lập kế hoạch sản xuất, điều khiển sản xuất

- Lập kế hoạch sản xuất

Ước lượng giá thành sản phẩm mới là quy trình đơn giản trong nhiều ngành công nghiệp, thường được thực hiện bằng chương trình máy tính, nơi chi phí từng chi tiết được cộng lại để xác định giá sản phẩm Để lập kế hoạch quá trình sản xuất, máy tính hỗ trợ chuẩn bị các trình tự thực hiện và trung tâm gia công cần thiết, đồng thời cung cấp bản lộ trình, tìm kiếm lộ trình tối ưu và mô phỏng kiểm nghiệm kế hoạch.

Các hệ thống dữ liệu gia công máy tính hóa yêu cầu phát triển các chương trình máy tính nhằm xác định các điều kiện cắt tối ưu cho từng loại nguyên vật liệu khác nhau.

Khoa Công nghệ Cơ Khí Trang 8 thực hiện việc tính toán tuổi thọ của dao cắt dựa trên dữ liệu thu thập từ thực nghiệm và các tính toán lý thuyết trong điều kiện cắt cụ thể.

Lập trình cho máy công cụ hoặc CNC là một nhiệm vụ khó khăn cho người vận hành, dễ dẫn đến lỗi khi chi tiết trở nên phức tạp Để khắc phục điều này, các bộ hậu xử lý máy tính được sử dụng thay thế cho việc lập trình bằng tay Đối với những chi tiết có hình dạng hình học phức tạp, hệ thống CAM có khả năng tạo ra chương trình gia công hiệu quả hơn, nhờ vào việc sinh ra tập lệnh điều khiển cho máy công cụ.

Cân bằng dây chuyền lắp ráp là một thách thức lớn trong việc định vị các phần tử tại các trạm Để giải quyết vấn đề này, các chương trình máy tính như COMSOAL và CALB đã được phát triển nhằm hỗ trợ tối ưu hóa quá trình cân bằng cho các dây chuyền lắp ráp.

Vai trò của CAD/CAM trong chu kỳ sản xuất

Hình 1.1 Sơ đồ chu kỳ sản xuất

- Nâng cao năng suất kỹ thuật

- Giảm thời gian chỉ dẫn

- Giảm số lượng nhân viên kỹ thuật

- Dễ cải tiến cho phù hợp với khách hàng

- Phản ứng nhanh với nhu cầu thị trường

- Tránh phải ký các hợp đồng con để kịp tiến độ

- Hạn chế lỗi sao chép đến mức tối thiểu

- Độ chính xác thiết kế cao

- Khi phân tích dễ nhận ra những tương tác giữa các phần tử cấu thành

- Phân tích chức năng vận hành tốt hơn nên giảm khâu thử nghiệm trên mẫu

- Thuận lợi cho việc lập hồ sơ, tư liệu

- Bản thiết kế có tính tiêu chuẩn cao

- Nâng cao năng suất thiết kế dụng cụ cắt

- Dễ tiên liệu về chi phí, giá thành

- Giảm thời gian đào tạo hội hoạ viên và lập trình viên cho máy NC

- Ít sai sót trong lập trình cho máy NC

- Giúp tăng cường sử dụng các chi tiết máy và dụng cụ cắt có sẵn

- Thiết kế dễ phù hợp với các kỹ thuật chế tác hiện có

- Tiết kiệm vật liệu và thời gian máy nhờ các thuật toán tối ưu

- Nâng cao hiệu quả quản lý trong thiết kế

- Dễ kiểm tra chất lượng sản phẩm phức tạp

Nâng cao hiệu quả giao diện thông tin giúp các nhóm kỹ sư, thiết kế viên, hội họa viên, quản lý và các nhóm khác hiểu nhau hơn Việc cải thiện sự giao tiếp và chia sẻ thông tin giữa các bộ phận sẽ tăng cường sự hợp tác và thúc đẩy tiến độ công việc.

Chức năng của CAD/CAM

Khác với quy trình thiết kế truyền thống, CAD quản lý đối tượng thiết kế dưới dạng mô hình hình học số trong cơ sở dữ liệu trung tâm, hỗ trợ kỹ thuật từ giai đoạn phát triển sản phẩm đến giai đoạn cuối của quá trình sản xuất Các bộ phần mềm CAD/CAM chuyên nghiệp phục vụ thiết kế và gia công có khả năng thực hiện các chức năng cơ bản, giúp tối ưu hóa quy trình làm việc và nâng cao hiệu quả sản xuất.

- Thiết kế và mô phỏng 3D những hình dạng phức tạp

- Giao tiếp với các thiết bị đo, quét tọa độ 3D, thực hiện nhanh chóng các chức năng mô phỏng hình học từ dữ liệu số

- Phân tích và liên kết dữ liệu: tạo mặt phân khuôn, tách khuôn, quản lý kết cấu lắp ghép

- Tạo bản vẽ và ghi kích thước tự động

- Liên kết với các chương trình tính toán thực hiện các chức năng phân tích kỹ thuật

- Nội suy hình học, biên dịch các kiểu đường chạy dao chính xác cho công nghệ gia công điều khiển số

- Giao tiếp dữ liệu theo các định dạng đồ họa chuẩn

- Xuất dữ liệu đồ họa dưới dạng tập tin STL để giao tiếp với các thiết bị tạo mẫu nhanh theo công nghệ tạo hình lập thể

Các phần mềm CAD thông dụng hiện nay:

Các phần mềm CAM thông dụng hiện nay:

Thiết kế và gia công tạo hình

Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống

- Lập bản vẽ kỹ thuật

- Khó đạt được sự chính xác gia công

Thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAM

- Bản vẽ kỹ thuật được tạo từ hệ thống vẽ và tạo bản vẽ với sự trợ giúp của máy vi tính

- Tạo mẫu thủ công được thay thế bằng mô hình hoá hình học trực tiếp từ giá trị lấy mẫu 3D

Mẫu chép hình đã được thay thế bằng mô hình toán học, cho phép lưu trữ trong bộ nhớ máy vi tính và hiển thị trên màn hình dưới dạng mô hình khung lưới.

- Gia công chép hình được thay thế bằng gia công điều khiển số (CAM) Ưu điểm:

- Bề mặt gia công chính xác và tinh xảo hơn

- Khả năng nhầm lẫn do chủ quan được hạn chế

Hình 1.4 Qui trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ CAD/CAD

THIẾT KẾ, VẼ, GIA CÔNG TIỆN VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM MASTERCAM 2.1 Thiết kế, vẽ chi tiết cần gia công

Giao diện phần mềm MasterCam

Hình 2.1 Giao diện phần mềm MasterCam

- Graphic Window Cửa sổ đồ họa

- Status Bar Thanh trạng thái

- Toolpath & Solid Management Tab Thẻ quản lý đường chạy dao & vật thể 3D

- Learning Mode Chế độ học

- Sketcher Thanh công cụ vẽ phác

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, VẼ, GIA CÔNG TIỆN VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM MASTERCAM

Các lệnh vẽ (Sketcher)

Hình 2.2 Thanh Toolbar vẽ Sketch 2.1.2.1 Vẽ điểm (Points)

Có các phương pháp tạo point:

- Origin Chọn gốc toạ độ

- Arc Center Chọn tâm của cung tròn, đường tròn

- Endpoint Chọn điểm cuối của đối tượng

- Intersection Chọn giao điểm giữa 2 đối tượng

- Midpoint Chọn điểm giữa của 2 đối tượng

- Point Chọn điểm đã tồn tại

- Quadrant Chọn điểm tại góc phần tư của đường tròn

- Nearest Chọn điểm nằm trên đối tượng được chọn

- Relative Chọn điểm có vị trí tương đối so với điểm khác

Các phương pháp tạo đường thẳng:

- Value Tạo ra đường thẳng bằng cách nhập tọa độ

- Multi Line Tạo ra các đường thẳng liên tục

- Length Tạo ra đường thẳng có độ dài cho trước

- Angle Tạo ra đường thẳng có góc cho trước

- Vertical Tạo ra đường thẳng thẳng đứng

- Horizontal Tạo ra đường thẳng nằm ngang

- Tangent Tạo ra đường tiếp tuyến

Hình 2.3 Các kiểu quan hệ khi vẽ đoạn thẳng 2.1.2.3 Vẽ đường tròn (Circle), cung tròn (Arc)

Các phương pháp tạo đường tròn và cung tròn:

- Circle Center point Tạo đường tròn khi biết tâm hoặc bán kính

- Circle Edge point Tạo đường tròn đi qua ba điểm

- Arc Polar Tạo cung tròn khi biết tâm và độ mở của cung tròn

- Arc Endpoint Tạo cung tròn khi biết hai điểm và bán kính

- Arc 3 Point Tạo cung tròn đi qua ba điểm

- Arc Polar Endpoint Tạo cung tròn khi biết hai điểm đầu, bán kính và góc chắn cung

- Arc Tangent Tạo cung tròn tiếp xúc với đường thẳng hoặc cung tròn

Hình 2.4 Creat Circle Edge Point

2.1.2.4 Vẽ hình chữ nhật (Rectangle)

Các phương pháp tạo hình chữ nhật

- Width, Height Tạo hình chữ nhật khi biết chiều dài và chiều rộng

- Anchor to center Tạo hình chữ nhật khi biết tọa độ tâm, chiều dài và chiều rộng

Các tuỳ chọn bo cung:

- Nomal Tạo ra một góc lượn nhỏ hơn 180

- Inverse Tạo ra một góc lượn phía trong lớn hơn 180

- Circle Tạo ra một góc lượn là đường tròn

- Clearanc Tạo ra một góc lượn phía ngoài lớn hơn 180

Hình 2.6 Các kiểu vẽ Fillet Entities 2.1.2.6 Vát góc (Chamfer)

Các tuỳ chọn vát góc:

- 1 Distance Sử dụng một kích thước để tạo góc vát

- 2Distance Sử dụng hai kích thước để tạo góc vát

- Distance/Arc Sử dụng một kích thước và một góc đề tạo góc vát

- Width Sử dụng kích thước góc vát để tạo góc vát

Hình 2.7 Các kiểu vẽ Chamfer Entities

Các lệnh hiệu chỉnh (Modify – Xfom)

Cắt xén nhiều đối tượng hoặc kéo dài các đối tượng tại điểm giao nhau của chúng

Hình 2.8 Cách gọi lệnh Trim / Break

- Trim 1 entity Cắt 1 đối tượng

- Trim 2 entities Cắt 2 đối tượng

- Trim 3 entities Cắt 3 đối tượng

- Divide/delete Xoá đối tượng

- Extension length Kéo dài đối tượng đến đối tượng khác

Di chuyển hoặc copy những đối tượng hình học được chọn tới vị trí mới

Hình 2.10 Hộp thoại Xform Translate, Xform Mirror

- Delta di chuyển đối tượng theo các tọa độ

- From/to di chuyển đối tượng theo điểm và khoảng cách

- Polar di chuyển đối tượng bằng cách nhập chiều dài và góc

Dùng để tạo ra hình ảnh đối xứng của đối tượng

- Move: Lấy đối tượng đối xứng mà không cần giữ lại đối tượng

- Copy: Tạo ra đối tượng đối xứng và giữ lại đối tượng cũ

- Join: Lấy đối tượng mà tạo nối với nhau ở điểm cuối của chúng

Dùng để copy hoặc quay đối tượng quanh 1 gốc hay điểm cho phép

Dùng để tạo các đối tượng song song

Các bước chuẩn bị trước khi lập trình gia công

2.2.1 Chọn máy gia công (Machine Type)

MasterCAM cung cấp một bộ thư viện đa dạng các loại máy công cụ, bao gồm máy tiện và máy phay, hỗ trợ hiệu quả cho quá trình gia công chi tiết trong sản xuất công nghiệp.

Để chọn máy gia công cắt dây phù hợp với chi tiết cần gia công, bạn chỉ cần xác định đúng tên mã máy trong danh sách các loại máy.

Hình 2.12 Thanh Menu Machine Types

Trong thư viên gia công chứa 3 loại máy công cụ, tương ứng với các đuôi file tương ứng:

Máy gia công cắt dây: Wire

Khi đã lựa chọn xong định nghĩa máy, chương trình trong MasterCAM sẽ tự động tạo ra 1 nhóm máy & nhóm đường dụng cụ trong Toolpath Manager

Sử dụng Properties để thay đổi các đặc tính gia công, bao gồm các thông số về Files,

Tool Settings, Stock Setup và Safety Zone

Sử dụng Toolpath Group để thiết lập các thông số về dụng cụ cắt, đường chạy dao cho quá trình gia công

Sử dụng Properties trong Toolpath Manager để tạo phôi ban đầu Stock setup

Hình 2.13 Tạo phôi ban đầu Stock setup 2.2.3 Xác định góc toạ độ gia công

OD: Đường kính ngoài của phôi

ID: Đường kính ngoài của phôi

Length: Chiều dài của phôi

Hình 2.14 Xác định góc toạ độ gia công

Chương trình gia công vạt mặt (Face)

2.3.1 Xác định biên dạng gia công

Hình 2.15 Gọi lệnh vạt mặt (Face) 2.3.2 Chọn dụng cụ cắt và chế độ gia công

Bảng được hiện ra là bảng Parameters điều khiển các thông số như: Số dao - Number tools (T), tốc độ trục chính(S), F Lượng chạy dao, chiều sâu cắt (depth)

Hình 2.16 Chọn dao dụng cụ cắt, chế độ cắt Tool parameter:

+ Lựa chọn các thông số về dao tiện và chế độ cắt

+ Feed rate: Bước tiến của dao

+ Spindle speed: Tốc độ quay trục chính

+ Max spindle speed: Tốc độ quay lớn nhất của trục

2.3.3 Xác định các thông số gia công

Hình 2.17 Hộp thoại Face parameter

+ Select point : Chọn mặt gia công, chọn 2 điểm xác định bề mặt gia công

+ Number of finish passes: Số lần gia công tinh

+ Entry amount: Khoảng cách chạy với tốc độ ăn dao Chọn bằng 2

+ Rough stepover: Chiều sâu cắt thô

+ Finish stepover: Chiều sâu cắt tinh

+ Overcut amount: Lượng cắt quá tấm

+ Retract amount: Khoảng rút dao về theo phương dọc trục

+ Stock to leave: Lượng dư sau gia công

Chương trình gia công Tiện thô (Rough)

Hình 2.18 Hộp thoại Chain, xác định biên dạng gia công

Sau khi hoàn tất việc chọn biên dạng cần gia công (bao gồm các kiểu như Chain, window, partial,…), bước tiếp theo là lựa chọn các tham số cần thiết trong bảng tham số Parameter của chu trình tiện.

2.4.2 Chọn dụng cụ cắt và chế độ gia công

Hình 2.19 Chọn dao dụng cụ cắt, chế độ cắt Toolpath Parameter:

+ Tool number: Dao thứ (VD: dao thứ 12)

+ Offset number: Số hiệu dao trong bộ nhớ máy

+ Station number: Vị trí dao trên ổ chứa dao

+ Feed rate: tốc độ tiến dao (mm/vg; mm/ph)

+ Spindle speed: tốc độ trục chính (CSS: m/ph ; RPM: vg/ph)

+ Max spindle speed: Tốc độ lớn nhất của trục chính

+ Coolant: Thiết lập chế độ làm mát

Hình 2.20 Hộp thoại Rough parameter Rough parameter:

+ Overlap amount: Chọn lượng ăn dao để bóc lớp vỏ cứng của phôi

+ Rough step: Chiều sâu mỗi bước tiện thô

+ Stock to leave in X: Lượng dư sau gia công theo phương hướng kính

+ Stock to leave in Z: Lượng dư sau gia công theo phương trục chính

+ Entry amount: Khoảng cách giữa dao và phôi khi bắt đầu ăn dao

+ Cutting method: Phương pháp cắt

Chương trình gia công Tiện tinh (Finish)

Tương tự như nguyên công Tiện thô chọn Toolpaths/Lathe Finish toolpaths hoặc kích chuột phải lên Operations bar chọn Lathe toolpaths chọn Finish, chọn chaining như ở Tiện thô

Hình 2.21 Hộp thoại Chain, xác định biên dạng gia công 2.5.2 Chọn dụng cụ cắt và chế độ gia công

Hình 2.22 Chọn dao dụng cụ cắt, chế độ cắt

Hình 2.23 Hộp thoại Finish parameter Finish parameters:

+ Finish stepover: Chiều sâu cắt bước tiện tinh

+ Number of finish passes: Số lần tiện tinh.

Chương trình gia công Tiện rãnh (Groove)

Chu trình tiện cắt rãnh được sử dụng để gia công các rãnh hoặc chỗ lõm mà không thể thực hiện bằng phương pháp gia công thô Phương pháp này cho phép tiếp cận những khu vực khó khăn mà dao cắt thô không thể vào được, đảm bảo hiệu quả và độ chính xác trong quá trình gia công.

Hình 2.24 Xác định biên dạng cắt rãnh

Chọn kiểu xác định vùng gia công: qua một điểm (1 point); qua hai điểm (2 points); qua 3 đường thẳng (3 Lines) hoặc qua chuỗi biên dạng (Chain)

Chọn điểm, hoặc đường để xác định vùng cần gia công

Lựa chọn Toolpath Parameter để xác định dao cắt, tốc độ cắt, tốc độ quay,…

Hình 2.25 Hiệu chỉnh dao cắt rãnh 2.6.3 Xác định các thông số gia công

Hình 2.26 Hộp thoại Groove Shape Parameters

Lựa chọn Groove Shape Parameters để xác định hình dạng, góc và hướng đường chạy dao

+ Groove Angle: Xác định hướng cắt

Thiết lập nhanh các tham số cho các góc khi gia công rãnh giúp tối ưu hóa quy trình Việc tính toán đến phôi cho đường biên ngoài là cần thiết để đảm bảo độ chính xác Đồng thời, mở rộng gia công rãnh đến phôi cũng là một bước quan trọng để nâng cao hiệu quả sản xuất.

+ Radius / Chamfer: Vê góc hoặc vát góc tại các đỉnh hoặc chân rãnh

+ Taper Angle: Góc côn của rãnh

Hình 2.27 Hộp thoại Groove rough parameter Groove rough parameter: Chọn các thông số về tiện thô rãnh

+ Click vào Rough the groove và Finish each groove before roughing next

+ Stock clearance: Khoảng cách chạy với tốc độ ăn phôi

+ Rough step: Chiều sâu mỗi bước cắt thô

+ Retraction moves: Tốc độ rút dao về

+ Dwell time: Thời gian dừng của mỗi vòng quay

+ Groove wall: Chọn kiểu thành rãnh

Hình 2.28 Hộp thoại Groove finish parameter Groove finish parameter: Các thông số về tiện tinh rãnh

+ Number of finish passes : Số lần tiện tinh rãnh

Chương trình gia công Tiện ren (Thread)

Hình 2.29 Bảng thông số của ren 2.7.2 Chọn dụng cụ cắt và chế độ gia công

Hình 2.30 Hộp thoại Thread shape parameter

Hình 2.31 Hộp thoại Thread cut parameter Thread shape parameter: Chọn thông số ren

+ Select from table/Metric M Profile chọn Major Diameter- Đường kính đỉnh ren + Lead: Bước ren

+ Minor Diameter: Đường kính đáy ren

+ Start Position: Chọn điểm đầu của đoạn ren

+ End Position: Chọn điểm cuối của đoạn ren

Chương trình gia công Khoan (Dill)

Hình 2.32 Các phương pháp gia công lỗ

Hình 2.33 Chọn dao dụng cụ cắt, chế độ cắt 2.8.3 Xác định các thông số gia công

Hình 2.34 Hộp thoại Simple drill nopeck Simple drill nopeck: Các thông số về kiểu khoan đơn giản không bẻ phoi

+ Drill point: Điểm bắt đầu khoan

+ Clearance: Khoảng cách chạy dao với tốc độ ăn dao

+ Drill tip compensation: Bù dao khoan

+ Break through amount: Khoảng khoan quá phôi

Mô phỏng quá trình gia công

2.9.1 Mô phỏng đường chạy dao (Backplot)

Chức năng kiểm tra và mô phỏng là rất quan trọng sau khi hoàn thành đường chạy dao Nó giúp xác minh các đường chạy dao, kiểm tra phôi và đảm bảo chất lượng sản phẩm sau khi gia công, đặc biệt sau mỗi lần điều chỉnh và cập nhật đường chạy dao mới.

Để kiểm tra quá trình gia công, truy cập lệnh Backplot trên vùng Toolpath Manager Sử dụng các lệnh Play, Stop, Trace và Draw để thực hiện kiểm tra từng đường gia công trên vùng đồ họa.

Hình 2.35 Mô phỏng đường chạy dao (Backplot)

2.9.2 Mô phỏng gia công (Verify)

Truy cập lệnh kiểm tra mô phỏng gia công: Trên vùng Toolpath Manager, chọn lệnh

Verify Dùng để hiển thị chế độ mô phỏng dao, hiển thị dạng cắt, hiển thị khoảng đo được từ phôi trên màn hình đồ họa…

Xuất chương trình gia công

Post Processor là quá trình chuyển đổi các kiểu đường gia công, chế độ điều khiển máy, dụng cụ và đường chạy dao thành mã gia công tiêu chuẩn, giúp tương thích với từng loại hệ điều khiển của máy CNC.

Hình 2.37 Gọi lệnh Xuất chương trình gia công

Hình 2.38 Chương trình gia công

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, VẼ, GIA CÔNG PHAY VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM MASTERCAM

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, VẼ, GIA CÔNG PHAY VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN

Các bước chuẩn bị trước khi lập trình gia công

3.1.1 Chọn máy gia công (Machine Type)

Để chọn máy gia công phù hợp với chi tiết cần gia công, bạn chỉ cần xác định đúng tên mã máy trong danh sách các loại máy (Machine Types) có sẵn.

Hình 3.1 Chọn máy gia công (Machine Type) 3.1.2 Tạo phôi (Stock setup)

Sau khi hoàn thành thiết kế chi tiết theo yêu cầu, bước tiếp theo là tiến hành đặt phôi, lựa chọn dao phù hợp và thiết lập các thông số cần thiết để thực hiện quy trình gia công chi tiết.

Sử dụng Properties trong Toolpath Manager để tạo phôi ban đầu Stock setup

Hình 3.2 Tạo phôi (Stock setup) và xác định góc toạ độ gia công (Stock Origin) 3.1.3 Xác định góc toạ độ gia công

Để xác định tâm phôi (Stock Origin), bạn có thể kích vào một trong mười vị trí, bao gồm tám góc và hai điểm giữa của mặt phẳng trên và dưới Một dấu nhỏ với mũi tên sẽ chỉ rõ vị trí mà bạn đã chọn.

Chương trình gia công Phay mặt (Face)

Hình 3.3 Gọi lệnh phay mặt (Face) 3.2.2 Chọn dụng cụ cắt và chế độ gia công

Hình 3.5 Hiệu chỉnh thông số dụng cụ cắt

Flute: Chiều dài lưỡi cắt

Shoulder: Chiều dài giới hạn tới khoảng kẹp dao

Overall: Chiều dài toàn bộ dao

Holder: Chiều dài bạc kẹp dao

Abor diameter: Đường kính lỗ kẹp dao

Hình 3.6 Hiệu chỉnh các thông số gia công

Chương trình gia công Phay biên dạng (Contour)

Hình 3.7 Gọi lệnh phay biên dạng (Contour) 3.3.2 Chọn dụng cụ cắt và chế độ gia công

Nhập các thông số động học của dụng cụ cắt:

+ Speed rate: Tốc độ tiến dao

+ Spindle speed: Tốc độ quay trục chính

+ Plunge rate: Tốc độ xuống dao

+ Retract rate: Tốc độ rút dao

Hình 3.9 Chọn dao dụng cụ cắt, chế độ cắt 3.3.3 Xác định các thông số gia công

Hình 3.10 Hiệu chỉnh các thông số gia công Contour Parameters:

+ Clearance: Chiều cao an toàn

+ Retract: Chiều cao rút dao sau mỗi lần đi dao

+ Feed plane: Mặt phẳng bắt đầu thực hiện gia công

+ Depth: Chiều sâu gia công

+ Multi passes: Số lần gia công theo chiều từ cạnh vào

+ Depth cuts: Chiều sâu của các lần phay từ trên xuống

To optimize entry and exit points in closed contours, it is essential to accurately determine the positions for both entering and exiting the tool Additionally, conducting a gouge check is crucial to ensure the proper motion during the entry and exit phases.

+ Spacing: Lượng dư giữa các bước

+ Machine finish passes at: Thiết lập bước gia công tinh tại đâu theo chiều sâu: + Final depth: Gia công tinh tại chiều sâu cuối cùng

+ All depth: Gia công tinh tại mỗi bước cắt theo phương Z

+ Keep tool down: Giữ nguyên vị trí xuống dao khi gia công các bước tinh

Chương trình gia công Phay hóc (Pocket)

Hình 3.13 Gọi lệnh phay hóc (Pocket)

Flute: Chiều dài lưỡi cắt

Shoulder: Chiều dài giới hạn tới khoảng kẹp dao

Overall: Chiều dài toàn bộ dao

Holder: Chiều dài bạc kẹp dao

Abor diameter: Đường kính lỗ kẹp dao

+ Clearance: Khoảng an toàn là khoảng cách từ đầu dao tới vị trí gia công

+ Retract: Khoảng rút dao về sau mỗi nguyên công

+ Feedplane: Khoảng cách từ đầu dao tới bề mặt phôi

+Top of stock: Đỉnh phôi, là điểm gốc để từ đó xác định các khoảng cách khác + Depth: Chiều sâu phay

+ Absolute: chế độ tuyệt đối

+ Depth cuts: Chiều sâu của các lần phay từ trên xuống

Hình 3.17 Hiệu chỉnh các thông số gia công Roughing/Finising/ parameters: Các thông số về gia công thô và tinh

+ Cutting methol: Chọn phương pháp

+ Stepover percentage: Phần trăm bước tiến

+ Machine finish passes only at final depth: Phay tinh lần cuối

+ Finish outer boundary: phay tinh cả đường bao

Chương trình gia công Lỗ (Dill)

Hình 3.18 Gọi lệnh gia công lỗ (Drill) và xác định vị trí lỗ cần gia công

Hình 3.19 Hiệu chỉnh các thông số của dụng cụ cắt

Hình 3.20 Hiệu chỉnh các thông số gia côn

Clearane là cao độ xuất phát, nơi mũi khoan di chuyển nhanh chóng tới tâm lỗ và quay lại sau khi gia công đủ chiều sâu Reatract là cao độ tham chiếu R, từ đó mũi khoan tiếp tục di chuyển nhanh tới cao độ R và sau đó khoan vào phôi với tốc độ F.

Top of stock: Mặt bắt đầu khoan

Mô phỏng quá trình gia công

Truy cập lệnh kiểm tra bằng cách chọn lệnh Backplot trong vùng Toolpath Manager Bạn có thể thực hiện kiểm tra từng đường gia công trên vùng đồ họa thông qua các lệnh Play, Stop, Trace và Draw.

Hình 3.21 Mô phỏng đường chạy dao (Backplot)

Để kiểm tra mô phỏng gia công, truy cập lệnh Verify trên vùng Toolpath Manager Lệnh này cho phép hiển thị chế độ mô phỏng dao, dạng cắt và khoảng đo từ phôi trên màn hình đồ họa.

Hình 3.22 Mô phỏng gia công (Verify)

Xuất chương trình gia công

Post Processor là quá trình chuyển đổi các kiểu đường gia công, chế độ điều khiển máy, dụng cụ và đường chạy dao thành mã gia công tiêu chuẩn, nhằm tương thích với từng loại hệ điều khiển của máy CNC.

Hình 3.23 Chương trình gia công

Tiêu đề	Giáo Trình Công Nghệ CAD/CAM
Tác giả	Lê Thành Nhân
Người hướng dẫn	Thạc sĩ Lê Thành Nhân
Trường học	Trường Cao Đẳng Kinh Tế Kỹ Thuật TP.HCM
Chuyên ngành	Cơ khí chế tạo
Thể loại	Giáo trình
Năm xuất bản	2017
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	52
Dung lượng	6,35 MB