Chính xác CAD CAM CNC | Làm cơ khí phải biết
Mục lục
1/ CAD CAM CNC là gì?
Khi đặt ra câu hỏi “CAD CAM CNC là gì?” có nghĩa là bạn chưa qua một trường lớp kỹ thuật cơ khí chính quy nào, vì đa phần các trường đều dạy rất kĩ về phần này, với cách mạng về công nghệ này mà hiện nay năng suất công nghiệp rất cao. Bạn chỉ cần hiểu cơ bản về các khái niệm cad cam cnc rồi từ đó đi sâu vào từng phần mềm hoặc ứng dụng cụ thể.
Một người đang sử dụng phần mềm cad cam trên máy tính
1.1/ Sơ lược về một số lợi ích mang lại
Là việc ứng dụng IT (công nghệ thông tin) ở mức độ cao trong lĩnh vực sản xuất một cách toàn diện triệt để; để mang lại lợi ích vượt trội so với hệ thống sản xuất thông thường không ứng dụng IT.
- Giúp tăng năng suất.
- Chất lượng sản phẩm tăng.
- Giảm giá thành sản phẩm.
- Đáp ứng nhanh, linh hoạt nhu cầu thị trường.
2/ Định nghĩa chính xác CAD CAM là gì?
2.1/ CAD (Computer Aided – Design)
2.1.1./ Giới thiệu
Là khoa học nghiên cứu ứng dụng máy tính hỗ trợ trong thiết kế bao gồm:
- Cơ sở dữ liệu, thuật toán
- Cơ sở toán học, phương pháp toán
- Đồ họa máy tính
Mô hình 3D và bản vẽ 2D của chi tiết
CAD (Computer-aided design) được hiểu là thiết kế bằng sự hỗ trợ của phần mềm máy tính. Được sử dụng để thiết kế các mặt hàng để sản xuất, từ một đối tượng độc lập tương đối đơn giản tạo ra một đối tượng phức tạp, hệ thống chính xác cao làm bằng một số lượng lớn các bộ phận riêng lẻ. Thiết kế trong CAD chủ yếu thiết kế kĩ thuật, chứ không phải là thiết kế đồ họa đơn giản, và sản phẩm được tạo ra từ CAD thường bao gồm các kích thước chính xác, dung sai và thậm chí là yêu cầu về vật chất tạo ra sản phẩm. CAD thường được tích hợp với các kỹ thuật máy tính CAE (sẽ giải thích ở bài sau). Các phần mềm CAD tốt nhất là vô cùng phức tạp (và thường rất đắt tiền), thường thì những người thiết kế CAD chuyên nghiệp phải đạt được những đòi hỏi và yêu cầu kĩ năng và tư duy cao. Đương nhiên có rất nhiều cơ hội tốt cho bất cứ ai có một kiến thức tốt về các phần mềm CAD, có khả năng thiết kế những sản phẩm kỹ thuật phức tạp và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật chính xác của công nghệ ngày nay.
2.1.2/ Chức năng
- vẽ, in ấn (Drafting Design)
- Mô hình hóa đối tượng (Modelling Design)
- Kết xuất dữ liệu cho CAM, CAE.
2.2/ CAM (Computer Aided – Manufacturing)
2.2.1/ Giới thiệu
Là tạo dữ liệu đầu vào cho các máy điều khiển số (chương trình gia công cho máy điều khiển số). Sản xuất hỗ trợ máy tính (CAM) là một công nghệ ứng dụng sử dụng phần mềm máy tính và máy móc để tạo điều kiện và tự động hóa quy trình sản xuất. CAM là người kế thừa kỹ thuật hỗ trợ máy tính (CAE) và thường được sử dụng song song với thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD).
Ngoài các yêu cầu về vật liệu, các hệ thống CAM hiện đại bao gồm các điều khiển thời gian thực và robot.
Phương thức hoạt động:
- Khai báo mô hình chi tiết cần gia công (dụng cụ, phương án, thông số tạo hình…)
- Khai báo thông số công nghệ.
Mô phỏng gia công
Hệ thống CAD có thể được tích hợp với một bộ các phần mềm và modul, bao gồm cả quản lý dự án và hệ thống lập kế hoạch, quản lí vòng đời sản phẩm, và CAM (computer-aided manufacturing). Khi tích hợp với một hệ thống CAD, phần mềm CAM có thể lấy đầu ra CAD (chủ yếu là thiết kế và thông số kỹ thuật của chi tiết sản xuất) và chuyển đổi trực tiếp hoặc gián tiếp vào mã lập trình CNC.
Trong một môi trường thiết kế lý tưởng, thì chu kỳ thiết kế để sản xuất sẽ được liền mạch và dễ dàng: các nhà thiết kế sẽ tạo ra các thiết kế trong một module CAD và gửi nó cho một module CAM được tích hợp đầy đủ, khi đó sẽ tự động chuyển đổi sang code CNC hoàn hảo và gửi nó cho các máy CNC phù hợp. Trong thế giới thực tề thì tất nhiên điều đó không hề dễ dàng.
2.2.2/ Chức năng
- Tính đường chạy dao
- Mô phỏng, kiểm tra.
- Kết xuất chương trình NC với máy điều khiển số
- Giảm chất thải và năng lượng để tăng cường sản xuất và hiệu quả sản xuất thông qua tăng tốc độ sản xuất, tính nhất quán nguyên liệu và độ chính xác dụng cụ chính xác hơn
- Sử dụng các quy trình sản xuất dựa trên máy tính để tự động hóa thêm về quản lý, theo dõi tài liệu, lập kế hoạch và vận chuyển
- Thực hiện các công cụ nâng cao năng suất như mô phỏng và tối ưu hóa để tận dụng các kỹ năng chuyên nghiệp.
- Tùy thuộc vào giải pháp và nhà sản xuất doanh nghiệp, CAM có thể thể hiện những bất cập trong các lĩnh vực sau:
- Quy trình sản xuất và độ phức tạp của quá trình sử dụng
- Quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) và tích hợp doanh nghiệp hiện đại
- Máy tự động hóa quy trình
- Các giải pháp CAM hiện đại có thể mở rộng và nằm trong phạm vi từ các hệ thống rời rạc đến tích hợp nhiều CAD 3D.
- CAM thường được liên kết với CAD để tăng cường sản xuất và sắp xếp hợp lý hơn, thiết kế hiệu quả và tự động hóa máy móc vượt trội.
2.3/ CNC (Computer Numeric Control)
CNC là viết tắt của Computer Numeric Control. Máy CNC là một loại máy điều khiển công cụ, chẳng hạn như máy tiện, máy phay, và máy cắt. Chúng được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ như máy công cụ truyền thống và các máy móc tự động hóa. Tuy nhiên máy CNC được điều khiển hoàn toàn bằng phần mềm. Máy CNC bao gồm các công cụ nhiều trục phay, tiện hoặc các công cụ bắn laser có độ chính xác cao công suất lớn mà không thể được vận hành chính xác khi vận hành bằng các máy công cụ bình thường.
Gia công trên máy phay CNC
3/ Học cơ khí cần phải biết CAD/CAM/CNC
Đối với dân kỹ thuật khi nói đến cơ khí thì mỗi người chúng ta phải biết ít nhất và am hiểu sâu một phần mềm chuyên về thiết kế (CAD) hoặc là gia công (CAM) đây là một phần trong thế giới CAD CAM vì còn có CNC và CAE nữa. Có nhiều người ngay từ đầu đã xác định cho mình một hướng đi có thể họ thích công việc thiết kế, cũng có người thích việc thiết kế lại hoặc là một lập trình viên về mảng gia công…Nhưng bên cạnh đó còn rât nhiều người vẫn chạy theo cái gọi là mơ hồ lúc thì họ muốn thiết kế nhưng sau một thời gian họ cảm thấy không còn đam mê và muốn chuyển sang mảng khác và cái cảm giác bắt đầu nghiên cứu cái gì đó từ đầu và mới mẽ luôn khiến chúng ta thích thú nhưng sẽ vẫn thất bại nếu họ không xác định rõ ràng về niềm đam mê cũng như thế mạnh của mình.
3.1/ Lựa chọn phần mềm phù hợp và gắng bó lâu dài
Phải hiểu rõ bản chất của một phần mềm mình đang theo học trong thế giới CAD CAM và nghiên cứu và xác định mình muốn đi theo con đường nào. Rất quan trọng…!
Các bạn phải hiểu rằng phần mềm của mình chuyên về cái gì và thế mạnh của nó, khi đã lựa chọn thì hãy gắng bó lâu dài việc chuyển qua một phần mềm khác sẽ mất nhiều thời gian và tiền bạc nếu muốn đạt đến mức độ chuyên nghiệp. Lấy một vài ví dụ: Các bạn thích việc thiết kế sản phẩm, cơ cấu cơ khí… và bạn phải hiểu rằng việc thiết kế đó phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nó đòi hỏi bạn phải có tư duy đổi mới liên tục và việc thiết kế đó không ràng buộc bạn thiết kế cái gì miễn sao là sản phẩm liên quan đến sản phẩm của Cty và sau đó bạn sẽ đề xuất sản phẩm đó cho người khác. Hoặc bạn sẽ thiết kế sản phẩm theo yêu cầu khách hàng, ở đây khách hàng sẽ mô tả sản phẩm cho bạn về kích thước bao, khối lượng của nó, chất liệu, màu của sản phẩm… và bạn phải làm thỏa mãn tất cả những điều đó. Đó là công việc của người kỹ sư thiết kế.Việc thiết kế sẽ đòi hỏi bạn nên chọn phần mềm gì là phù hợp, không nên quá ham chọn một phần mềm có quá nhiều modul
3.2/ Một số phần mềm CAD (thiết kế) được sử dụng phổ biến ở Việt Nam và thế giới
- AutoCAD: Đây là phần mềm tầm trung và phổ biến nhất trong giới cơ khí, với việc thiết kế tương đối đơn giản có thể sử dụng phần mềm này, bện cạnh đó đây cũng là phần mềm có thể kết hợp với phần mềm gia công khác để cho ra năng suất tuyệt vời. Lấy ví dụ khi kết hợp với MasterCAM thì khả năng gia công 2D là tuyệt vời.
- SolidWorks: Thiết kế tiện lợi không thua kếm bất kỳ một đối thủ CAD nào, thiết kế rất phù hợp cho công việc này.Bên cạnh đó có modul SolidCAM cũng có thể gia công nhưng không mạnh.
- Autodesk Inventor: Thật ra nó cũng không khác gì mấy so với SolidWork, chỉ khác về hình dạng Icon cũng như các thao tác lệnh thiết kế, thuận tiện cho việc thiết kế.
- Pro/E hay Creo Parametric: Một phần mềm đầy đủ các modul từ việc thiết kế solid (surface), thiết kế mạch điện cho ngành điện tử, gia công cũng rất mạnh ( Duy Tân Plastic sử dụng modul này để gia công khuôn ).So sánh với SolidWork nó có nhược điểm là thiết kế không linh hoạt và xuất bản vẽ chậm hơn ( chậm nghĩa là hơi phức tạp hơn ).
- Catia: Là phần mềm sử dụng giống SolidWork nhưng cao cấp hơn vì nó được ứng dụng vào ngành hàng không vũ trụ, hàng hải… những thiết kế đòi hỏi độ chính xác cao và mô phỏng linh hoạt hoặc phân tích nhiều. Một trong những phần mềm phức tạp nhưng rất quan trọng trong ngành cơ khí.
- Unigraphic NX: Cũng là phần mềm rất cao cấp, được áp dụng trong hàng không vũ trụ, hàng hải, giày dép…Những Cty về giày dép chuyên về phần mềm này. So với Catia thì nó tương đương nhau.
Một số phần mềm gia công vẫn có thể thiết kế: Mastercam, Cimatron… nhưng không chuyên.
4/ Hiểu rõ định hướng công việc thiết kế CAD cho bản thân
Thiết kế CAD là chức năng được sử dụng nhều nhất và nhiều người cũng cảm thấy bối rối về các công việc trong lĩnh vực này, nên mục này chỉ tập trung về thiết kế mà không đề cập đến CNC hay lập trình gia công CAM
4.1/Thiết kế theo ý tưởng của chính bản thân
Nghĩ ra cái gì và vẽ phát nó ra giấy, sao đó dần dần hình thành ý tưởng trên phần mềm một cách đầy đủ, nó không ràng buộc bạn thiết kế cái gì vì đó là khi bạn chưa bị ràng buộc bởi một Cty, một khi đã vào công Cty nào đó những ý tưởng đó dường như không còn được tự do nữa bạn phải thiết kế sản phẩm liên quan đến sản phẩm của Cty lấy ví dụ : Khi vào một Cty chuyên về sản phẩm gia dụng (ghế, bàn, ly, thau,… nói chung là sản phẩm nhựa) thì tất cả ý tưởng thiết kế chỉ gói gọn trong những sản phẩm đó, ở đây ý tưởng được đánh giá cao hay không là ở tính thẩm mỹ và tính thực thi của nó nghĩa là sao??? Nghĩa là nếu thiết kế chỉ chú trọng đến vẽ bên ngoài bạn cứ đi, cứ tìm những thiết kế để sản phẩm mình đẹp nhầm bắt mắt nhưng lại quên đến tính thực thi của nó là không thể tách khuôn hoặc tách quá khó dẫn đến gia công quá khó gây tốn kém không mang lại lợi nhuận cho Cty trong khi bạn có thể hài hòa giữa thẫm mỹ và tính thực thi thì bạn chỉ nghiên về một trong 2 điều này quyết định bạn có được thăng tiến hay không trong vai trò nhân viên thiết kế trong một Cty. Ở mảng này đòi hỏi bạn phải dung hòa cả 2 điều trên.
ý tưởng thiết kế
4.2/ Thiết kế theo yêu cầu khách hàng
khi khách hàng muốn thiết kế bất kỳ một mô hình hoặc sản phẩm nào đó nhưng họ không có bất kỳ kích thước hoặc 1 bản vẽ phát nào về sản phẩm mô hình đó thì kỹ sư phải biến những suy nghĩ của họ thành sản phẩm chỉ qua những mô tả trong suy nghĩ của họ.Ví dụ khách hàng yêu cầu : Ghế nhựa có kích thước bao 180x146x128,nặng 226g với dung sai 7g và vật liệu là nựa PP vớ ty trọng là 0.91g/cm3, khi đó chúng ta phải thiết kế theo những thông số đó để đảm bảo rằng khi cho ra sản phẩm sẽ có đầy đủ những thông số đó về yêu cầu thẫm mỹ thì có thể Design trước để khách hàng lựa chọn…
Thiết kế khuôn mẫu theo yêu cầu
4.3/ Thiết kế lại
Hay còn gọi là “ KẺ VẼ LẠI “ công việc này người ta lựa chọn rất nhiều vì tương đối dễ và không đồi hỏi quá nhiều, yêu cầu có khả năng đọc bản vẽ và sử dụng thành thạo một phần mềm nào đó ( phụ thuộc vào Cty đang làm ).Công việc này chỉ thấy xuất hiện ở những Cty “chuyên lính đánh thuê” như FPT SoftWare Hi-Tech Park HCM ( Cty có mảng CAD/CAM ) sẽ chuyển đổi bản vẽ từ phần mềm này sang phần mềm khác, ví dụ nghĩa là khi Cty A thiết kế sản phẩm trên phần mềm SolidWork nhưng muốn đem đi gia công tại Cty B nhưng Cty B chỉ sử dụng phần mềm Pro/E và Cty B chỉ gửi File có đuôi quốc tế sử dụng IGES(.*igs) hoặc STEP(.*stp) chỉ xem nhưng không chỉnh sửa được thì Cty B sẽ thuê Cty C nào đó thiết kế lại bằng phần mềm Pro/E với với những yêu cầu từ phía Cty B. Công việc này chỉ đơn giản là đọc được bản vẽ và sử dụng được phần mềm là làm được.Quan trọng không thua những công việc khác tùy vào lựa chọn mỗi người!!
