Công nghệ CAD CAM CNC là gì?
Những năm cuối thể kỷ 20, công nghệ CAD/CAM/CNC đã trở thành một lĩnh vực đột phá trong thiết kế, chế tạo và sản xuất công nghiệp. CAD CAM CNC là một thuật ngữ sử dụng phổ biến trong lĩnh vực cơ khí chế tạo. Nó có thể gọi là một cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật, mang lại nhiều lợi ích và tăng năng suất lao động trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa.
Cùng CAMMECH tìm hiểu rõ các khái niệm về CAD, CAM và CNC như sau!
1. Khái niệm về CAD
CAD (Computer Aided design): Là thiết kế có sự trợ giúp của máy tính, là một lĩnh vực ứng dụng của công nghệ thông tin vào thiết kế. Nó trợ giúp các nhà thiết kế trong việc mô hình hóa, lập và xuất các tài liệu thiết kế dựa trên kỹ thuật đồ họa. Các sản phẩm tạo ra có thể là bản vẽ 2D hoặc các mô hình thiết kế 3D.
Chức Năng và Ứng Dụng Của CAD:
- Vẽ 2D, 3D, in ấn xuất bản vẽ (Drafting Design)
- Mô hình hóa các đối tượng (Modelling Design)
- Cung cấp dự liệu cho CAM, CAE.
CAD không chỉ bao gồm vấn đề mô tả hình học!
Thiết kế trong CAD là thiết kế về kỹ thuật, đảm bảo độ chính xác, không phải là thiết kế đồ họa đơn giản. Các 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 liệu tạo ra sản phẩm.
Ưu điểm của thiết kế CAD:
- Tăng năng suất công việc thiết kế.
- Quản lý, chỉnh sửa các thiết kế đơn giản.
- Đảm bảo độ chính xác các bản vẽ
- Việc trao đổi các dữ liệu thiết kế đơn giản hơn.
- Dữ liệu cho các ứng dụng khác như CAM, FEM, CAE.
- Giúp cho quá trình marketting các sản phẩm.
- Tạo cơ sở dữ liệu cho quá trình gia công chế tạo.
2. Khái niệm về CAM
CAM (Computer Aided Manufacturing): Là công nghệ gia công chế tạo có trợ giúp của máy tính, xuất hiện do nhu cầu lập trình cho máy CNC.
– Hiểu đơn giản hơn là: CAM là quá trình nối tiếp giữa gia công CNC và thiết kế CAD. Khi sản phẩm được thiết kế hoàn chỉnh nhờ các phần mềm CAD được nhập vào phần mềm CAM để xuất ra các chương trình cho máy CNC thực hiện quá trình gia công.
Chức Năng và Ứng Dụng Của CAM:
- Khai báo mô hình chi tiết cần gia công, thông số công nghệ.
- Tính toán đường chạy dao gia công. Mô phỏng, kiểm tra quá trình gia công CNC.
- Xuất chương trình CNC để thực hiện quá trình gia công.
- Giảm thiệu sai sót trong gia công, tăng năng suất.
- Giúp cho việc tự động hóa về các khâu sản xuất, tối ưu quy trình.
- Quản lý vòng đời sản phẩm (PLM) và tích hợp doanh nghiệp hiện đại
- Các giải pháp CAM hiện đại có thể mở rộng và và kết hợp CAD 3D.
- CAM thường được liên kết với CAD để tăng cường tính chính xác và thiết kế CAD hiệu quả.
3. Khái niệm về CNC
CNC (Computer Numberical Control): gia công có sử dụng điều khiển số với sự trợ giúp của máy tính. Chẳng hạn như các loại máy như: Máy Phay, Máy Tiện,… Chu trình hình thành sản phẩm công nghiệp theo phương thức hiện đại là ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM/CNC để thiết kế gia công và lắp ráp sản phẩm đang trở thành trọng tâm nghiên cứu, phát triển và ứng dụng rộng rãi tại nhiều quốc gia trên thế giới.
Gia công trên máy phay CNC
Ưu điểm của máy CNC:
- Độ chính xác cao.
- Đáp ứng nhanh nhu cầu thị trường, gia công nhiều bề mặt phức tạp.
- Nâng cao năng suất đặc biệt là trong sản xuất đơn chiếc các chi tiết phức tạp.
- Thời gian gia công ngắn, đáp ứng nhanh.
- Giảm giá thành điều hành gián tiếp.
- Hạ giá thành sản xuất.
- Thuận lợi cho việc tự động hóa quá trình sản suất.
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT CAD/CAM
Lịch sử phát triển của CAD/CAM gắn liền với sự phát triển của công nghệ máy tính và kỹ thuật đồ họa tương tác.
Cuối năm 1950 CAD/CAM đã có những bước phát triển đáng kể, khởi đầu có thể nói là tại viện công nghệ Massachusetts (MIT) với ngôn ngữ lập trình cho máy tính APT (Automatically Programmed Tools). Mục đích của APT là để lập trình cho máy điều khiển số, nó được coi như là một bước đột phá để tự động hóa quá trình sản xuất.
Những năm 1960 đến 1970 CAD tiếp tục phát triển mạnh, hệ thống CAD có tên là TURNKEY được thương mại hóa, đây là một hệ thống hoàn chỉnh bao gồm phần cứng, phần mềm, bảo trì và đào tạo, hệ thống này được thiết kế chạy trên máy tính có bộ nhớ khổng lồ và máy tính loại nhỏ.Tuy nhiên khả năng xủ lý thông tin, bộ nhớ của chúng còn hạn chế nên các hệ thống CAD/CAM thời kỳ náy kém hiệu quả, giá thành cao và chỉ được sử dụng trong một số ít lĩnh vực.
Năm 1983 máy IBM-PC ra đời, đây là thế hệ máy tính lý tưởng về khả năng xử lý thông tin, bộ nhớ, đồ họa cho CAD/CAM. Điều này tạo điều kiện cho các hệ CAD/CAM phát triển rất nhanh.
Cuối những năm 1990 là thời kỳ CAD/CAM đạt những thành tựu đáng kể, rất nhiều phần mềm đồ sộ được tung ra thị trường và ứng dụng rộng rãi trong thiết kế và sản xuất của nhiều nghành công nghiệp.
Hiện nay các phần mềm CAD/CAM nổi tiếng đang có mặt trên thị trường như: CIMATRON, CREO PARAMETRIC, CATIA, MASTERCAM…
QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA CAD/CAM
Theo công nghệ CAD/CAM phần lớn các khó khăn của quá trình thiết kế và gia công tạo hình theo công nghệ truyền thống được khắc phục vì rằng:
- Bề mặt gia công đạt được chính xác và tinh xảo hơn.
- Khả năng nhầm lẫn do chủ quan bị hạn chế đáng kể.
- Giảm được nhiều tổng thời gian thực hiện qui trình thiết kế và gia công tạo hình.
Ý NGHĨA CỦA HỆ THỐNG CAD/CAM-CNC
Xuất phát từ nhu cầu cho trước, việc nghiên cứu đảm nhận thiết kế một mô hình mẫu cho đến khi thể hiện trên bản vẽ biễu diễn chi tiết. Từ bản vẽ chi tiết, việc triển khai chế tạo đảm nhận lập ra quá trình chế tạo các chi tiết cùng các vấn đề liên quan đến dụng cụ và phương pháp thực hiện.
Hai lĩnh vực hoạt động lớn này trong ngành chế tạo máy được thực hiện liên tiếp nhau và được phân biệt bởi kết quả của nó.
- Kết quả của CAD là một bản vẽ xác định, một sự biểu diễn nhiều hình chiếu khác nhau của một chi tiết cơ khí với các đặc trưng hình học và chức năng. Các phần mềm CAD là các dụng cụ tin học đặc thù cho việc nghiên cứu và được chia thành hai loại: Các phần mềm thiết kế và các phần mềm vẽ.
- Kết quả của CAM là cụ thể, đó là chi tiết cơ khí. Trong CAM không truyền đạt một sự biểu diễn của thực thể mà thực hiện một cách cụ thể công việc. Việc chế tạo bao gồm các vấn đề liên quan đến vật thể, cắt gọt vật liệu, công suất của trang thiết bị, các điều kiện sản xuất khác nhau có giá thành nhỏ nhất, với việc tối ưu hoá đồ gá và dụng cụ cắt nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của chi tiết cơ khí.
