Máy tính điều khiển số ( CNC ) sử dụng một công cụ hình trụ quay để tạo ra các vết cắt trên phôi một cách tự động. Công nghệ sản xuất này giúp loại bỏ lỗi do con người thường gặp trong các công nghệ sản xuất thông thường. Nó cũng cung cấp độ chính xác cao hơn và tốc độ sản xuất cao hơn.

Nhưng khi sản xuất bằng máy CNC, bạn không chỉ bắt đầu cắt phôi ngay. Các nhà thiết kế sản phẩm trước tiên phải thiết kế mô hình của họ trên phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính CAD và CAM. Và để tạo ra một thiết kế CAD 3D chính xác và hiệu quả cho máy CNC, bạn cần biết một số thủ thuật thiết kế CAD cần thiết. Bài viết này sẽ giúp chúng ta tìm hiểu rõ hơn về công nghệ CAD, CAM trong gia công CNC, một cách nhìn tổng quan cho các nhà thiết kế sản phẩm chuyên nghiệp.
 

1 – CAD là gì?

CAD (Computer-aided design) là việc sử dụng máy tính để hỗ trợ việc lập mô hình, thay đổi, phân tích và tối ưu hóa thiết kế. Nó liên quan đến việc tạo ra các mô hình máy tính được xác định bởi các tham số hình học và số. Các mô hình này thường được hiển thị dưới dạng mô tả hai hoặc ba chiều của một bộ phận hoặc một bộ phận lắp ráp.

Hệ thống CAD cho phép các nhà thiết kế không chỉ xem các đối tượng dưới nhiều dạng biểu diễn khác nhau như đường cong và bề mặt đại số và tham số mà còn cho phép bạn kiểm tra các đối tượng này bằng cách mô phỏng các kịch bản trong thế giới thực. 

Với những tiến bộ sâu rộng về công nghệ trong lĩnh vực sản xuất, thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính đã trở thành một khía cạnh không thể thiếu trong sản xuất. Các bộ phận được sản xuất bằng tệp CAD được áp dụng trong một số ngành công nghiệp yêu cầu độ chính xác cao và các yếu tố phức tạp như ô tô, đóng tàu, hàng không vũ trụ và kiến ​​trúc. 

Các gói phần mềm CAD cho thiết kế cơ khí sử dụng đồ họa dựa trên vector hoặc đồ họa raster để khắc họa các tính năng của phác thảo truyền thống. Tuy nhiên, CAD liên quan đến nhiều thứ hơn là hình dạng đơn thuần. Tương tự như việc soạn thảo thủ công các bản vẽ kỹ thuật, đầu ra của các quy trình CAD phải truyền tải thông tin như quy trình, vật liệu, dung sai và kích thước.

 

Các định dạng CAD điển hình và sự khác biệt cơ bản giữa chúng là gì?

Tương tự như hầu hết các gói phần mềm và tệp điện tử, gói phần mềm CAD có các định dạng tệp và phần mở rộng duy nhất. Các tệp CAD có thể chứa các thiết kế 2D hoặc 3D. Ngày nay có rất nhiều định dạng CAD. Tuy nhiên, .DWG, .DXF, .DGN, .STL và .STEP là phổ biến nhất.
 

– Định dạng .DWG

Bắt nguồn từ chữ, bản vẽ, DWG là một định dạng tệp nhị phân được sử dụng để lưu trữ siêu dữ liệu và dữ liệu thiết kế 2D và 3D. Nó được phát triển bởi  Autodesk và được hỗ trợ nguyên bản trong nhiều gói CAD. Bạn có thể xem các tệp DWG trên Windows bằng  chương trình  DWG  TrueView  miễn phí của Autodesk . Bất kỳ ứng dụng bên thứ ba nào hỗ trợ định dạng tệp DWG cũng có thể mở tệp DWG.
 

– Định dạng .DXF

DXF được gọi đầy đủ là Định dạng trao đổi bản vẽ là một định dạng trao đổi nội dung của bản vẽ CAD (DWG). Tệp DXF tương tự như tệp .DWG, nhưng tương thích hơn với các chương trình khác. Định dạng tệp này được tạo ra dưới dạng định dạng chung để các chương trình khác có thể dễ dàng mở  tài liệu AutoCAD.
 

– Định dạng .DGN

Tệp DGN (thiết kế) là các bản vẽ được tạo bằng gói phần mềm xây dựng CAD, chẳng hạn như  Hệ thống thiết kế đồ họa tương tác Intergraph và MicroStation . Tệp DGN có thể được lưu ở định dạng tiêu chuẩn DGN hoặc Định dạng tệp tiêu chuẩn xen kẽ (ISFF).
 

– Định dạng .STL

Định dạng STL là một định dạng tệp có nguồn gốc từ phần mềm CAD in nổi. Stereolithography là một công nghệ tạo mẫu in 3D nhanh chóng được sử dụng để sản xuất các nguyên mẫu, mô hình, v.v. Một tệp STL chứa thiết kế ba chiều đóng vai trò là mô hình chính được sử dụng trong sản xuất nhiều nguyên mẫu.
 

– Định dạng .STEP

STEP là viết tắt của “tiêu chuẩn cho việc trao đổi dữ liệu mô hình sản phẩm”. STEP là định dạng tệp CAD tiêu chuẩn ISO giải quyết vấn đề về khả năng hoán đổi tệp giữa các chương trình CAD. Định dạng tệp này được sử dụng để chia sẻ mô hình giữa những người dùng có các gói CAD khác nhau.
 

5 Quy tắc thiết kế CAD trong gia công CNC

Quá trình gia công CNC là loại trừ – nó loại bỏ các phần vật liệu khỏi phôi để tạo thành sản phẩm mong muốn. Tính chất trừ này gây ra một số hạn chế về loại tính năng bạn có thể sử dụng.
 

1 – Thiết kế khoang

Dụng cụ phay cuối (được sử dụng trong các hốc phay CNC) thường có chiều dài cắt gấp khoảng 3-4 lần đường kính của chúng. Do đó, chúng tôi khuyên bạn nên thiết kế độ sâu của hốc tối đa là bốn lần chiều rộng của hốc. Điều này giúp ngăn ngừa sự thiếu chính xác trong quá trình gia công gây ra bởi độ lệch và rung động của dụng cụ.

Tuy nhiên, nếu chức năng của thiết kế của bạn yêu cầu độ sâu lớn hơn, bạn có thể muốn xem xét sử dụng công cụ chuyên dụng để tạo lỗ sâu răng của mình.
 

2 – Thiết kế các cạnh bên trong

Do tính chất trừ của máy CNC, chúng tạo ra các góc tròn (hoặc phi lê ) giữa các cạnh bên trong của một khoang. Các nhà thiết kế sản phẩm giải thích cho các góc tròn này bằng cách đưa kích thước bán kính góc bên trong vào mọi cạnh bên trong bản vẽ CAD của họ.

Kích thước bán kính góc bên trong phụ thuộc vào kích thước của dụng cụ máy nghiền cuối có sẵn đáp ứng yêu cầu về độ sâu khoang mà chúng tôi đã đề cập trước đó. Ngoài ra, chúng tôi khuyên bạn nên thiết kế bán kính góc bên trong của mình bằng ít nhất một phần ba chiều sâu khoang.

Tuy nhiên, giả sử chức năng của thiết kế của bạn yêu cầu bán kính góc bên trong nhỏ hơn (hoặc góc 90 ° sắc nét). Trong trường hợp đó, chúng tôi khuyên bạn nên bao gồm một đường cắt chữ T thay vì giảm bán kính góc trong mô hình CAD của bạn.
 

3 – Thiết kế lỗ

Các cửa hàng máy CNC thường tạo lỗ bằng cách sử dụng mũi khoan. Các mũi khoan này có kích thước (hoặc đường kính) tiêu chuẩn, từ 0,5 mm đến 38 mm. Chúng tôi khuyên bạn nên thiết kế các lỗ của mình có kích thước tương tự với bất kỳ kích thước mũi khoan tiêu chuẩn nào. Điều này giúp loại bỏ nhu cầu về công cụ bổ sung, dẫn đến chi phí sản xuất thấp hơn.

Tuy nhiên, nếu chức năng của thiết kế của bạn yêu cầu các lỗ có đường kính không theo tiêu chuẩn, thì thợ gia công sẽ tạo ra các đặc điểm lỗ này bằng cách sử dụng một công cụ nghiền cuối. Do đó, các yêu cầu tương tự mà chúng tôi đã đề cập đối với việc thiết kế các khoang cũng được áp dụng ở đây.
 

4 – Thiết kế Tường

Bạn phải chú ý đến độ dày của vách khi thiết kế vách cho sản xuất CNC. Điều này là do các thành mỏng thường khó chế tạo chính xác do rung động từ quá trình gia công.

Chúng tôi khuyên bạn nên thiết kế tường để có độ dày thành tối thiểu là 0,8 mm đối với các bộ phận bằng kim loại và 1,6 mm đối với chất dẻo. Yêu cầu về kích thước chiều dày thành ống cao hơn đối với nhựa là do chúng dễ bị mềm và cong vênh hơn kim loại trong quá trình gia công.
 

5 – Thiết kế Văn bản và Chữ

Các văn bản và chữ cái khá đơn giản để đạt được với gia công CNC. Tuy nhiên, cần lưu ý một điều: sẽ tiết kiệm chi phí hơn nếu thiết kế các bộ phận có văn bản khắc thay vì văn bản dập nổi. Điều này là do máy CNC loại bỏ ít vật liệu hơn để đạt được các văn bản khắc hơn là các văn bản mải mê.

Ngoài ra, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng phông chữ Sans-serif (như Arial, Avenir, Verdana) với kích thước phông chữ lớn hơn 22 điểm khi thiết kế các phần có văn bản và chữ.
 

Chuẩn bị mô hình thiết kế CAD của bạn để gia công CNC

Các quy tắc thiết kế CAD CAD giúp đạt được các mô hình CAD 3D được tối ưu hóa, cho phép bất kỳ cửa hàng máy CNC nào tạo ra các bộ phận của bạn một cách chính xác và tiết kiệm chi phí. Tuy nhiên, máy CNC không hiểu các mô hình 3D này. Do đó, bạn cần chuyển đổi các mô hình này sang định dạng tương thích với máy CNC.

Định dạng được chấp nhận cho máy CNC là định dạng tệp dxf. Hầu hết các phần mềm CAD đều cho phép bạn lưu tệp của mình ở định dạng tệp dxf, sau đó tệp này có thể được nhập vào chương trình CAM và chuyển đổi thành ngôn ngữ lập trình CNC (còn gọi là mã G ). Mã G sau đó tự động hóa hoạt động của công cụ cắt và phôi để tạo ra sản phẩm của bạn.

 

2 – CAM là gì?

CAM (Computer-Aided Manufacturing) thường hoạt động song song với CAD để cho phép máy móc tạo ra các đối tượng trực tiếp từ thiết kế và phần mềm máy tính thay vì các kỹ sư phải thiết lập máy móc và quy trình thủ công.

Trước đây, máy móc phải được thiết lập và thường vận hành bằng tay, nhưng CAM có nghĩa là các quá trình này có thể diễn ra tự động, theo chỉ dẫn của máy tính ở trung tâm của máy móc.
 

CAM hoạt động như thế nào?

Các phương pháp sản xuất truyền thống dựa vào các kỹ sư để thiết lập các máy móc khác nhau được sử dụng trong quá trình sản xuất – thường tạo ra ‘đồ gá’ hoặc các mẫu để máy móc làm theo. Hệ thống CAM hoạt động bằng cách thay thế đồ gá làm bằng tay bằng phần mềm xác định trực tiếp các hoạt động và quy trình của máy.

Phần mềm sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính chuyển các bản vẽ và dữ liệu thành các hướng dẫn chi tiết để điều khiển các công cụ / máy móc tự động. Điều này cho phép các nhà thiết kế gửi thiết kế và thông số kỹ thuật trực tiếp đến máy móc mà không cần phải phát triển đồ gá hoặc lập trình máy theo cách thủ công.

Thông thường, một nhà thiết kế sẽ sử dụng phần mềm CAD trên máy tính của họ để tạo ra thiết kế 3D của một mô hình hoặc bộ phận. Phần mềm nói chuyện với các công cụ / máy CAM để thiết lập các quy trình sản xuất / công cụ vật lý một cách tự động. Máy CAM sau đó có thể tự động sản xuất hàng nghìn mẫu giống hệt nhau – giảm thời gian sản xuất.
 

CAM được sử dụng để làm gì?

Trong thế giới ngày nay, tốt hơn hết bạn nên hỏi CAM không thể được sử dụng để làm gì. CAM được sử dụng – và có thể được sử dụng – để sản xuất hầu hết mọi mặt hàng do máy móc hoặc công cụ tạo ra. Nó có thể được sử dụng để tạo ra các mô hình từ kim loại, nhựa và thậm chí cả gỗ.
 

Các vai trò chính của nó là:

• Các thiết kế đường dẫn công cụ tạo ra các mô hình máy tính của các thiết kế mới
• Thiết bị gia công trong sản xuất dựa trên các điều khiển số để cắt, định hình và đóng gói chính xác
• Quản lý quy trình sản xuất tổng thể để thúc đẩy hiệu quả
• Chế tạo và thiết kế kỹ thuật dựa trên sự tích hợp và đồng bộ của các phần khác nhau của máy móc với phần mềm CAM
• An toàn thiết bị, CAM có độ tin cậy cao – có thể tái tạo các quy trình giống hệt nhau mà không bị sai lệch. 

 

Sự khác biệt giữa phần mềm CAM và CAD là gì?

Thường có sự nhầm lẫn về sự khác biệt giữa thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (CAD) và sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAM). Điều quan trọng là một liên quan đến thiết kế và một liên quan đến sản xuất.

Trong khi các thuật ngữ đề cập đến các quy trình khác nhau, chúng có liên quan chặt chẽ với nhau, tạo nên các bước khác nhau trong quy trình sản xuất hiện đại. Các nhà thiết kế sản phẩm sử dụng phần mềm CAD để tạo ‘bản thiết kế’ cho các mô hình. Quan trọng là, những bản thiết kế này có thể được sử dụng để lập trình trực tiếp các máy CAM để sản xuất các mô hình – tránh việc thiết lập máy thủ công.
 

Ưu điểm và nhược điểm của CAD/CAM là gì?

 

– Ưu điểm của CAD và CAM

 

• Có thể đoán trước và nhất quán
• Linh hoạt và đa năng, các hệ thống CAM có thể tận dụng tối đa các loại thiết bị sản xuất (tốc độ cao, 5 trục, đa chức năng và máy tiện, gia công phóng điện (EDM) và thiết bị kiểm tra CMM)
• Khả năng tạo nguyên mẫu nhanh chóng và không lãng phí
• Có thể hỗ trợ tối ưu hóa các chương trình NC để có năng suất gia công tối ưu
• Có thể tự động tạo báo cáo hiệu suất
• Cung cấp sự tích hợp của các hệ thống và quy trình khác nhau như một phần của quy trình sản xuất
• Năng suất cao hơn
• Thiết kế có thể được thay đổi mà không cần phải lập trình lại máy thủ công, đặc biệt là với phần mềm CAD tham số
• Dễ dàng triển khai khi các hệ thống CAD và CAM được tiêu chuẩn hóa
• Phần mềm CAD và CAM tiếp tục phát triển để cung cấp trình bày trực quan và tích hợp các ứng dụng mô hình hóa và thử nghiệm
• Sự chính xác.

 

– Nhược điểm của phần mềm CAD/CAM

 

• Có thể xảy ra lỗi máy tính
• Phần mềm CAD và CAM có thể đắt tiền
• Đào tạo rất tốn kém
• Máy tính và bộ điều khiển để chạy phần mềm và máy móc CNC để sản xuất là đắt tiền.

 

Các công cụ CAD / CAM phổ biến

Có rất nhiều thương hiệu và sản phẩm phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính. Dưới đây là danh sách các công cụ sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính phổ biến bao gồm máy CNC:

• Autodesk AutoCAD
• Máy tiện
• Bộ định tuyến CNC
• Máy cắt nước
• Máy cắt plasma
• Máy cắt laser
• Máy phay
• Máy phóng điện (EDM)

 

Ứng dụng công nghệ CAD/CAM trong nhiều ngành nghề hiện nay

Cũng như nhiều sản phẩm tiêu dùng mà chúng ta có trong nhà, CAM được sử dụng trong hàng không vũ trụ và quốc phòng, đóng tàu, công nghiệp ô tô và xe lửa và công nghiệp máy công cụ.
 

– Không gian vũ trụ

Sức mạnh, độ an toàn, tính linh hoạt, tính linh hoạt và độ chính xác của CAM có nghĩa là nó vô giá đối với ngành hàng không vũ trụ vì nó có thể tạo ra các phôi phức tạp bao gồm các bề mặt dạng tự do và các khoang sâu trong các vật liệu như titan và siêu hợp kim.
 

– Ô tô

Ngành công nghiệp ô tô đã tận dụng rất nhiều CAD/CAM, độ chính xác của nó là điều cần thiết cho một ngành công nghiệp mà tính thẩm mỹ có thể đóng một vai trò quan trọng như cấu trúc và sức mạnh. CAM có thể cung cấp các hình tròn, hình khối thông thường và các đường cong tinh tế trên bề mặt như một phần của các cụm lắp ráp lớn với khả năng sản xuất mạnh mẽ và khả năng quản lý dữ liệu sản phẩm (PDM).

Nhiều giải pháp bọt ô tô của riêng chúng tôi bước vào một quy trình sản xuất phức tạp bao gồm sự kết hợp của các bước sản xuất truyền thống và có sự hỗ trợ của máy tính.
 

– Hóa chất

Trong các công ty sản xuất hóa chất và dược phẩm, công nghệ CAD/CAM được sử dụng trong sản xuất chìa khóa trao tay để tăng tốc toàn bộ quy trình sản xuất. Ví dụ, CAM sẽ chỉ định khối lượng nguyên liệu thô và phụ được sử dụng trong quá trình hóa học.
 

– Kỹ thuật y khoa

Ngành công nghiệp này đã sử dụng rất nhiều CAD và CAM để mang lại độ chính xác tuyệt đối ở những nơi cần thiết trong kỹ thuật y sinh: y học lâm sàng, cấy ghép y tế tùy chỉnh, kỹ thuật mô, nha khoa, khớp nhân tạo và phẫu thuật robot.
 

Dịch vụ sản xuất CNC: Cơ khí Intech có thể trợ giúp

Cơ khí Intech là nhà cung cấp dịch vụ sản xuất CNC hàng đầu tại Việt Nam. Chúng tôi đã có hơn 10 năm kinh nghiệm cung cấp dịch vụ gia công CNC chất lượng cao cho khách hàng trong nhiều ngành công nghiệp. Đội ngũ kỹ sư, thợ máy và chuyên gia kiểm soát chất lượng có trình độ cao của chúng tôi làm việc với bạn, đảm bảo bạn hoàn thành sản phẩm của mình ngay lần đầu tiên.

Chúng tôi sử dụng kết hợp các kỹ thuật truyền thống và công nghệ CAD/CAM để mang đến cho khách hàng những gì tốt nhất trong gia công CNC – chuyên môn, tốc độ, hiệu quả và độ chính xác.

Tìm hiểu thêm về các dịch vụ gia công CNC của chúng tôi tại: https://cokhiintech.com/
 

Một số dịch vụ gia công CNC sử dụng công nghệ CAD/CAM:

 

• Gia công tiện
• Gia công phay
• Gia công cắt laser
• Gia công cắt laser Inox
• Gia công phóng điện EDM
• Gia công khuôn mẫu