Trong nền kinh tế quốc dân, ngành Cơ khí đóng một vai trò rất quan trọng. Ngay từ khi mới ra đời, ngành công nghiệp cơ khí ở nước ta đã được Đảng và Nhà nước xác định là ngành có vai trò then chốt và luôn được ưu tiên phát triển, đã có nhiều nhà máy cơ khí lớn được xây dựng, có nhiều trung tâm đào tạo, nghiên cứu ra đời. Theo số liệu thống kê gần đây, số lượng cơ sở cơ khí có khoảng 53.000 cơ sở và số lượng công nhân tham gia trực tiếp khoảng 500.000 lao động, chiếm khoảng
12% lao động công nghiệp của cả nước, góp phần đáng kể trong công cuộc Công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
Với sự phát triển của khoa học công nghệ, việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM ngày càng trở nên thông dụng trên thế giới và cảở nước ta, nó đang dần dần thay thế các công nghệ gia công truyền thống. Về bản chất, công nghệ CAD/CAM kết hợp CNC là sự kế thừa và phát triển các phương pháp gia công cổ điển, ứng dụng công nghệ thông tin và điều khiển tự động vào các quy trình tính toán thiết kế, chế tạo từ các chi tiết máy đơn giản, dây chuyền sản xuất bán tựđộng và tựđộng, đến các hệ thống thiết bị tinh vi và phức tạp.
Năm 1984, ông Nguyễn Quang - một Việt kiều ở Đức về nước, đem theo những hiểu biết về CAD/CAM. Theo nhiều tài liệu cho rằng ông là người đầu tiên có các bài trình bày về vấn đề này ở nước ta. Sau đó một nhóm chuyên gia tin học ở TP HCM thời đó tiếp tục công việc của ông đã gặt hái một vài thành công đầu tiên như thiết kế tấm thảm len bằng máy tính và tổ chức dệt thành công tại xí nghiệp thảm len Đà Nẵng (1986), viết phần mềm CAD cho nhà máy dệt Đông Á (1989) và đã được sử dụng trong nhiều năm, xây dựng hệ CAD/CAM cho khâu làm chương trình dệt cho nhà máy dệt chăn Bình Lợi (1990).
Cho đến nay, công nghệ CAD/CAM đã được ứng dụng rất rộng rãi. Trong ngành công nghiệp đóng tàu thủy, CAD/CAM đã hỗ trợđưa ra các thiết kếđảm bảo các phép toán ổn định và sức bền thân tàu, cho việc lập bảng tọa độ và làm trơn nhẵn đường hình dáng vỏ tàu, cho việc khai triển tôn, bố trí để tiết kiệm nguyên vật liệu, cho tính tải và dao động của động cơ diesel, cho việc khống chế tai nạn trên biển, cho hệ thống đường ống mà ta phải khai triển cắt góc ..v.v. Các kỹ sư máy tàu và vỏ tàu của Tập đoàn Công nghiệp tàu thủy Việt Nam (VINASHIN) đã thiết kế và chế tạo các bản vẽ trên máy tính dựa vào các phần mềm chuyên dụng như Autoship, Ship Constructor, Nupas-cadmatic…v.v., sau đó các bản vẽ được trực tiếp gửi tới máy CNC. Trong việc điều hành, quản lý và quản trị, hệ thống máy tính cũng đóng vai trò ngày càng quan trọng trong những xưởng của các nhà máy đóng tàu. Trong các ngành công nghiệp khác như ngành dệt may, điện tử, y học, gia công gỗ .v.v.
việc ứng dụng CAD/CAM cũng đang rất phát triển và đã đạt được nhiều thành tự to lớn.
Trong lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế và chế tạo chúng ta cũng đã có được nhiều thành tựu đáng kể như: Những nghiên cứu về cơ sở CAD/CAM trong lĩnh vực thiết kế của các tác giả: TS.Lưu Quang Huy, TS.Nguyễn Thế Tranh …v.v với các công trình nghiên cứu về cơ sở hình học về CAD đã đưa ra những cơ sở lý luận khoa học về cơ sở mô hình hóa và việc biểu diễn các mô hình hình học bằng các phương trình toán học cơ bản.
Việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM trong thiết kế và lập trình trên máy CNC đã được các nhà khoa học như: GS. Nguyên Đắc Lộc, PGS. Tăng Huy, GS. Trần Văn Địch, PGS. Trần Xuân Việt …v.v được giới thiệu trong các tài liệu “ Điều khiển số và công nghệ trên máy điều khiển số” [9], “Công nghệ CNC” [2], “Công nghệ gia công trên máy điều khiển số” [16], .v.v. Những nghiên cứu đã đưa ra cơ sở lý thuyết và việc ứng dụng CAD/CAM vào thực tiễn khi lập trình gia công các chi tiết cơ khí từđơn giản đến phức tạp.
Các nghiên cứu chuyên sâu về các bộ điều khiển và ứng dụng các hệ thống điều khiển số trong các máy CNC phải kể đến các tác giả lớn như: PGS. Tạ Duy Liêm, PGS. Hoàng Vĩnh Sinh được giới thiệu trong tài liệu “Hệ thống điều khiển số cho máy công cụ CNC” [13], công trình nghiên cứu khoa học “KC.05.DA03/06- 10”.
Việc nghiên cứu các phần mềm ứng dụng trong lĩnh vực này đã được một số tác giả TS. Nguyễn Huy Ninh, TS. Nguyễn Trọng Doanh…v.v với các công trình nghiên cứu như: “Xây dựng phần mềm tích hợp CAD/CAM phục vụ công tác thiết kế và gia công trên máy CNC và tạo mẫu nhanh”, “các nghiên cứu về bộđiều khiển PLC trong các thiết bịđiều khiển số”. Các công trình nghiên cứu này đã bước đầu tạo lập cơ sở cho lĩnh vực thiết kế, sáng tạo ra các phần mềm cũng như các hệ thống phần cứng của hệ thống điều khiển số, thúc đẩy ngành công nghiệp chế tạo các máy và thiết bị gia công chính xác phát triển.
Liên quan đến vấn đề này, mỗi năm còn có rất nhiều các công trình nghiên cứu của các học viên, các nghiên cứu sinh đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng các phần mềm CAD/CAM trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: Y học, nghệ thuật, dệt may…v.v. và đặc biệt là trong lĩnh vực cơ khí như: “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật CAD/ CAM trong thiết kế chế tạo khuôn mẫu chính xác” của Thạc sỹ Trịnh Văn Long [8], “Nghiên cứu công nghệ gia công bề mặt cong phức tạp trên máy phay CNC TNG-40A” của Thạc sỹ Nguyễn Quốc Dũng [1]..v.v.
Cùng với sự phát triển của các phần mềm CAD/CAM nói chung, phần mềm CATIA cũng đã có rất nhiều nghiên cứu. Kết quảđạt được là những công trình khoa học, những ứng dụng của nó cũng đã và đang phát triển, trong thực tiễn được áp dụng rộng rãi như: “Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm catia trong thiết kế và lập trình gia công chi tiết khuôn đúc hộp sốđộng cơ Diese (2009)” của Thạc sỹ Nguyễn Ngọc Văn Thành [14]; “Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm CATIA trong thiết kế và lập trình gia công nhóm ống cút thủy lực trên máy tiện CNC (2008) ” của Thạc sỹ Bùi Thị Len [12]. Các kết quả nghiên cứu đã khai thác và sử dụng hiệu quả phần mềm ứng dụng trong lĩnh vực gia công cơ khí tựđông, từđó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
Tóm lại: Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo nói chung và việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM vào sản xuất nói riêng có những bước phát triên đáng kể. Tuy nhiên, từ khi bước sang cơ chế thị trường, ngành cơ khí Việt Nam đã bộc lộ rất nhiều yếu kém, trong đó vấn đề nổi cộm nhất là khả năng cạnh tranh của ngành rất hạn chế ngay cảở thị trường trong nước. Thị trường tiêu thụ sản phẩm bị thu hẹp, không đủ sức cạnh tranh với hàng hoá ngoại nhập, hoạt động sản xuất kinh doanh gặp rất nhiều khó khăn ...v.v, nhiều doanh nghiệp đứng trước nguy cơ bị phá sản. Có nhiều nguyên nhân làm cho chi phí sản xuất cao, chất lượng sản phẩm thấp nhưng trong đó một trong những nguyên nhân chính là chưa có nhiều nghiên cứu sử dụng hiệu quả các thiết bị hiện đại cũng như các phần mềm ứng dụng.
Thiết bị công nghệ và các quá trình gia công có sự trợ giúp của máy tính đã được nghiên cứu tương đối hoàn chỉnh. Đó là những cơ sở và luận chứng khoa học
nền tảng cho các nghiên cứu phát triển và ứng dụng. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật nói chung, công nghệ CAD/CAM cần phải được nghiên cứu sử dụng một cách có hiệu quả và đáp ứng được theo yêu cầu là một trong những nhiệm vụ cấp thiết và quan trọng hàng đầu trong mọi quá trình sản xuất mang tính công nghệ cao hiện nay.
Vấn đề nghiên cứu và ứng dụng các phần mềm CAD/CAM ở nước ta cho tới nay vẫn còn nhiều hạn chế. Phần lớn việc nghiên cứu và đào tạo được thực hiện mang nặng lý thuyết do điều kiện thực hành có nhiều hạn chế. Chính vì vậy trong quá trình sản xuất gặp rất nhiều khó khăn và vẫn chưa khai thác triệt để các chức năng của chúng.
Phần mềm CATIA là một trong những hệ thống CAD/CAM mạnh mẽ nhất hiện nay được sử dụng rộng rãi trên thị trường quốc tế và đang dần dần phát triển rộng ở Việt Nam. Phần mềm có giao diện sử dụng thân thiện, trực quan với người dùng và đáp ứng được rất nhiều yêu cầu khi giải quyết các bài toán kỹ thuật. Tuy nhiên qua khảo sát chung và thực tế sử dụng tôi thấy trong điều kiện sản xuất cụ thể vấn đề cấp thiết đặt ra là phải nghiên cứu để có sử dụng hiệu quả phần mềm này. Vì vậy, cần phải có những công trình nghiên cứu cụ thể về khả năng và vận dụng nó vào sản xuất góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế thích ứng với các điều kiện sản xuất cụ thể.
Từ những phân tích trên một lần nữa cho thấy vấn đề mà luận văn cần giải quyết là thời sự và cấp thiết.
Chương 2
THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRỤC VÍT CÓ BƯỚC THAY ĐỔI
Trong lĩnh vực công nghệ chế tạo máy, việc nghiên cứu đặc điểm công nghệ và cấu tạo của các chi tiết máy nhằm phục vụ cho công tác thiết kế là vấn đề hết sức cần thiết và có ý nghĩa.
Trục vít có bước thay đổi là một trong những chi tiết cấu tạo tương đối phức tạp. Đây là một chi tiết máy quan trọng trong các loại thiết bị gia công chất dẻo như máy ép phun nhựa hoặc máy đùn. [5]