Công nghệ CADCAMCNC là học phần chuyên ngành quan trọng trong đào tạo kỹsư, cử nhân Công nghệ kỹ thuật Cơ khí. Công nghệ CADCAMCNC ngày càng được sửdụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như chế tạo máy, xây lắp công trình côngnghiệp và dân dụng, giao thông vận tải, hoá chất... Chính vì thế việc nắm bắt và lập trìnhthành thạo cũng như vận hành được các máy CNC trở nên cần thiết hơn bao giờ hết đốivới các kỹ sư và với sinh viên ngành Cơ khí.Tài liệu “Công nghệ CADCAMCNC” được biên soạn dùng làm tài liệu giảng dạyvà học tập cho hệ Đại học và Cao đẳng ngành Công nghệ kỹ thuật Cơ khí của Trường Đạihọc Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp. Tài liệu này được biên soạn để giúp cho các giảng viênvà sinh viên Khoa Cơ khí của Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp có đủ tàiliệu để giảng dạy, học tập, và thực hành.Tài liệu đưa ra các các vị dụ cụ thể để làm rõ lý thuyết, đồng thời tài liệu cũng đưara cách tiếp cận máy CNC để nghiên cứu một cách rất hiệu quả về gia công trên máy CNCcũng như công nghệ CADCAMCNC. Qua việc thực hiện nội dung các bài học trong nộidung tài liệu, người học có thể nắm bắt được một cách thành thạo kỹ năng lập trình bằngtay, lập trình có sự trợ giúp của máy tính và tiếp cận vận hành máy CNC đảm bảo đúng kỹthuật an toàn, nắm được các kỹ thực hiện các công việc từ chuẩn bị đến gia công chi tiếtthực tế trên máy CNC (phay, tiện).Tài liệu Công nghệ CADCAMCNC được biên soạn lần đầu và do hạn chế về thờigian, cuốn tài liệu này không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng tôi xin trân trọng cảm ơnnhững ý kiến đóng góp của bạn đọc, của đồng nghiệp và của các em sinh viên. Các ý kiếnđóng góp xin gửi về Khoa Cơ khí Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp – Phòng702 tòa nhà A10, ngõ 218, Lĩnh Nam, Hà Nội. Hoặc qua Email: khoacokhiuneti.edu.vn
Lời nói đầu Cơng nghệ CAD/CAM/CNC học phần chun ngành quan trọng đào tạo kỹ sư, cử nhân Cơng nghệ kỹ thuật Cơ khí Cơng nghệ CAD/CAM/CNC ngày sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp chế tạo máy, xây lắp cơng trình cơng nghiệp dân dụng, giao thơng vận tải, hố chất Chính việc nắm bắt lập trình thành thạo vận hành máy CNC trở nên cần thiết hết kỹ sư với sinh viên ngành Cơ khí Tài liệu “Công nghệ CAD/CAM/CNC” biên soạn dùng làm tài liệu giảng dạy học tập cho hệ Đại học Cao đẳng ngành Công nghệ kỹ thuật Cơ khí Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Cơng nghiệp Tài liệu biên soạn để giúp cho giảng viên sinh viên Khoa Cơ khí Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp có đủ tài liệu để giảng dạy, học tập, thực hành Tài liệu đưa các vị dụ cụ thể để làm rõ lý thuyết, đồng thời tài liệu đưa cách tiếp cận máy CNC để nghiên cứu cách hiệu gia công máy CNC công nghệ CAD/CAM/CNC Qua việc thực nội dung học nội dung tài liệu, người học nắm bắt cách thành thạo kỹ lập trình tay, lập trình có trợ giúp máy tính tiếp cận vận hành máy CNC đảm bảo kỹ thuật an tồn, nắm kỹ thực cơng việc từ chuẩn bị đến gia công chi tiết thực tế máy CNC (phay, tiện) Tài liệu Công nghệ CAD/CAM/CNC biên soạn lần đầu hạn chế thời gian, tài liệu không tránh khỏi thiếu sót Chúng tơi xin trân trọng cảm ơn ý kiến đóng góp bạn đọc, đồng nghiệp em sinh viên Các ý kiến đóng góp xin gửi Khoa Cơ khí - Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Cơng nghiệp – Phịng 702 tòa nhà A10, ngõ 218, Lĩnh Nam, Hà Nội Hoặc qua Email: khoacokhi@uneti.edu.vn Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2019 Nhóm biên soạn Nguyễn Hữu Quang Trịnh Thị Mai Nguyễn Thị Hương Chương 1: Tổng quan công nghệ CAD/CAM/CNC Mục tiêu chương: - Về kiến thức: + Hiểu khái niệm CAD/CAM/CNC + Biết vị trí, vài trị, tầm quan trọng CAD/CAM/CNC nước quốc tế Công nghệ Cơ khí - Về thái độ: Tích cực, chủ động học tập nghiên cứu, tham gia đầy đủ tiết học Nội dung chương: 1.1 Khái niệm CAD/CAM/CNC 1.2 Lịch sử phát triển công nghệ CAD/CAM/CNC 1.3 Mục tiêu ý nghĩa việc sử dụng hệ thống CAD/CAM/CNC 1.4 Quy trình cơng nghệ CAD/CAM/CNC 1.5 Mối quan hệ CAD/CAM/CNC 1.6 Giới thiệu số phần mềm CAD/CAM/CNC thông dụng Nội dung chi tiết: 1.1 Khái niệm CAD/CAM/CNC CAD: Computer Aided Design – Máy tính hỗ trợ thiết kế Thiết kế tạo kế hoạch quy ước cho việc xây dựng đối tượng hệ thống (như vẽ thiết kế kiến trúc, vẽ kỹ thuật, sơ đồ mạch mẫu may) Thiết kế có ý nghĩa khác lĩnh vực khác Trong số trường hợp, xây dựng đối tượngtrực tiếp (như đồ gốm, kỹ thuật, quản lý, thiết lập mã hóa thiết kế đồ họa) coi thiết kế - CAD Là khoa học nghiên cứu ứng dụng máy tính hỗ trợ thiết kế bao gồm: + Cơ sở liệu, thuật toán + Cơ sở toán học, phương pháp tốn + Đồ họa máy tính - Chức năng: + Vẽ, in ấn (Drafting Design) + Mơ hình hóa đối tượng (Modelling Design) + Kết xuất liệu cho CAM, CAE CAM: Computer Aided Manufacturing – Máy tính hỗ trợ gia công Gia công phần trình sản xuất hàng hóa sử dụng bán sử dụng lao động máy móc, dụng cụ, hóa chất chế biến sinh học, xây dựng Có thể diễn tả loạt hoạt động người, từ thủ công đến công nghệ cao, thường áp dụng cho sản xuất cơng nghiệp, ngun liệu chuyển thành hàng hóa thành phẩm quy mơ lớn Thành phẩm sử dụng để sản xuất loại máy móc thiết bị khác hay sản phẩm phức tạp máy bay, thiết bị gia dụng xe ô tô - CAM: Là tạo liệu đầu vào cho máy điều khiển số (chương trình gia cơng cho máy điều khiển số) - Phương thức hoạt động: + Khai báo mơ hình chi tiết cần gia cơng (dụng cụ, phương án, thơng số tạo hình ) + Khai báo thơng số cơng nghệ - Nhiệm vụ: + Tính đường chạy dao + Mô phỏng, kiểm tra + Kết xuất chương trình NC với máy điều khiển số CNC - Computer Numerical Control (điều khiển máy tính) Đề cập đến việc điều khiển máy tính máy móc khác với mục đích sản xuất (có tính lặp lại) chi tiết khí (hay vật liệu khác) có hình dáng từ đơn giản tới phức tạp, cách sử dụng chương trình viết kí hiệu chuyên biệt theo tiêu chuẩn EIA-274-D, thường gọi mã Gcode CNC phát triển cuối thập niên 1940 đầu thập niên 1950 phịng thí nghiệm Servomechanism trường MIT Hình 1.1 Mối quan hệ CAD/CAM/CNC Cơ khí chế tạo ngành đầu hệ thống công nghiệp nên tin học hóa ngành hỗ trợ nhiều thông qua phần mềm, phần mềm ứng dụng Ở nước phát triển việc ứng dụng hệ thống công nghệ CAD/CAM/CNC sản xuất nghiên cứu ứng dụng từ lâu, họ cho đời hệ thống công nghệ CAD/CAM/CNC lớn riêng biệt để giải công việc họ Ở Việt Nam cách khoảng mười, mười lăm năm số lượng phần mềm CAD/CAM/CNC cịn hạn chế thì số lượng phần mềm tăng lên nhiều Khơng tính đến phần mềm chuyên nghiệp viết riêng cho cơng ty số lượng hệ thống CAD/CAM/CNC nước ta lớn mười Chúng ta chia hệ thống sau: + Phần mềm CAD: AutoCAD, MDT, Inventor, SolidEdge, SolidWorks… + Phần mềm CAM: MasterCAM, EdgeCAM, SolidCAM, PowerMill… + Bộ phần mềm CAD/CAM/CAE tích hợp: CATIA, Pro/ENGINEER, TOP SOLID, NX (Unigraphic) Hình 1.2 Một số thành phần chức hệ thống CAD/CAM/CAE Chỉnh sửa thiết Chọn vật liệu Khái niệm P.pháp lắp ráp Phần thiết kế Cơ sở liệu Đo lường ứng suất CAE CAD Phần xếp Tự động cắt gọt Mô Bàn giao vật liệu Đồ gá Lắp ráp tự động CAM Hình 1.3 Dữ liệu dùng chung hệ thống CAD/CAM/CAE Hình 1.4 Quy trình thuận CAD/CAM/CAE 1.2 Lịch sử phát triển công nghệ CAD/CAM/CNC CIM CAD/CAM CAD FMS CNC NC 1950 1960 1970 1980 1990 Hình 1.5 Sơ lược lịch sử phát triển hệ thống cơng nghệ CAD/CAM/CNC Hệ thống CAM có tên PRONTO phát triển TS Patrick J Hanratty vào năm 1957 Do người ta gọi TS Patrick J Hanratty cha đẻ hệ thống CAD/CAM Năm 1959 D T Ross, trường đại học Kỹ thuật Illinois, với công ty hàng không vũ trụ Aircraft Industries Association sử dụng hình học giải tích để mơ hình hóa phát triển ngơn ngữ điều khiển máy gọi ngôn ngữ APT Đây bắt đầu thời đại máy điều khiển số cơng nghiệp Hình 1.6 Lịch sử phát triển CAD/CAM Năm 1962, Ivan Sutherland phát triển hệ thống SKETCHPAD luận văn tiến sĩ MIT coi mở đầu hệ thống CAD thực vẽ hai chiều Sau T.E Johnson tiếp tục phát triển hệ thống SKETCHPAD để thể mơ hình 3D TS Hanratty nhà đồng thiết kế hệ thống CAD có tên DAC (Design Automated by Computer) phịng thí nghiệm nghiên cứu General Motors vào năm 1960 Ngồi chương trình CAD phát triển McDonnell-Douglas (CADD đời năm 1966), Ford (PDGS đời năm 1967), Lockheed (CADAM đời năm 1967)… Năm 1966 Clough sử dụng phần tử hữu hạn để phân tích ứng suất bề mặt Những năm 1960 đến 1970 CAD tiếp tực phát triển mạnh, hệ thống CAD có tên TURNKEY thương mại hóa, hệ thống hoàn chỉnh bao gồm phần cứng, phần mềm, bảo trì đào tạo, hệ thống thiết kế chạy máy tính lớn có nhớ khổng lồ máy tính mini X Schoenberg (1946), M.G Cox (1972) c de Boor (1972) phát triển sở toán cho đường cong mặt cong NURBS Thiết kế máy CNC đại bắt nguồn từ tác phẩm John T Parsons cuối năm 1940 đầu năm 1950 Đến năm 1960, giá thành tính phức tạp máy tự động giảm đến mức độ định để ứng dụng ngành công nghiệp khác Những máy sử dụng động truyền động điện chiều để vận dụng vô lăng vận hành dao cụ Hình 1.7 Máy CNC nguyên thủy John T Parsons Vị trí thứ tự lỗ cho phép đầu đọc sản xuất xung điện cần thiết để quay động với thời gian tốc độ xác Chúng thường gọi NC hay máy điều khiển số Hình 1.8 Doanh số dịch vụ phần mềm CAD/CAM 1.3 Mục tiêu ý nghĩa việc sử dụng hệ thống CAD/CAM/CNC CAD CAM CNC thuật ngữ sử dụng phổ biến lĩnh vực khí chế tạo Đây kết cách mạng khoa học kỹ thuật, ứng dụng nhiều quy trình vận hành sản xuất Đề cao tính tự động hóa cơng nghiệp đại, từ giúp nâng cao lực sản xuất cạnh tranh doanh nghiệp Tại Việt nam - Mới thoát khỏi chiến tranh 40 năm, 20 năm liên tục tụt dốc, 20 năm trở lại (từ 1995 đến 2014) bắt đầu lên - Ngành khí bị bỏ quên 20 năm, chưa đầu tư nhiều - Chỉ từ năm 1997 Vịệt nam lần có phần mềm CAD/CAM CIMATRON 7.0 hãng Saello Nhật tài trợ ĐHKB có máy phay CNC - CAD/CAM/CNC chậm 50 năm so với giới Đội ngũ CAD/CAM Là người biết sử dụng phần mềm CAD/CAM vào mục đích sau: • Xây dựng mơ hình máy tính • Tối ưu hố thiết kế • Thiết kế khn • Lập quy trình cơng nghệ chế tạo chi tiết máy • Chạy mơ máy tính • Xuất chương trình gia cơng Các loại máy CNC phổ biến • Máy phay CNC • Máy tiện CNC • Máy cắt dây CNC WEDM • Máy ăn mòn tia lửa điện EDM • Máy cắt tơn gió đá • Máy CMM • Máy quét Laser Scanner Đội ngũ CNC • Là người biết sử dụng máy CNC biết lập trình CNC • Là người biết thiết kế đồ gá • Là người biết lập quy trình cơng nghệ gia cơng máy CNC • • 1.4 Là người biết chọn dụng cụ cắt xác định thông số cơng nghệ Là người biết bảo trì máy CNC Quy trình cơng nghệ CAD/CAM/CNC Khái niệm sản phẩm Tính tốn thiết kế Đặt mua thiết bị Khách hàng thị trường Kiểm tra Sản xuất Vẽ Thiết kết QTCN Lập kế hoạch sản xuất Hình 1.9 Quy trình cơng nghệ truyền thống Nhược điểm: Khó đạt độ xác gia cơng Dễ làm sai nhầm lẫn hay hiểu sai Năng suất thấp Giá thành cao Khả cạnh tranh thấp Lập vẽ hồ sơ nhờ máy tính CAD Khái niệm sản phẩm Khách hàng thị trường Kiểm tra Điều khiển chất lượng nhờ máy Tính tốn thiết kế Vẽ Đặt mua thiết bị Thiết kế QTCN Sản xuất Robot, máy công cụ điều khiển máy tính Lập kế hoạch sản xuất Lập QTCN nhờ máy tính - Lập kế hoạch sản xuất nhờ máy tính, kế hoạch nhu cầu vật tư, nắm tình hình sản xuất Hình 1.10 Quy trình cơng nghệ CAD/CAM/CNC Hình 1.11: Ứng dụng quy trình công nghệ CAD/CAM/CNC Ưu điểm: - Thiết kế sản phẩm có hình dáng phức tạp khơng gian 3D - Liên kết với mô đun khác để thực q trình tính tốn phân tích kỹ thuật, mô gia công thử để kịp thời sửa chữa trước tiến hành trình sản xuất - Biên dịch đường chạy dao xác dùng cho cơng nghệ gia công máy CNC truyền chương trình gia cơng cho máy gia cơng CNC qua mạng máy tính 1.5 Giới thiệu số phần mềm CAD/CAM/CNC thơng dụng Hình 1.12 Một số phần mềm CAD/CAM/CNC thông dụng Ngày thị trường phần mềm CAD/CAM/CNC phong phú đa dạng Trên thị trường thông dụng AutoCAD, Inventor, TurboCAD, CATIA, NX, Cimatron, Pro/Engineer, MasterCAM, … Một số phần mềm sử dụng rộng rãi doanh nghiệp Cơ khí: • AutoCAD • Pro/ENGINEER • CIMATRON • Mastercam • SolidWorks • Catia • Unigraphics (NX) • SolidEdge • EdgeCAM • SolidCAM • CAM Works CÂU HỎI ƠN TẬP CHƯƠNG I Câu 1: Giải thích khái niệm sau: CNC, NC, AC, CAD, CAM, DNC, CAE, CAQ, CIM, CPU, SMS, CAP, RAM, ROM, FROM, PLC, Câu 2: Trình bày lịch sử phát triển công nghệ CAD/CAM? Câu 3: So sánh trình thiết kế theo cơng nghệ truyền thống q trình thiết kế có trợ giúp máy tính? 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS TS Tăng Huy chủ biên (1999) - Điều khiển số công nghệ máy điều khiển số CNC– Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội- NXB Khoa học kỹ thuật; PGS.TS.Tạ Duy Liêm chủ biên (2001) - Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ – Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Thế San, Nguyễn Ngọc Phương (2005)- Sổ tay lập trình- NXB Đà nẵng; PGS Đồn Thị Minh Trinh (1998) -Cơng nghệ CAD/CAM- NXB thành phố Hồ Chí Minh; PGS.TS Trần Xuân Việt (2000) – Công nghệ gia công máy điều khiển sốTrường đại học Bách Khoa Hà Nội - NXB Khoa học kỹ thuật PGS TS Nguyễn Đắc Lộc, PGS – TS Tăng Huy (2002) - Điều khiển số công nghệ máy điều khiển số CNC - Nhà xuất khoa học kỹ thuật GS.TS Trần Văn Địch (2001) - Giáo trình Cơng nghệ CNC - Nhà xuất khoa học kỹ thuật (Tài liệu q trình hồn thiện Sinh viên phải tham gia vào nhóm chat để tương tác với giảng viên để giải đáp thắc mắc) 11 ... CAD/CAM/CAE 1.2 Lịch sử phát triển công nghệ CAD/CAM/CNC CIM CAD/CAM CAD FMS CNC NC 1950 1960 1970 1980 1990 Hình 1.5 Sơ lược lịch sử phát triển hệ thống công nghệ CAD/CAM/CNC Hệ thống CAM có tên... người biết lập quy trình cơng nghệ gia cơng máy CNC • • 1.4 Là người biết chọn dụng cụ cắt xác định thông số công nghệ Là người biết bảo trì máy CNC Quy trình cơng nghệ CAD/CAM/CNC Khái niệm sản... cơng nghệ CAD/CAM? Câu 3: So sánh q trình thiết kế theo cơng nghệ truyền thống q trình thiết kế có trợ giúp máy tính? 10 TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS TS Tăng Huy chủ biên (1999) - Điều khiển số công nghệ