Công nghệ CAD/CAM/CNC là gì trong chế tạo khuôn mẫu

Công nghệ CAD/CAM/CNC là thuật ngữ quen thuộc được ứng dụng phổ biến trong các lĩnh vực cơ khí chế tạo, trong quá trình vận hành và sản xuất các sản phẩm khuôn mẫu. Sử dụng công nghệ CAD/CAM/CNC trong chế tạo khuôn mẫu và gia công chi tiết sẽ giúp các kỹ sư cải thiện hiệu suất và độ chính xác, từ đó tiết kiệm thời gian tập trung vào hoạt động phát triển, đổi mới sản phẩm. Hãy cùng ITG khám phá chi tiết công nghệ CAD/CAM/CNC là gì trong bài viết dưới đây.

Công nghệ CAD/CAM/CNC trong chế tạo khuôn mẫu

Những năm cuối thể kỷ 20, công nghệ CAD/CAM/CNC đã trở thành một lĩnh vực đột phá trong thiết kế, chế tạo khuôn mẫu và sản xuất công nghiệp. Kể từ đó, thuật ngữ này trở phủ sóng nền công nghiệp hiện đại, đặc biệt trong lĩnh vực cơ khi chế tạo khi đề cao tính tự động hóa và thiết kế sản phẩm khuôn mẫu như ý muốn với hình dạng phức tạp, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cao. Theo đó, rất nhiều nhà máy thông minh (smart factory) đã ứng dụng CAD/CAM/CNC trong các quy trình vận hành, sản xuất, chế tạo khuôn, góp phần thúc đẩy sự tiến bộ và nâng cao năng lực sản xuất cũng như cạnh tranh của doanh nghiệp.

Đọc thêm: Sản xuất thông minh trong ngành nhựa

Công nghệ thiết kế CAD

CAD là gì

CAD (Computer Aided Design) được hiểu là thiết kế bằng sự hỗ trợ của phần mềm máy tính. Theo đó, trong ngành công nghiệp, người ta sủ dụng CAD 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 với hệ thống chính xác cao dựa trên số lượng lớn các chi tiết.

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.

Chức năng của CAD

• Vẽ, in ấn (Drafting Design)
• Mô hình hóa đối tượng (Modelling Design)
• Kết xuất dữ liệu cho CAM, CAE.

Lợi ích của CAD

• Tăng năng suất, chất lượng của công việc thiết kế.

• Quản lý, chỉnh sửa các thiết kế đơn giản.
• Tạo ra luồng dữ trao đổi các dữ liệu thiết kế cũng như phục vụ cho các ứng dụng khác như CAM, FEM, CAE.
• Tạo cơ sở dữ liệu cho quá trình gia công chế tạo.

Một số phần mềm CAD 2D và 3D thông dụng

• AutoCAD: Đây là phần mềm 2D tầm trung và phổ biến nhất trong giới cơ khí, cho phép thiết kế tương đối đơn giản. Ngoài ra, phần mềm cũng có thể kết hợp với hệ thống gia công khác để cho ra năng suất tuyệt vời.
• SolidWorks: Thiết kế tiện lợi, có modul SolidCAM cũng cho phép gia công.
• Autodesk Inventor: Chuyên về thiết kế máy, cơ cấu vì tích hợp thư viện chi tiết đa dạng.
• Pro/E hay Creo Parametric: Là phần mềm có đầy đủ các modul từ việc thiết kế bề mặt, thiết kế mạch điện cho ngành điện tử, gia công. Tuy nhiên, nhược điểm của phần mềm là thiết kế không linh hoạt và xuất bản vẽ phức tạp.
• Catia: Là phần mềm sử dụng giống SolidWork nhưng cao cấp hơn, sử dụng trong ngành cơ khí, đòi hỏi độ chính xác cao và mô phỏng linh hoạt hoặc phân tích nhiều.
• Unigraphic NX: Là phần mềm cao cấp, tích hợp những công cụ mạnh mẽ cho phép tùy chọn, và sử dụng giao diện dễ dàng. Unigraphic được ứng dụng chủ yếu trong ngành giày dép, hàng hải, hàng không vũ trụ

Công nghệ CAM trong chế tạo khuôn mẫu

CAM là gì

CAM (Computer Aided Manufacturing) là một công nghệ ứng dụng, trong đó CAM sử dụng phần mềm máy tính và máy móc để tạo điều kiện và tự động hóa quy trình sản xuất. Nó được phát triển dựa trên kỹ thuật CAE và sử dụng song song với thiết kế CAD

Hiểu đơn giản hơn đây 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 sẽ được nhập vào phần mềm CAM để xuất ra các chương trình cho máy CNC thực hiện quá trình sản xuất khuôn mẫu.

Ngoài các yêu cầu về vật liệu, thì ngày nay các hệ thống CAM trong các nhà máy hiện đại có thể bao gồm các điều khiển thời gian thực và robot.

Chức năng 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.

Lợi ích của CAM

• 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
• CAM thường được liên kết với CAD để tăng cường tính chính xác và thiết kế CAD hiệu quả.

Nhược điểm của CAM

• Đầu tư nguồn lực về thời gian, chi phí triển khai và đào tạo người dùng lớn.
• Chi phí bảo trì phần mềm CAD lớn
• Thời gian và chi phí cho việc chuyển các bản vẽ cũ vẽ bằng tay sang CAD cũng không nhỏ.

Một số phần mềm lập trình CAM thông dụng

• Phần mềm Mastercam: là phần mềm 2D CAM sử dụng giúp thiết kế các chi tiết ảo trên máy dễ dàng và hỗ trợ máy CNC gia công chi tiết các sản phẩm.
• Phần mềm SolidCAM: là phần mềm CAM tùy chọn cho gia công CNC và các nhà sản xuất chuyên nghiệp sử dụng phần mềm SolidWorks. Phần mềm phù hợp với hầu hết các loại máy gia công CNC trên thị trường, kể cả các loại máy CNC cũ. Phần mềm giúp tăng tốc độ cắt và xử lý vật liệu cứng – ngay cả với các dụng cụ cắt nhỏ nhất và làm tăng đáng kể tuổi thọ dao cụ.

Công nghệ CNC trong cơ khí chế tạo khuôn mẫu

CNC là gì

CNC là viết tắt của Computer Numeric Control, là bước phát triển cao từ các máy NC (Numurial Control). Theo đó, CNC được ứng dụng trong các máy móc, thiết bị nhằm điều khiển công cụ. Trong ngành cơ khí, công nghệ CNC được triển khai tại các máy tiện, máy phay, và máy cắt nhằm giải quyết các bài toán sản xuất đòi hỏi có độ chính xác cao công suất lớn mà không thể được vận hành chính xác khi triển khai bằng các máy công cụ bình thường.

Có thể thấy, ứng dụng kỹ thuật CAD/CAM/CNC để thiết kế gia công và lắp ráp sản phẩm đang trở thành chu trình hình thành sản phẩm công nghiệp theo phương thức hiện đại và được ứng dụng rộng rãi tại nhiều quốc gia trên thế giới.

Tại Việt Nam, máy CNC hiện nay đa phần sử dụng hệ điều hành Fanuc. Các phần mềm CAD/CAM sau khi thiết kế sản phẩm sẽ cho ra một đoạn mã code, máy CNC sẽ đọc đoạn mã này và thực hiện để tiến hành gia công sản phẩm khuôn mẫu.

Chức năng của CNC

• Điều khiển các máy công cụ nhiều trục phay, tiện hoặc các công cụ bắn laser.
• Nội suy đường thẳng, cung tròn, mặt xoắn, parabol và bất kỳ mặt bậc ba nào
• Cắt kim loại theo những đường cong dễ dàng, có thể đục rỗng bên trong, tỉa hoa văn chính xác
• Bù sai số khi đang gia công
• Lập trình và vận hành, chỉnh sửa chương trình ngay trên máy, nhập dữ liệu thủ công (MDI – Manual Data Input), hiển thị hình ảnh đường đi của dao cắt…
• Chỉ ra nguyên nhân máy ngừng, báo động hỏng hóc sắp xảy ra, kích hoạt bộ phận dự phòng giúp việc vận hành diễn ra bình thường mà không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.

Lợi ích của CNC

• Độ chính xác cao. Các loại máy CNC đều cắt rất tỉ mỉ có độ chính xác ”phần nghìn mm”
• 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.
• Hạ giá thành sản xuất, có thể gia công hàng loạt với chất lượng đồng nhất trong thời gian gia công nhất định.

• Thuận lợi cho việc tự động hóa quá trình sản xuất.

Đọc thêm: Câu chuyện triển khai nhà máy thông minh của nhà máy đúc nhựa Engel

Vai trò của hệ thống CAD/CAM/CNC

Công nghệ CAD/CAM/CNC đã đem lại nhiều bước ngoặt to lớn trong hầu hết các lĩnh vực và không ngừng cải tiến theo xu hướng toàn cầu hóa. Sử dụng công nghệ CAD/CAM/CNC trong sản xuất hỗ trợ lẫn nhau, giúp cho quá trình chế tạo khuôn mẫu trở nên nhanh chóng, hiện đại và linh hoạt. Cụ thể:

• Kết quả của công nghệ CAD cung cấp cho nhà máy 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. Điều này phục vụ các đặc thù trong ngành cơ khí chế tạo cũng như nâng tầm lĩnh vực này hơn bao giờ hết.
• Kết quả của công nghệ CAM đó là tạo ra các chi tiết cơ khí. CAM sẽ thực hiện một cách cụ thể các công 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.
• Từ sự kế thừa của CAD và CAM, người vận hành máy CNC sẽ tiến hành cắt gọt phôi trên máy theo yêu cầu từ bản vẽ. Theo đó, công việc của họ sẽ trở nên hiệu quả hơn khi có thể đi sâu vào chi tiết cũng như tập trung theo hướng giám sát quá trình gia công.
• Công nghệ CAD/CAM/CNC đáp ứng được cả các nhu cầu của doanh nghiệp khi có sự thay đổi liên tục về hình dạng kích thước, mẫu mã, chủng loại, yêu cầu kỹ thuật về sản phẩm.
• Trong thời kỳ CMCN 4.0 hiện nay, với những yêu cầu phát sinh thực tế về đơn hàng, nguyên vật liệu,…, các kỹ sư lại cần truy cập vào dữ liệu ERP để kết hợp số liệu thực tế để kết nối với bản vẽ CAD cập nhật thiết kế. Do đó, tích hợp CAD – ERP là giải pháp giúp doanh nghiệp có thể thực hiện truy cập “chéo” dữ liệu, giúp cập nhật chỉnh sửa theo thời gian thực và giảm thời gian thiết kế cũng như thi công kỹ thuật.

Có thể thấy, ngày nay, công nghệ CAD/CAM/CNC đã trở thành một giải pháp không thể thiếu trong các ngành công nghiệp nhất là đối với những ngành công nghiệp về cơ khí chế tạo, thiết kế khuôn mẫu và sản xuất các thiết bị máy móc linh kiện. Để được tư vấn và tìm hiểu thêm về những công nghệ hỗ trợ thiết kế, tự động hóa và kết nối trong ngành chế tạo khuôn mẫu là gì, doanh nghiệp hãy liên hệ tới hotline 092.6886.855 để được chúng tôi kết nối với các chuyên gia quản trị sản xuất hàng đầu hiện nay.

5/5 – (1 bình chọn)