Luận văn: Nghiên cứu quy trình CAD/CAM/CNC trên CATIA cho trung tâm tiện nhiều trục

Luận văn thạc sĩ trình bày chi tiết quy trình CAD CAM CNC trên CATIA, ứng dụng gia công chi tiết trên trung tâm tiện nhiều trục điều khiển số.

• Tác giả: Chu Việt Cường
• Người hướng dẫn: TS. Lê Giang Nam
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Chế Tạo Máy
• Đề tài: Nghiên Cứu Quy Trình CAD/CAM/CNC Trên CATIA Cho Trung Tâm Gia Công Tiện Nhiều Trục Điều Khiển Số
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Khoa Học
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về quy trình CAD CAM CNC trên CATIA

Quy trình CAD/CAM/CNC là một hệ thống tích hợp các công nghệ chế tạo hiện đại, giúp tối ưu hóa việc thiết kế và sản xuất các chi tiết cơ khí. Trên nền tảng CATIA (Computer Aided Three Dimensional Interactive Application), quy trình này cho phép các kỹ sư thiết kế 3D, mô phỏng gia công, và tạo mã lệnh CNC một cách tự động. Đối với các máy tiện nhiều trục điều khiển số, như Trung tâm tiện CTX310, CATIA cung cấp các công cụ mạnh mẽ để lập trình gia công chi tiết, đảm bảo độ chính xác cao và hiệu suất tối ưu. Hệ thống này giảm đáng kể thời gian lập trình, tăng năng suất sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng.

1.1. Khái niệm hệ thống CAD CAM CAE

CAD (Computer Aided Design) là công cụ thiết kế với sự hỗ trợ của máy tính. CAM (Computer Aided Manufacturing) hỗ trợ chế tạo sản phẩm. CAE (Computer Aided Engineering) thực hiện phân tích kỹ thuật. Ba thành phần này tạo nên một hệ thống tích hợp hoàn chỉnh, cho phép từ thiết kế đến sản xuất đều được tối ưu hóa trong một môi trường duy nhất, nâng cao hiệu quả công việc.

1.2. Ứng dụng CAD CAM tại Việt Nam

Trong những năm gần đây, ứng dụng CAD/CAM tại Việt Nam đã phát triển nhanh chóng, đặc biệt trong lĩnh vực chế tạo máy và cơ khí chính xác. Các công ty sản xuất ứng dụng CATIA để nâng cao năng lực cạnh tranh, tối ưu chi phí sản xuất và đáp ứng yêu cầu khách hàng ngày càng khắt khe.

II. Máy tiện nhiều trục điều khiển số và Trung tâm tiện CTX310

Máy tiện nhiều trục điều khiển số là những thiết bị hiện đại cho phép gia công các chi tiết phức tạp với độ chính xác cao. Trung tâm tiện CTX310 GILDEMEISTER là một trong những máy tiện 5 trục hàng đầu, được trang bị hệ thống điều khiển số CNC 530 tiên tiến. Máy này có khả năng gia công liên tục nhiều trục, thực hiện các thao tác phức tạp như tiện, khoan, cắt trong một lần lắp đặt. Cấu trúc bộ truyền vít me - đai ốc đảm bảo độ chính xác cao và hiệu suất ổn định. Hệ thống chuyên đề trên máy CTX310 cho phép tối ưu hóa quy trình gia công, giảm thời gian chu kỳ sản xuất.

2.1. Cấu tạo và đặc điểm kỹ thuật

Máy tiện CTX310 sở hữu cấu trúc tiên tiến với bộ truyền vít me độ chính xác cao, ổ tích đụng cụ tự động, và hệ thống điều khiển số CNC 530. Máy có khả năng gia công 5 trục đồng thời, cho phép thực hiện các chi tiết có hình dạng phức tạp. Bộ chuyên đề tự động thay dao giảm thời gian chuyển đổi công cụ, tăng năng suất.

2.2. Các tính năng gia công chính

Tính năng chính của máy CTX310 bao gồm gia công nhiều trục, khoan, cắt trong một lần lắp đặt, gia công các chi tiết có độ phức tạp cao. Máy được thiết kế để tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm số lần thay đổi chi tiết trên máy, tăng hiệu suất lao động và nâng cao chất lượng sản phẩm.

III. Quy trình lập trình gia công trên CATIA

Quy trình lập trình gia công trên CATIA bao gồm các bước: chọn chi tiết gia công, xác định cụm gia công, thiết lập thông số dao cụ, xác định chiến lược gia công, và tạo mã lệnh CNC. CATIA cung cấp modul Machining cho phép tạo lập trình gia công tự động từ mô hình 3D. Quy trình này bao gồm: định nghĩa bộ biến dạng phối (các bộ phận gia công), chọn dao cụ phù hợp, thiết lập chế độ gia công (tốc độ, tiến), và tạo đường dẫn dao. Sau đó, CATIA tự động sinh mã lệnh CNC tương thích với máy điều khiển số, giảm lỗi và tăng hiệu suất.

3.1. Các bước thiết lập gia công trên CATIA

Bước 1: Chọn chi tiết cần gia công. Bước 2: Tạo phần tử gia công (Part Operation). Bước 3: Chọn bộ biến dạng và đơn vị. Bước 4: Lựa chọn dao cụ phù hợp. Bước 5: Thiết lập thông số gia công (tốc độ quay, tiến công). Bước 6: Tạo đường dẫn dao. Bước 7: Sinh mã lệnh CNC.

3.2. Mô phỏng và kiểm chứng

Sau khi lập trình gia công, CATIA cho phép mô phỏng hoạt động của quá trình gia công để kiểm chứng chi tiết trước khi gia công thực tế. Mô phỏng giúp phát hiện lỗi va chạm, điều chỉnh đường dẫn dao, và tối ưu hóa thời gian gia công trước khi gửi mã lệnh tới máy.

IV. So sánh mô phỏng và kết quả thực nghiệm

So sánh giữa kết quả mô phỏng trên CATIA và kết quả thực nghiệm trên máy CTX310 cho thấy độ chính xác cao của hệ thống. Các thử nghiệm trên chi tiết ứng dụng (ví dụ: trục vít me cảnh lồ) chứng minh rằng CATIA cung cấp dự báo chính xác về hình dạng, kích thước, và thời gian gia công. Sai lệch giữa mô phỏng và thực tế ở mức tối thiểu (< 0.05mm), chứng tỏ quy trình CAD/CAM/CNC trên CATIA hoàn toàn đáng tin cậy. Điều này cho phép các kỹ sư tối ưu hóa sản xuất, giảm thất thoát nguyên liệu, và nâng cao chất lượng sản phẩm.

4.1. Phương pháp so sánh và đánh giá

Phương pháp so sánh bao gồm: (1) Mô phỏng gia công trên CATIA. (2) Gia công chi tiết thực tế trên CTX310. (3) Đo lường kích thước, hình dạng chi tiết thực. (4) Phân tích sai số giữa mô phỏng và thực tế. Kết quả cho thấy CATIA có độ chính xác cao (sai số < 0.05mm).

4.2. Kết luận và kiến nghị

Kết luận: Quy trình CAD/CAM/CNC trên CATIA đáp ứng yêu cầu lập trình gia công tự động, tối ưu hóa hiệu suất sản xuất, và đảm bảo chất lượng. Kiến nghị: Áp dụng rộng rãi CATIA trong các trung tâm gia công cơ khí, đạo tạo kỹ sư về CAD/CAM/CNC.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn để tải Trước dây khi gia công những chủ tiết có bẻ mặt phức tạp thường gặp nhiều khó khăn và mang lại hiệu quả không cao. Tuy nhiên, trang những năm gân đây, sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật đã thúc đây cáo ngành công rghiệp san xuất tự dộng phát triển theo. Trong lĩnh vục cơ khi ché tạo, sự ra dời của máy cdng cụ điều khiến bằng chương trình số với sự trợ giúp của hệ thống CAD/CAM.

(Computer Aided DesigưCompuler Aidcd Manufacluring) dã nhanh chống tạo ra những bước nháy vọt vẻ năng suất vả chất lượng, Điều đỏ đã đưa ngành cơ khí chế tao chuyén sang một thời kỳ mới - thời kỳ sản xuất hiện đại. Tiêu hết trong các nhân xưởng sẵn xuất ở nước ta hiện nay đều đã được trang, bị các máy công cu CNC để phục vụ sản xuất, bao gồm các loại mảy phay, tiên, mài,. Nhưng việc khai thác liệu quả các khả nẵng gia dông của chúng côn nhiều hạn chế chủ yêu là do trình độ của cán bộ kỹ thuật Việt Nam còn yếu, các chương trình điều khiển máy CNC được người lập trình viết bằng tay, việc sử dụng, cảu phần mềm hỗ trợ dễ lập trình còn chưa được phô biến rộng rãi. Ung dung công nghệ CAD/CAM (Compnter Aided Design/Computer Aided Manufacturing) phục vụ cho máy công cụ CNC là van để dược nhiều người quan.

tâm, bởi công nghệ nảy không chỉ phục vy trong sản xuất hiện đại, ma con góp phan nang cao năng suất chế tạo sản phẩm gia công cơ khi Việc nghiên cứu ứng dụng các phần mêm CAD/CAM cho các máy CNC là lĩnh vực rất quan trọng vì nó không những nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của từng nguyễn công má côn tạo ra cợ sở quan trọng phục vụ việc tự động Lod qua trình chuẩn bị công nghệ, rút ngắn thời gian và khối lượng lao động khi chuân bị sản xuất, đồng thời còn lạo ra các điều kiện cơ bản cho việc điều khiển nguyên công, tiến tới tự dộng hoá quá trình sản xuất. Bản chất của các phản mềm CAD/CAM. trong thiết kế và chế tạo chính là dựa vào máy tính để mã hoá dữ liệu hình học, rên. tạo điều kiêu cho các quy trình thiết kế và chế tạo được tích hợp cao độ.

Hé CAD Modul lap trinh gia cong Machining 50 M6 pheéng qua trinh gia cong CAM trong CATLA 31 Modul phản tích phần tử hữu hạn 31 Kiểm chứng chỉ tiết đã được phản tích. Thiết kế dường ống nước và mạch điện tử Phan Human trong CATIA .Mö phỏng hoạt động của Robot Hop thoai thiét lap Part Operation ‘Hop thoai danh cho hya chon ede ché dé trong tiện thô Hop thoai lua chon bé bién dang phối và cñủ tiết S? Tếp thoại lựa chọn thông số thân dao và bên xe dao ‹? Hip thoai thiết lập thông số bình hoe kin dao 58 Tộp thơại thiết lập thông số chế độ gia công So ‘Hép thoai Machining Parameter Strategy va Geometry Tab Hp thoai Tool Tap ‘Hp thoai Feeds & Speeds Tab va Macros ‘Hép thoại các công cụ mô phông quá trinh gia công 61 Hép thoai Generate NC Output Interactively 63 Vai trò của CAD/CAM trong sẵn xuất tích hợp CIM oo Quy trinh gia công chỉ tiết ứng dụng MasterCAM Quy trình CAD/CAM/CAE của hàng MAKINO Cu trình sẵn phẩm theo Kuwoon Lee Quy trình CAD/CAM/CAE để xuất mới Môö phỏng và kiểm tra dường dụng cụ 88 Xuất clrương trình gia công ra NC-Eile so Chi tiết mô phông hoàn thiện. Chỉ tiết được gia công trên trung tâm tiện 4 trục GILDEMEISTER 3.31 Anh chup săn phẩm thục tẻ MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn để tải Trước dây khi gia công những chủ tiết có bẻ mặt phức tạp thường gặp nhiều khó khăn và mang lại hiệu quả không cao.

Tuy nhiên, trang những năm gân đây, sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật đã thúc đây cáo ngành công rghiệp san xuất tự dộng phát triển theo. Trong lĩnh vục cơ khi ché tạo, sự ra dời của máy cdng cụ điều khiến bằng chương trình số với sự trợ giúp của hệ thống CAD/CAM. (Computer Aided DesigưCompuler Aidcd Manufacluring) dã nhanh chống tạo ra những bước nháy vọt vẻ năng suất vả chất lượng, Điều đỏ đã đưa ngành cơ khí chế tao chuyén sang một thời kỳ mới - thời kỳ sản xuất hiện đại. Tiêu hết trong các nhân xưởng sẵn xuất ở nước ta hiện nay đều đã được trang, bị các máy công cu CNC để phục vụ sản xuất, bao gồm các loại mảy phay, tiên, mài,.

Nhưng việc khai thác liệu quả các khả nẵng gia dông của chúng côn nhiều hạn chế chủ yêu là do trình độ của cán bộ kỹ thuật Việt Nam còn yếu, các chương trình điều khiển máy CNC được người lập trình viết bằng tay, việc sử dụng, cảu phần mềm hỗ trợ dễ lập trình còn chưa được phô biến rộng rãi. Ung dung công nghệ CAD/CAM (Compnter Aided Design/Computer Aided Manufacturing) phục vụ cho máy công cụ CNC là van để dược nhiều người quan. tâm, bởi công nghệ nảy không chỉ phục vy trong sản xuất hiện đại, ma con góp phan nang cao năng suất chế tạo sản phẩm gia công cơ khi Việc nghiên cứu ứng dụng các phần mêm CAD/CAM cho các máy CNC là lĩnh vực rất quan trọng vì nó không những nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của từng nguyễn công má côn tạo ra cợ sở quan trọng phục vụ việc tự động Lod qua trình chuẩn bị công nghệ, rút ngắn thời gian và khối lượng lao động khi chuân bị sản xuất, đồng thời còn lạo ra các điều kiện cơ bản cho việc điều khiển nguyên công, tiến tới tự dộng hoá quá trình sản xuất. Bản chất của các phản mềm CAD/CAM.

trong thiết kế và chế tạo chính là dựa vào máy tính để mã hoá dữ liệu hình học, rên. tạo điều kiêu cho các quy trình thiết kế và chế tạo được tích hợp cao độ. Hé CAD LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiên luận văn Thạc sỹ tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp dỡ của nhiều tập thể vả cả nhậm. Nhân địp hoàn thành luận vẫn, tôi xin bảy tô lòng biết ơn sâu sắc nhất.

Tôi xin trên trọng câm ơn TS. Lê Giang Nam đã trực liếp tận tỉnh hướng cần tỏi wong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp của mình. Trân trọng cảm ơn Ban giảm hiệu trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, các thầy cô, công nhân viên chức viện Sau đại học, Viện Cơ khi vá các thảy cô trong bộ nôn Máy & ma sát học đã tận tỉnh giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi nhật để tôi hoàn. thành nhiệm vụ.

Chân thành cảm on Ban giám hiệu trường Đại học Kinh tế kỹ thuật Công, nghiệp _ nơi tôi đang công tác đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo diễu kiện thuận lợi cho tối trong quả trinh theo học và hoàn thánh luận văn tốt nghiệp. Cuỗi cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc dến gia dinh cùng bạn bè, đồng nghiệp đã thường xuyên quan tâm, động viên, tạo mọi điều kiện tốt nhất vẻ tinh thân cũng như vật chất cho tôi trong suốt thời gian vừa qua. 0o thời gian thực hiện cỏ hạn và kiến thức cúa bản thân còn nhiều hạn ché, chớ nên luận văn này không thẻ tránh khỏi những thiêu sói. Rất mong nhận được sự chỉ bão, gỏp ý và phê bình của các Thấy, Cõ vá bạn bè.

Xin trân trọng cảm ơn! LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiên luận văn Thạc sỹ tôi đã nhận được sự quan tâm, giúp dỡ của nhiều tập thể vả cả nhậm. Nhân địp hoàn thành luận vẫn, tôi xin bảy tô lòng biết ơn sâu sắc nhất. Tôi xin trên trọng câm ơn TS. Lê Giang Nam đã trực liếp tận tỉnh hướng cần tỏi wong suốt thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp của mình.

Trân trọng cảm ơn Ban giảm hiệu trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, các thầy cô, công nhân viên chức viện Sau đại học, Viện Cơ khi vá các thảy cô trong bộ nôn Máy & ma sát học đã tận tỉnh giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi nhật để tôi hoàn. thành nhiệm vụ. Chân thành cảm on Ban giám hiệu trường Đại học Kinh tế kỹ thuật Công, nghiệp _ nơi tôi đang công tác đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo diễu kiện thuận lợi cho tối trong quả trinh theo học và hoàn thánh luận văn tốt nghiệp. Cuỗi cùng, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc dến gia dinh cùng bạn bè, đồng nghiệp đã thường xuyên quan tâm, động viên, tạo mọi điều kiện tốt nhất vẻ tinh thân cũng như vật chất cho tôi trong suốt thời gian vừa qua.

0o thời gian thực hiện cỏ hạn và kiến thức cúa bản thân còn nhiều hạn ché, chớ nên luận văn này không thẻ tránh khỏi những thiêu sói. Rất mong nhận được sự chỉ bão, gỏp ý và phê bình của các Thấy, Cõ vá bạn bè. Xin trân trọng cảm ơn! Ban vé chỉ tiết “Irục vit me cánh ta” ‘Trang tam tién 4 truc ctia hang Dekel Maho ‘Tao Profile thin chi tiét gia cong Mô hình hóa chỉ tiết gia công, Tao rãnh xoắn cho chi tiết Chỉ tiết gia công hoàn chỉnh Phân tích chuyển vị và ứng suất đẻ khẳng dinh tinh dung din của mô hình 3. Ung suất vá chuyển vị tại từng nút trên phần tứ lưới của chỉ 31 tiết Thiết kế đồ gá 8l Chuan bị phôi Bang ké dung cu theo hang Seco 8 Danh sách dữ liệu gia công #4 Tảng thiết lập chỉ tiết, phôi, đổ gá Tảng thiết lập may œa Bang thiết lập đâu vào gia công 90a Các thông sé dao tiện din nhỏ 'Thiết lập chế độ tiện 86 3.

'Thiết lập đường dựng cụ trong nguyên công tiện trục bậc 86 3. Cúc thông số của đao phay rãnh xoắn 87 3. 'Thiết lập chế độ cắt khi phay rãnh xoắn #7 3. 'Thiết lập đường dựng cụ trong nguyên công phay rãnh xoắn.

87 Môö phỏng và kiểm tra dường dụng cụ 88 Xuất clrương trình gia công ra NC-Eile so Chi tiết mô phông hoàn thiện. Chỉ tiết được gia công trên trung tâm tiện 4 trục GILDEMEISTER 3.31 Anh chup săn phẩm thục tẻ MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn để tải Trước dây khi gia công những chủ tiết có bẻ mặt phức tạp thường gặp nhiều khó khăn và mang lại hiệu quả không cao. Tuy nhiên, trang những năm gân đây, sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật đã thúc đây cáo ngành công rghiệp san xuất tự dộng phát triển theo.

Trong lĩnh vục cơ khi ché tạo, sự ra dời của máy cdng cụ điều khiến bằng chương trình số với sự trợ giúp của hệ thống CAD/CAM.