Giáo Trình Lập Trình CAD/CAM Nghề Vẽ Và Thiết Kế Trên Máy Tính

Giáo trình lập trình CAD CAM cung cấp kiến thức vẽ và thiết kế trên máy tính cho sinh viên cao đẳng, nâng cao kỹ năng nghề nghiệp.

• Tác giả: Vũ Đăng Khoa
• Trường học: Trường Cao Đẳng Nghề Việt Nam - Hàn Quốc
• Chuyên ngành: Vẽ và thiết kế
• Đề tài: Giáo Trình Lập Trình CAD/CAM
• Loại tài liệu: Giáo Trình
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI GIỚI THIỆU
• 1. Bài 1: Khái quát về công nghệ CAD/CAM
• 1.1. Lịch sử phát triển của công nghệ CAD/CAM
• 1.2. Một số khái niệm cơ bản
• 1.3. Mối quan hệ CAD/CAM trong quá trình sản xuất
• 1.4. Phần cứng, phân mềm và cơ sở dư liệu CAD/CAM
• 1.5. Khả năng công nghệ của phần mềm CAD/CAM
• 2. Bài 2: Giao diện phần mềm CAD/CAM
• 2.1. Giao diện phần mềm
• 2.2. Sử dụng chuột và bàn phím
• 2.3. Môi trường làm việc 2D và 3D
• 2.4. Quản lý đối tượng
• 3. Bài 3: Thiết kế mô hình CAD
• 3.1. Các lệnh dựng hình, hỗ trợ dựng hình và biến đổi hình học
• 3.2. Thiết kế mô hình chi tiết dạng mặt
• 3.3. Thiết kế mô hình chi tiết dạng đặc (solid)
• 4. Bài 4: Cam Tiện
• 4.1. Phương pháp khai báo máy, phôi, dao
• 4.2. Lập trình CAD/CAM tiện mặt đầu, tiện ngoài
• 4.3. Lệnh tiện rãnh (Grove)
• 4.4. Lệnh tiện ren (Thread)
• 5. Bài 5: Cam Phay
• 5.1. Phương pháp khai báo máy, phôi, dao
• 5.2. Lập trình CAD/CAM phay mặt phẳng
• 5.3. Lập trình CAD/CAM phay contour
• 5.4. Lập trình CAD/CAM phay bề mặt
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Lập Trình CAD CAM Cho Nghề Vẽ Và Thiết Kế

Giáo trình lập trình CAD/CAM cho nghề vẽ và thiết kế là một tài liệu quan trọng, giúp người học nắm vững các khái niệm cơ bản về công nghệ CAD/CAM. Từ những năm cuối thế kỷ 20, công nghệ này đã trở thành một phần không thể thiếu trong ngành công nghiệp cơ khí tại Việt Nam. CAD (Computer Aided Design) và CAM (Computer Aided Manufacturing) không chỉ giúp tăng năng suất lao động mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm. Giáo trình này được biên soạn nhằm cung cấp kiến thức và kỹ năng cần thiết cho sinh viên trong lĩnh vực thiết kế và chế tạo.

1.1. Lịch sử phát triển của công nghệ CAD CAM

Công nghệ CAD/CAM đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển từ những năm 1960. Phần mềm CAD đầu tiên, SKETCHPAD, được phát triển vào năm 1962. Từ đó, nhiều phần mềm CAD nổi tiếng như AutoCAD đã ra đời, giúp cải thiện quy trình thiết kế. Sự kết hợp giữa CAD và CAM đã tạo ra một hệ thống tích hợp, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.

1.2. Một số khái niệm cơ bản về CAD CAM

CAD/CAM là viết tắt của thiết kế và sản xuất có sự trợ giúp của máy tính. CAD giúp thiết kế sản phẩm bằng máy tính, trong khi CAM hỗ trợ quá trình sản xuất. Việc sử dụng CAD/CAM giúp giảm thiểu thời gian và chi phí sản xuất, đồng thời nâng cao độ chính xác của sản phẩm.

II. Những Thách Thức Trong Việc Ứng Dụng CAD CAM

Mặc dù công nghệ CAD/CAM mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc áp dụng nó trong thực tế cũng gặp không ít thách thức. Các doanh nghiệp cần đầu tư vào phần mềm và phần cứng phù hợp, đồng thời đào tạo nhân viên để sử dụng hiệu quả. Ngoài ra, việc tích hợp CAD/CAM vào quy trình sản xuất hiện tại cũng là một vấn đề cần được giải quyết.

2.1. Chi phí đầu tư ban đầu cao

Một trong những thách thức lớn nhất khi áp dụng CAD/CAM là chi phí đầu tư ban đầu. Doanh nghiệp cần phải chi một khoản tiền lớn để mua phần mềm và phần cứng, cũng như chi phí đào tạo nhân viên.

2.2. Khó khăn trong việc đào tạo nhân viên

Việc đào tạo nhân viên sử dụng phần mềm CAD/CAM là một thách thức không nhỏ. Nhiều nhân viên có thể gặp khó khăn trong việc làm quen với công nghệ mới, dẫn đến giảm hiệu suất làm việc trong giai đoạn đầu.

III. Phương Pháp Giải Quyết Vấn Đề Trong Lập Trình CAD CAM

Để vượt qua những thách thức trong việc áp dụng CAD/CAM, các doanh nghiệp cần có những phương pháp giải quyết hiệu quả. Việc lựa chọn phần mềm phù hợp, tổ chức các khóa đào tạo và tạo môi trường làm việc thân thiện với công nghệ là những bước quan trọng.

3.1. Lựa chọn phần mềm CAD CAM phù hợp

Doanh nghiệp cần lựa chọn phần mềm CAD/CAM phù hợp với nhu cầu sản xuất của mình. Các phần mềm như Mastercam, Solidworks hay CATIA đều có những ưu điểm riêng, giúp tối ưu hóa quy trình thiết kế và sản xuất.

3.2. Tổ chức khóa đào tạo cho nhân viên

Đào tạo nhân viên là một yếu tố quan trọng để đảm bảo việc áp dụng CAD/CAM thành công. Các khóa đào tạo nên được tổ chức thường xuyên để cập nhật kiến thức và kỹ năng cho nhân viên.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của CAD CAM Trong Ngành Công Nghiệp

CAD/CAM đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, từ sản xuất ô tô đến chế tạo máy móc. Việc sử dụng công nghệ này giúp tăng cường hiệu quả sản xuất, giảm thiểu lỗi và nâng cao chất lượng sản phẩm.

4.1. Ứng dụng trong sản xuất ô tô

Trong ngành công nghiệp ô tô, CAD/CAM được sử dụng để thiết kế và sản xuất các linh kiện phức tạp. Việc áp dụng công nghệ này giúp giảm thời gian sản xuất và nâng cao độ chính xác của các chi tiết.

4.2. Ứng dụng trong chế tạo máy móc

CAD/CAM cũng được ứng dụng trong chế tạo máy móc, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm thiểu chi phí. Các doanh nghiệp có thể sử dụng phần mềm CAD/CAM để thiết kế và lập trình cho các máy CNC.

V. Kết Luận Về Giáo Trình Lập Trình CAD CAM

Giáo trình lập trình CAD/CAM cho nghề vẽ và thiết kế không chỉ cung cấp kiến thức lý thuyết mà còn giúp sinh viên thực hành trên các phần mềm hiện đại. Việc nắm vững công nghệ CAD/CAM sẽ giúp sinh viên có nhiều cơ hội việc làm trong tương lai.

5.1. Tương lai của công nghệ CAD CAM

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, CAD/CAM sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp. Các phần mềm mới sẽ được phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

5.2. Cơ hội nghề nghiệp cho sinh viên

Sinh viên tốt nghiệp từ chương trình này sẽ có nhiều cơ hội việc làm trong các lĩnh vực thiết kế và sản xuất. Kỹ năng lập trình CAD/CAM sẽ là một lợi thế lớn trong thị trường lao động hiện nay.

Nội dung chính

TỔNG QUAN HỌC THUẬT VÀ CẤU TRÚC GIÁO TRÌNH LẬP TRÌNH CAD/CAM

Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)

• Môn học và vị trí trong chương trình đào tạo: Giáo trình Lập trình CAD/CAM (Mã số mô đun: MĐ29) do nhóm tác giả Vũ Đăng Khoa (Chủ biên), Nguyễn Văn Chín và Lưu Huy Hạnh biên soạn năm 2021, lưu hành nội bộ tại Trường Cao đẳng Nghề Việt Nam - Hàn Quốc Thành phố Hà Nội. Môn học thuộc chương trình đào tạo nghề Vẽ và thiết kế trên máy tính ở trình độ Cao đẳng. Về mặt vị trí, đây là mô đun chuyên nghề đầu tiên trong lĩnh vực thiết kế và lập trình gia công CNC tự động, được bố trí giảng dạy sau khi sinh viên đã hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở và các mô đun chuyên ngành liên quan.
• Mục tiêu học tập (Learning outcomes):
  • Về kiến thức: Trang bị cho người học quy trình căn bản của công nghệ CAD/CAM, cấu trúc hệ thống phần cứng, phần mềm, phương pháp điều khiển máy công cụ CNC và các định dạng chuyển đổi dữ liệu hình học.
  • Về kỹ năng: Rèn luyện năng lực thiết kế mô hình hình học 2D, mô hình bề mặt (Surface) và mô hình dạng đặc (Solid 3D); thực hiện quy trình lập trình gia công tự động cho máy tiện CNC và máy phay CNC; mô phỏng đường chạy dao (Toolpath).
  • Về năng lực tự chủ: Hình thành khả năng vận dụng kiến thức chuyên môn để tiếp thu các mô đun nghề nâng cao, nâng cao tính chủ động và trách nhiệm nghề nghiệp.
• Cấu trúc và cách tiếp cận: Giáo trình có tổng thời lượng 45 giờ (gồm 12 giờ lý thuyết, 30 giờ thực hành và 3 giờ kiểm tra). Cấu trúc nội dung tiếp cận theo tuyến tính sư phạm kỹ thuật: đi từ cơ sở lý thuyết công nghệ CAD/CAM, làm quen giao diện phần mềm, tiến hành thiết kế mô hình CAD đến triển khai lập trình CAM Tiện và CAM Phay.
• Điểm đặc sắc của giáo trình: Giáo trình khai thác trọng tâm vào phần mềm tích hợp Mastercam (định dạng tệp *.MCX), gắn liền lý thuyết lập trình với các dòng thiết bị sản xuất như máy tiện CNC, máy phay CNC, máy đo tọa độ 3D và máy in 3D.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được tổ chức thành 5 bài học trọng tâm:

1. Bài 1: Khái quát về công nghệ CAD/CAM (1 giờ lý thuyết): Trình bày lịch sử phát triển CAD/CAM từ phần mềm SKETCHPAD (Ivan Sutherland, MIT, 1962), hệ điều khiển CNC (thập niên 1970) đến AutoCAD (Release 1 năm 1982 đến Release 14 năm 1997 và các phiên bản sau 2000). Phân tích vai trò của CAD/CAM/CAE trong hệ thống sản xuất tích hợp CIM, chu trình quản lý PDM/PLM. Giới thiệu các phương pháp điều khiển CNC: điều khiển điểm (Point-to-Point), điều khiển theo đường (Linear) và điều khiển đường viền (Contour từ 2D, 2.5D, 3D đến 4D, 5D).
2. Bài 2: Giao diện phần mềm CAD/CAM (2 giờ lý thuyết): Giới thiệu cấu trúc giao diện Mastercam gồm Title Bar, Menu Bar (các trình đơn File, Edit, View, Analyze, Create, Solid, Xform, Machine Type, Toolpath, Screen, Setting, Help), thanh AutoCursor Ribbon Bar, General Selection, Function Ribbon Bar, Graphic Window, Operations Manager, Prompt Area và Status Bar. Hướng dẫn thiết lập môi trường 2D/3D, hệ tọa độ và quản lý đối tượng theo lớp (Level).
3. Bài 3: Thiết kế mô hình CAD (10 giờ: 3 LT, 6 TH, 1 KT): Hướng dẫn hệ thống lệnh vẽ khung dây (Wireframe), các phép biến đổi hình học (Translate, Mirror, Rotate, Scale, Offset, Rectangular Array), kỹ thuật thiết kế mô hình bề mặt (Net, Ruled/Lofted, Swept) và thiết kế khối 3D Solid (Extrude, Revolve, Sweep, Fillet, Chamfer, Solid Layout).
4. Bài 4: CAM Tiện (15 giờ: 3 LT, 11 TH, 1 KT): Quy trình thiết lập môi trường máy tiện (Lathe), khai báo gốc tọa độ, phôi và dao cắt. Hướng dẫn lập trình chu trình tiện mặt đầu (Face), tiện đường bao ngoài (Rough/Finish), tiện rãnh (Groove) và tiện ren (Thread).
5. Bài 5: CAM Phay (17 giờ: 3 LT, 13 TH, 1 KT): Khai báo máy phay (Mill), định nghĩa phôi và thư viện dao phay. Kỹ thuật lập trình phay mặt phẳng (Facing), phay biên dạng contour (2D/3D Contour) và phay bề mặt cong (Surface Toolpath).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Nguyên lý phần cứng và điều khiển: Phân loại hệ thống máy tính phục vụ CAD/CAM gồm CPU (ALU, Bộ điều khiển, RAM/ROM, cơ chế bộ nhớ ảo - Hard disk swapping); thiết bị đầu vào (Bàn phím, Chuột, Bảng điện tử Digitizer Wacom, Máy quét 3D, Máy đo tọa độ CMM 3D ENSTEC); thiết bị đầu ra (Màn hình CRT, LCD, LED, OLED, Máy in Laser, Máy vẽ Plotter Calcomp, Máy in 3D qua định dạng *.STL, Máy CNC Dongbu Lightec).
• Hệ thống 6 mô đun CAD/CAM: Cấu trúc phần mềm gồm Mô đun đồ họa (xử lý hiển thị, biến đổi tọa độ), Mô đun tài liệu (ghi kích thước, tiêu chuẩn bản vẽ), Mô đun hình học (biểu diễn khối/mặt), Mô đun điều khiển số (tính toán dữ liệu vị trí dao CL - Cutter Location Data), Mô đun phân tích (CAE - phương pháp phần tử hữu hạn FEM) và Mô đun giao diện (chuẩn trao đổi DXF, IGES, STEP).

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thành thạo thao tác dựng hình học 2D/3D; khai báo thông số công nghệ (tốc độ cắt, lượng tiến dao, chiều sâu cắt); thiết lập cấu hình máy công cụ trên phần mềm Mastercam.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích kết cấu chi tiết cơ khí để lựa chọn phương án chạy dao tối ưu; xác định đúng dạng điều khiển (2.5D, 3D hoặc nhiều trục) cho từng loại bề mặt gia công.
• Năng lực thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Thiết lập tọa độ gia công (G-view, C-plane, T-plane), thiết lập chu trình tiện ren/tiện rãnh và phay bề mặt phức tạp; kiểm soát lỗi va chạm dao thông qua mô phỏng ảo trước khi chuyển đổi sang mã NC.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)

• Phương pháp tiếp cận sư phạm (Pedagogical approach): Giáo trình áp dụng mô hình đào tạo theo mô đun tích hợp, kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết chuyên môn và thực hành ứng dụng. Với thời lượng 45 giờ, cơ cấu phân bổ tập trung vào rèn luyện thao tác:
  • Lý thuyết: 12 giờ (chiếm 26.7% thời lượng) nhằm giải thích bản chất công nghệ và cơ sở thuật toán.
  • Thực hành: 30 giờ (chiếm 66.7% thời lượng) thực hiện trực tiếp trên máy tính tại phòng chuyên đề CAD/CAM.
  • Kiểm tra đánh giá: 3 giờ (chiếm 6.6% thời lượng).
• Bài tập và thực hành (Practical exercises & Case studies):
  • Phần CAD: Thực hiện chuỗi bài tập dựng hình từ các biên dạng 2D cơ bản, biến đổi đối tượng bằng lệnh Translate, Mirror, Rotate đến tạo mô hình khối đặc (Solid) và trích xuất bản vẽ 2D tự động qua tính năng Solid Layout.
  • Phần CAM Tiện: Thực hành từng bước thiết lập phôi, chọn dao tiện ngoài, dao tiện rãnh, dao tiện ren và lập trình gia công hoàn chỉnh một chi tiết trục bậc có ren và rãnh.
  • Phần CAM Phay: Khai báo gốc phôi, thiết lập chu trình phay khỏa mặt, phay hốc (Pocket), phay biên dạng (Contour) và gia công bề mặt cong 3D phức tạp.
• Phương pháp đánh giá (Assessment methods): Đánh giá định kỳ qua 3 bài kiểm tra thực hành độc lập (1 giờ sau Bài 3 về thiết kế CAD, 1 giờ sau Bài 4 về CAM Tiện, 1 giờ sau Bài 5 về CAM Phay). Tiêu chí đánh giá căn cứ trên độ chính xác kích thước hình học, tính hợp lý của đường chạy dao và khả năng tối ưu hóa thời gian gia công mô phỏng.
• Hướng dẫn tự học (Self-study guidelines): Người học cần tự tra cứu tài liệu về hệ thống mã lệnh G-code/M-code tiêu chuẩn, luyện tập kỹ năng truy bắt điểm qua thanh lệnh AutoCursor, tự nghiên cứu các chuẩn trao đổi dữ liệu hình học trung gian (IGES, STEP) để xử lý bản vẽ từ các phần mềm khác (AutoCAD, Inventor, NX).

---

Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)

• Tích hợp các phần mềm CAD/CAM tiêu chuẩn công nghiệp: Giáo trình phân tích vị trí của Mastercam trong tương quan với các hệ thống CAD/CAM/CAE thương mại phổ biến như Solidcam, Delcam, Cimatron, CATIA, NXcam (Siemens) và Pro/Engineer. Mastercam được chọn làm công cụ trọng tâm nhờ khả năng hỗ trợ đa dạng từ máy tiện CNC 4 trục, máy phay CNC 5 trục đến máy cắt dây CNC 4 trục và máy khoan CNC 3 trục.
• Tích hợp chuỗi công nghệ sản xuất hiện đại: Tài liệu làm rõ mối liên kết giữa CAD/CAM với hệ thống sản xuất tích hợp máy tính (CIM), phân tích kỹ thuật có trợ giúp của máy tính (CAE - phương pháp phần tử hữu hạn), quản lý dữ liệu sản phẩm (PDM) và quản lý vòng đời sản phẩm (PLM).
• Cập nhật công nghệ thiết bị phần cứng gia công và đo lường:
  • Công nghệ số hóa: Giới thiệu thiết bị đo tọa độ 3D kỹ thuật số (máy CMM hãng ENSTEC model TJG-3030DV-CNC), máy quét 3D laser phục vụ kỹ nghệ ngược và thiết kế bề mặt tự do.
  • Công nghệ tạo mẫu nhanh: Giới thiệu quy trình in 3D qua phần mềm CURA, sử dụng định dạng tệp *.STL (công nghệ SLA do 3D Systems phát triển) biểu diễn bề mặt bằng lưới tam giác.
  • Thiết bị điều khiển: Phân tích cấu trúc máy CNC công nghiệp (Dongbu Lightec Co.), nguyên lý chuyển đổi dữ liệu từ file CL (Cutter Location) sang mã lệnh NC truyền vào bộ điều khiển máy.
• Tiêu chuẩn hóa trao đổi dữ liệu: Đưa vào nội dung giảng dạy các định dạng tệp chuẩn quốc tế gồm IGES, STEP và DXF, đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu khi chuyển giao giữa các nền tảng thiết kế khác nhau.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)

• Sinh viên mục tiêu:
  • Sinh viên hệ Cao đẳng thuộc nghề Vẽ và thiết kế trên máy tính.
  • Sinh viên các chuyên ngành kỹ thuật liên quan như Công nghệ kỹ thuật Cơ khí, Cơ điện tử, Chế tạo máy, Cắt gọt kim loại trên máy CNC.
• Kiến thức điều kiện tiên quyết (Prerequisites):
  • Hoàn thành các học phần kỹ thuật cơ sở: Vẽ kỹ thuật cơ khí, Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật, Vật liệu cơ khí và Công nghệ kim loại.
  • Có hiểu biết nền tảng về nguyên lý cắt gọt, dao cụ tiện/phay và các chuyển động cơ bản của máy công cụ.
  • Sử dụng thành thạo máy tính cá nhân và hệ điều hành Windows.
• Giảng viên và hướng dẫn sử dụng:
  • Dùng làm tài liệu giảng dạy chính thức cho mô đun MĐ29 tại các trường cao đẳng nghề, trung cấp nghề.
  • Giảng viên sử dụng giáo trình để biên soạn đề cương bài giảng lý thuyết kết hợp thiết kế hệ thống bài tập thực hành theo từng nhóm lệnh cụ thể trên máy tính.
• Kỹ thuật viên và người tự học (Reference): Phù hợp làm tài liệu tham khảo kỹ thuật cho kỹ thuật viên vận hành máy CNC, kỹ sư thiết kế cơ khí muốn chuyển đổi từ lập trình thủ công sang phương pháp lập trình tự động trên phần mềm Mastercam.

---

Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được biên soạn chuyên biệt cho người học trình độ Cao đẳng nghề Vẽ và thiết kế trên máy tính, sinh viên ngành Cơ khí chế tạo máy, cũng như kỹ thuật viên vận hành máy CNC cần nắm vững phương pháp thiết kế và lập trình gia công tự động.

2. Cần kiến thức nền nào để học giáo trình này?

Người học cần hoàn thành các môn học kỹ thuật cơ sở bao gồm Vẽ kỹ thuật (đọc hiểu bản vẽ 2D/3D), Dung sai và đo lường kỹ thuật, Vật liệu cơ khí, cùng kiến thức cơ bản về nguyên lý gia công cắt gọt trên máy tiện và máy phay.

3. Điểm khác biệt của giáo trình so với các tài liệu CAD/CAM khác là gì?

Giáo trình tập trung vào việc hướng dẫn thực hành ứng dụng trên phần mềm Mastercam với cấu trúc thời lượng thực hành cao (30/45 giờ). Toàn bộ quy trình đi từ dựng hình khung dây, surface, solid đến chu trình gia công CAM Tiện (tiện mặt, rãnh, ren) và CAM Phay (phay mặt, contour, bề mặt 3D) đều gắn với các thông số gia công cơ khí thực tế.

4. Làm sao để tự học mô đun này hiệu quả?

Người học cần kết hợp đọc hiểu lý thuyết về 6 mô đun CAD/CAM và thực hành tuần tự theo các bước: thực hiện các lệnh vẽ tại menu Create và Solid, luyện tập các lệnh biến đổi hình học tại menu Xform, sau đó thiết lập đường chạy dao tại menu Toolpath và tiến hành mô phỏng kiểm tra va chạm trước khi xuất mã NC.

5. Có tài liệu bổ trợ nào đi kèm giáo trình?

Giáo trình liên kết với các tài liệu tham khảo chuyên ngành CAD/CAM, thư viện mã lệnh NC (G-code/M-code), tiêu chuẩn tệp trao đổi dữ liệu (IGES, STEP, DXF) và tài liệu kỹ thuật của các dòng máy CNC, máy đo 3D CMM và máy in 3D.

---

Kết luận (150 từ)

• Giá trị cốt lõi của giáo trình: Giáo trình Lập trình CAD/CAM của Trường Cao đẳng Nghề Việt Nam - Hàn Quốc TP. Hà Nội cung cấp hệ thống kiến thức chuẩn hóa về công nghệ CAD/CAM, giúp người học làm chủ công cụ thiết kế và lập trình gia công tự động trên phần mềm Mastercam theo đúng yêu cầu sản xuất thực tế.
• Lộ trình học tập đề xuất (Learning pathway):
  1. Giai đoạn 1: Tiếp thu kiến thức tổng quan về hệ thống phần cứng, phần mềm, phương pháp điều khiển CNC (Bài 1) và làm quen giao diện Mastercam (Bài 2).
  2. Giai đoạn 2: Rèn luyện kỹ năng mô hình hóa hình học 2D, 3D Surface và 3D Solid (Bài 3).
  3. Giai đoạn 3: Thực hành lập trình công nghệ CAM Tiện chi tiết trục (Bài 4).
  4. Giai đoạn 4: Hoàn thiện kỹ năng lập trình CAM Phay bề mặt phức tạp và xuất mã điều khiển NC (Bài 5).
• Tài nguyên bổ trợ: Phòng thực hành máy tính cài đặt Mastercam, tệp dữ liệu mẫu định dạng *.MCX, hệ thống máy in 3D và máy phay/tiện CNC công nghiệp để kiểm chứng sản phẩm thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI VŨ ĐĂNG KHOA (Chủ biên) NGUYỄN VĂN CHÍN–LƯU HUY HẠNH GIÁO TRÌNH LẬP TRÌNH CAD/CAM Nghề: Vẽ và thiết kế trên máy tính Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2021 LỜI GIỚI THIỆU Từ những năm cuối thế kỷ 20 cho đến nay việc ứng dụng công nghê CAD/CAM trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm cơ khí ngày càng phổ biến ở Việt Nam. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, CAD/CAM đã được ứng dụng nhanh chóng trong công nghiệp, CAD (Computer Aided Design) là máy tính trợ giúp thiết kế, CAM (Computer Aided Manufacturing) là máy tính trợ giúp chế tạo vì nó là công cụ giúp các nhà thiết kế và chế tạo sản phẩm có hiệu quả để tăng năng suất lao động, giảm cường độ lao động, tự động hoá quá trình sản xuất, nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm. Hiện nay với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin, hệ thống CAD/CAM tích hợp được phát triển rất nhanh chóng. Nó đã tạo nên sự liên thông từ quá trình thiết kế cho đến chế tạo trong lĩnh vực cơ khí.

Xu thế hiện nay các nhà kỹ thuật phát triển chủ yếu là hệ thống CAD/CAM tích hợp. Những phần mềm CAD/CAM tích hợp được sử dụng phổ biến hiện nay như: Mastercam, Solidcam, Delcam, Cimatron, CATIA, NXcam, Pro/Engenieer, v. Mastercam là một phần mềm CAD/CAM tích hợp được sử dụng rộng rãi trên thế giới, đồng thời nó cũng được sử dụng rất phổ biến ở Việt Nam. Mastercam có khả năng thiết kế công nghệ để điều khiển cho máy phay CNC năm trục, máy tiện CNC bốn trục, máy cắt dây CNC bốn trục, máy khoan CNC ba trục.

Để người học tiếp cận với các máy móc hiện đại, tăng cường vốn hiểu biết và đáp ứng phần nào với đòi hỏi của doanh nghiệp chúng tôi biên soạn giáo trình Lập trình CAD/CAM. Trong đó với nội dung chính là khai thác, sử dụng phần mềm MASTERCAM. Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Nhóm biên soạn 1 MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU. 2 Bài 1 Khái quát về công nghệ CAD/CAM .1 Lịch sử phát triển của công nghệ CAD/CAM .2 Một số khái niệm cơ bản .3 Mối quan hệ CAD/CAM trong quá trình sản xuất .4 Phần cứng, phân mềm và cơ sở dư liệu CAD/CAM .5 Khả năng công nghệ của phần mềm CAD/CAM.

35 Bài 2 Giao diện phần mềm CAD/CAM .1 Giao diện phần mềm .2 Sử dụng chuột và bàn phím.3 Môi trường làm việc 2D và 3D .4 Quản lý đối tượng. 56 Bài 3 Thiết kế mô hình CAD .1 Các lệnh dựng hình, hỗ trợ dựng hình và biến đổi hình học. Thiết kế mô hình chi tiết dạng mặt .3 Thiết kế mô hình chi tiết dạng đặc (solid). 116 Bài 4 Cam Tiện .1 Phương pháp khai báo máy, phôi, dao .2 Lập trình CAD/CAM tiện mặt đầu, tiện ngoài .3 Lệnh tiện rãnh (Grove) .4 Lệnh tiện ren (Thread).

142 Bài 5: Cam Phay .1 Phương pháp khai báo máy, phôi, dao .2 Lập trình CAD/CAM phay mặt phẳng .3 Lập trình CAD/CAM phay contour. Lập trình CAD/CAM phay bề mặt. 159 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 183 2 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: Lập trình CAD/CAM Mã số mô đun: MĐ29 Thời gian của môn học: 45 giờ.

Vị trí, tính chất mô đun Vị trí: Lập trình CAD/CAM là mô đun chuyên nghề đầu tiên trong lĩnh vực thiết kế, lập trình gia công CNC tự động. Mô đun được thực hiện sau khi đã học các môn kỹ thuật cơ sở,các môn học chuyên ngành và các mô đun nghề. Tính chất: Mô đun Lập trình CAD/CAM giúp cho người học tiếp cận với công nghệ lập trình tự động tiên tiến; nâng cao kỹ năng thực hành thiết kế và lập trình gia công CNC tiện và phay. Mặt khác mở rộng năng lực sáng tạo trong khai thác thiết bị, đặc biệt trong việc lập trình gia công các chi tiết có hình dạng bề mặt gia công phức tạp.

Mục tiêu của mô đun: - Kiến thức +Trình bày được quy trình căn bản của công nghệ CAD/CAM - Kỹ năng: +Thiết kế được các mô hình 2D; 3D và mô hình dạng mặt. +Thực hiện quá trình lập trình tự động cho CAD/CAM tiện và CAD/CAM phay. +Mô phỏng CNC tiện và phay - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Vận dụng được những kiến thức của môn học, mô đun đã học để tiếp thu các mô-đun chuyên môn nghề. + Có ý thức trách nhiệm, chủ động học tập 3 III.

Nội dung mô đun: Nội dung tổng quát và phân phối thời gian: Số Phân phối thời lượng (giờ) TT Tên các bài trong mô đun Tổng Lý Thực Kiểm số thuyết hành tra 1. Khái quát về công nghệ CAD/CAM 1 1 0 0 2. Giao diện phần mềm CAD/CAM 2 2 0 0 3. Thiết kế mô hình CAD 10 3 6 1 4.

CAM tiện 15 3 11 1 5 CAM phay 17 3 13 1 Cộng 45 12 30 3 4 Bài 1 Khái quát về công nghệ CAD/CAM Mục tiêu: Trình bày được khái quát về lịch sử phát triển CAD/CAM và những ứng dụng cơ bản. Phân biệt được những khái niệm cơ bản. Nhận biết được phần cứng, phần mềm và khả năng công nghệ CAD/CAM. Có ý thức tự học, tự nghiên cứu để mở rộng kiến thức, kỹ năng nghề nghiệp.1 Lịch sử phát triển của công nghệ CAD/CAM 1.1 Tổng quan về CAD/CAM Những năm cuối thế kỷ 20, công nghệ CAD/CAM đã trở thnh một lĩnh vực đột phá trong thiết kế, chế tạo và sản xuất sản phẩm công nghiệp.

CAD (Computer Aided Design) là thiết kế trợ giúp bằng máy tính. CAM (Computer Aided Manufacture) là sản xuất với sự trợ giúp của my tính. Hai lĩnh vực nay ghép nối với nhau đã trở thnh một loại hình công nghệ cao, một lĩnh vực khoa học tổng hợp của sự liên ngành Cơ khí – Tin học – Điện tử – Tự động hóa. Cùng với sự phát triển của khoa học máy tính, CAD/CAM đã được nhận thức và chấp nhận nhanh chóng trong công nghiệp (công nghiệp dệt – may, công nghiệp nhựa, công nghiệp cơ khí chế tạo .) và những hạt nhân chính để sáng tạo và sản xuất sản phẩm, để tăng năng xuất lao động, giảm cường độ lao động và tự động hóa quá trình sản xuất, nâng cao độ chính xác chi tiết và đạt hiệu quả kinh tế cao.

Công việc chuẩn bị sản xuất có vai trò vô cùng quan trọng trong việc hình thành bất kỳ một sản phẩm cơ khí nào. Công việc này bao gồm các khâu chuẩn bị thiết kế (thiết kế kết cấu sản phẩm, các bản vẽ lắp chung của sản phẩm, các cụm máy.), chuẩn bị công nghệ (đảm bảo tính năng công nghệ của kết cấu, thiết lập quy trình công nghệ), thiết kế và chế tạo các trang bị công nghệ và dụng cụ phụ. kế hoạch hóa quá trình sản xuất và chế tạo sản phẩm trong thời gian ấn định. Ngày nay khoa học kỹ thuật phát triển như vũ bão đòi hỏi người kỹ sư phải không ngừng nâng cao lượng thông tin trong tất cả các khâu của quá trình chuẩn bị sản xuất.

Theo các nhà khoa học đã phân tích thì tình hình thiết kế hiện nay cho thấy 90% khối lượng thời gian thiết kế là để tra cứu số liệu cần thiết cho việc tính toán, chỉ có 10% thời gian giành cho lao động sáng tạo và quyết định. Cho nên khoảng 90% khối lượng công việc trên có thể thực hiện bằng máy tính điện tử hoặc máy vẽ tự động. Việc làm này vừa chính xác hơn, vừa chất lượng hơn. 5 Trong sản xuất hàng loạt nhỏ, do đặc điểm là số lượng chi tiết trong loạt ít, số chủng loại lại nhiều cho nên khối lượng thời gian chuẩn bị cho sản xuất rất lớn, mà dạng sản xuất này hiện đang chiếm ưu thế trong nền kinh tế thị trường hiện nay.

Tất cả điều đó phải đòi hỏi tạo ra phương pháp thiết kế mới nhờ máy tính điện tử. CAD/CAM là một lĩnh vực nghiên cứu nhằm tạo ra các hệ thống tự động thiết kế và chế tạo. Nó dùng máy tính điện tử để thực hiện một chức năng nhất định để thiết kế và chế tạo sản phẩm. Tự động hóa chế tạo là dùng máy tính điện tử để kế hoạch hóa, điều khiển quá trình sản xuất, điều khiển quá trình cắt gọt kim loại và kiểm tra nguyên công gia công.

CAD/CAM kết nối với nhau tạo ra mối quan hệ mật thiết giữa hai dạng hoạt động là thiết kế và chế tạo mà lâu nay người ta coi là khác nhau và không phục thuộc vào nhau. Tự động hóa thiết kế là dùng các hệ thống và phương tiện tính toán giúp người kỹ sư để thiết kế mô phỏng, phân tích và tối ưu hóa giải pháp thiết kế. Phương tiện bao gồm máy tính điện tử, các máy vẽ, máy in, thiết bị đục lỗ băng. phương tiện lập trình bao gồm chương trình máy, cho phép đảm bảo giao tiếp với máy vẽ và các chương trình ứng dụng để thực hiện chức năng thiết kế.

Ví du: Chương trình ứng dụng có thể là chương trình phân tích lực và ứng suất trong kết cấu, chương trình tính toán đặc tính động lực học của máy hoặc chương trình gia công chi tiết trên máy điều khiển theo chương trình số NC hay CNC Mỗi một hãng, viện nghiên cứu hoặc cơ sở sản xuất có những tập hợp chương trình ứng dụng khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện sản xuất. Hệ thống CAD/CAM là một sản phẩm của CIM (Computer Integrated Manufacturing). Hệ thống này được quản lý và điều hành dựa trên cơ sở dữ liệu trung tâm, hệ thống còn được dùng để lập kế hoạch, biểu đồ, đưa ra các chỉ dẫn và thông tin đảm bảo mục đích kế hoạch sản xuất của nhà máy… 1.2 Lịch sử phát triển của CAD/CAM Lúc đầu CAD/CAM là hai ngành phát triển tách biệt nhau, độc lập với nhau trong khoảng 30 năm. Hiện nay chúng được tích hợp thành một hệ, trong đó thiết kế có thể lựa chọn phương án tối ưu và quá trình sản xuất có thể được giám sát và điều khiển từ khâu đầu đến khâu cuối.

Phần mềm CAD đầu tiên là SKETCHPAD xuất hiện vào năm 1962 được viết bởi Ivan Sutherland thuộc trường kỹ thuật Massachusetts (MIT – Massachusetts Institute of Technology). Hiện nay trên thế giới đã có hàng ngàn phần mềm CAD và một trong những phần mềm thiết kế nổi tiếng nhất là 6 AutoCAD. AutoCAD phiên bản đầu tiên (Release 1) được công bố tháng 12 – 1982. Cho đến năm 1997 thì đã có phiên bản thứ 14 (Release 14).

Từ năm 2000 đến nay, gần như mỗi năm đều có ra đời phiên bản mới.