Luận văn: Ứng dụng Cimatron E8.5 thiết kế & gia công cơ khí trên máy phay, tiện CNC

Luận văn ứng dụng Cimatron E8.5 trong thiết kế, gia công cơ khí 2D, 3D. Hướng dẫn chi tiết quy trình trên máy phay và máy tiện CNC.

• Tác giả: Phạm Văn Tuân
• Người hướng dẫn: TS Trần Xuân Việt
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Cơ Khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Phần Mềm CAD/CAM - Cimatron E8.5 Trong Thiết Kế Và Gia Công Cơ Khí 2D, 3D Trên Máy Tiện Và Máy Phay CNC
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về công nghệ CAD CAM và ứng dụng Cimatron E8

Công nghệ CAD/CAM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing) đã trở thành nền tảng thiết yếu trong ngành công nghiệp chế tạo hiện đại. Cimatron E8.5 là một phần mềm CAD/CAM hàng đầu, cung cấp các công cụ mạnh mẽ cho thiết kế 2D, 3D và lập trình gia công CNC. Việc ứng dụng Cimatron E8.5 trong gia công CNC giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất, nâng cao độ chính xác và giảm thời gian chế tạo. Luận văn này tập trung nghiên cứu ứng dụng phần mềm CAD/CAM Cimatron E8.5 trong thiết kế và gia công chi tiết 2D, 3D trên máy tiện CNC và máy phay CNC, nhằm đánh giá hiệu quả của công nghệ này trong bối cảnh sản xuất Việt Nam.

1.1. Khái niệm CAD CAM CNC

CAD (Computer Aided Design) là quy trình thiết kế sử dụng máy tính để tạo các bản vẽ kỹ thuật 2D và mô hình 3D. CAM (Computer Aided Manufacturing) là công nghệ lập trình gia công CNC dựa trên dữ liệu thiết kế. CNC (Computer Numerical Control) là hệ thống điều khiển máy công cụ bằng chương trình máy tính. Sự tích hợp ba công nghệ này tạo nên quy trình sản xuất toàn diện, từ thiết kế đến chế tạo, đảm bảo tính nhất quán và độ chính xác cao.

1.2. Vai trò Cimatron E8.5 trong chu kỳ sản xuất

Cimatron E8.5 đóng vai trò trung tâm trong chu kỳ sản xuất hiện đại. Phần mềm cho phép thiết kế chi tiết 2D, 3D chính xác, sau đó tự động sinh mã lệnh gia công cho máy tiện và máy phay CNC. Điều này giảm sai sót, tăng hiệu suất sản xuất và đảm bảo chất lượng chi tiết theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật. Ứng dụng Cimatron E8.5 giúp các nhà sản xuất Việt Nam tiếp cận công nghệ tân tiến.

II. Các chức năng chính của phần mềm Cimatron E8

Cimatron E8.5 tích hợp đầy đủ các module CAD/CAM chuyên nghiệp, từ thiết kế 2D cho đến mô hình 3D phức tạp. Phần mềm cung cấp công cụ lập trình gia công tự động, cho phép người dùng định nghĩa đường dẫn dao, vận tốc cắt, và định mức thời gian. Giao diện thân thiện giúp thiết kế chi tiết nhanh chóng và hiệu quả. Khả năng mô phỏng gia công 3D trước khi thực thi trên máy giảm rủi ro hư hỏng chi tiết. Chức năng quản lý dữ liệu cho phép lưu trữ và tái sử dụng các thiết kế. Cimatron E8.5 hỗ trợ gia công CNC 2D, 3D trên nhiều loại máy công cụ khác nhau.

2.1. Module thiết kế 2D và 3D

Cimatron E8.5 cung cấp công cụ vẽ 2D tiên tiến và môi trường mô hình 3D mạnh mẽ. Người dùng có thể tạo bản vẽ chi tiết 2D chính xác hoặc mô hình 3D từ các hình cơ bản. Chức năng chỉnh sửa hình học, tạo mặt phẳng, và kết hợp khối giúp thiết kế các chi tiết phức tạp. Thư viện chi tiết có sẵn tăng tốc độ thiết kế và đảm bảo tính chuẩn hóa.

2.2. Module lập trình gia công CNC

Module CAM của Cimatron E8.5 tự động sinh mã G-Code cho gia công CNC. Người dùng định nghĩa các chiến lược cắt như khoét, phay bóng, tiện ren. Phần mềm tính toán đường dẫn dao tối ưu, giảm thời gian gia công và hao mòn dao. Mô phỏng 3D cho phép kiểm tra chương trình gia công trước thực thi, phát hiện va chạm sớm.

III. Ứng dụng thực tế trong gia công máy tiện CNC và máy phay CNC

Nghiên cứu này kiểm chứng hiệu quả ứng dụng Cimatron E8.5 trên hai loại máy công cụ chính: máy tiện CNC CAK 6136V/750 và máy phay CNC VMC 0641. Quá trình bao gồm thiết kế chi tiết trong Cimatron E8.5, tạo chương trình gia công, mô phỏng 3D, sau đó thực thi trên máy. Các chi tiết trục nối và chi tiết dạng phay được gia công 2D, 3D với yêu cầu độ chính xác cao. Kết quả cho thấy Cimatron E8.5 giảm thời gian lập trình gia công 40-50%, nâng độ chính xác chi tiết và giảm tỷ lệ phế phẩm. Tối ưu hóa gia công CNC qua Cimatron E8.5 mang lại lợi ích kinh tế đáng kể.

3.1. Gia công trên máy tiện CNC

Máy tiện CNC CAK 6136V/750 được sử dụng gia công chi tiết trục với các yêu cầu: tiện thô, tiện cắt rãnh, tiện ren, tiện cắt dứt. Cimatron E8.5 tự động sinh mã chương trình cho từng công đoạn. Mô phỏng 3D xác thực an toàn quá trình gia công. Kết quả chi tiết trục nối đạt tiêu chuẩn, với độ nhám bề mặt kiểm soát được.

3.2. Gia công trên máy phay CNC

Máy phay CNC VMC 0641 thực hiện gia công chi tiết 3D phức tạp dựa trên chương trình lập tự động từ Cimatron E8.5. Phần mềm tối ưu đường dẫn dao, giảm thời gian phay và lực cắt. Mô phỏng trước khi gia công phát hiện va chạm chi tiết, bảo vệ máy. Chi tiết sau gia công đạt độ chính xác cao, độ nhám bề mặt tốt.

IV. Kết luận và hướng phát triển ứng dụng Cimatron E8

Luận văn chứng minh Cimatron E8.5 là giải pháp CAD/CAM hiệu quả cho gia công CNC 2D, 3D tại các doanh nghiệp Việt Nam. Ứng dụng phần mềm này nâng cao chất lượng chi tiết, giảm thời gian sản xuất, tối ưu chi phí gia công. Kết quả thí nghiệm trên máy tiện CNC và máy phay CNC cho thấy tính khả thi và hiệu quả của công nghệ. Để phát triển toàn diện, cần đào tạo nhân lực trong sử dụng Cimatron E8.5, xây dựng cơ sở dữ liệu chi tiết chuẩn, và tích hợp công nghệ này vào quy trình sản xuất của các nhà máy. Ứng dụng CAD/CAM Cimatron E8.5 là bước tiến quan trọng giúp công nghiệp chế tạo Việt Nam tiếp cận chuẩn mức quốc tế.

4.1. Những thành tựu chính của nghiên cứu

Nghiên cứu thành công ứng dụng Cimatron E8.5 trong thiết kế và gia công chi tiết 2D, 3D trên máy CNC. Chứng minh Cimatron E8.5 giảm thời gian lập trình từ 40-50%, tăng độ chính xác chi tiết gia công. Mô phỏng 3D giảm rủi ro hư hỏng máy. Kết quả thí nghiệm đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, độ nhám bề mặt tốt.

4.2. Kiến nghị phát triển ứng dụng công nghệ CAD CAM

Cần đào tạo chuyên sâu cho kỹ sư, lập trình viên CNC về Cimatron E8.5. Doanh nghiệp nên xây dựng thư viện chi tiết chuẩn hóa để tái sử dụng thiết kế. Tích hợp Cimatron E8.5 vào quy trình sản xuất của các nhà máy hiện đại. Phát triển tiêu chuẩn kỹ thuật cho gia công CNC áp dụng công nghệ CAD/CAM tiên tiến.

Trích đoạn nội dung tài liệu

PHẦN MỞ ĐẦU 1. LÝ D0 CHỌN ĐỀ TÀI Những năm gắn đây việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm công nghệ ngày càng phổ biến ở Việt Nam. CAD (Computer Aided Design) là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính trợ giúp, CAM (Computer Aided Manufacturing) là máy tính trợ giúp chế tạo. CAD/CAM là công cụ giúp các nhà thiết kế và chế tạo sẵn phẩm có liệu quả để ting năng suất, giảm cường độ lao động, tự động hóa quá trình sản xuất, nâng cao chất tượng và hạ giá thành sản phẩm 1iiện nay với sự hỗ trợ của công nghệ thông trn, hệ thống CAD/CAM tích hợp phát triển rất nhanh chóng.

Nó đã tạo ra sự liên thông từ quá trình thiết kế cho đến chế tạo trong linh vực cơ khí. Có rất nhiều phân mềm CAD/CAM tích hợp đang được sử dụng phổ biến như: Masteream, Edgecam, Solidcam, Delcam, Surfcam, Vercul, Topmold, CimatronB, Catia/Auto NC, Pro/Engenieer, Hypercam, Cưmatrent: được đánh giá là nhầm mềm tích hợp CAD/CAM hàng đầu trong lĩnh vực thiết kế gia công. Cimatronl: là hệ thống mô hình hóa ba chiếu đạng Solid tham số cổ khả năng mô hình hổa mặt cong. Hệ thống này được sử dụng dể tạo các chi tiét solid ba chiều, các bản vẽ từ các chí tiết solid, tạo bản vẽ 2D từ mô lình 3D, tách khuôn, phân khuôn và mô phông gia công.

Đây cũng là hệ thống CAD/CAM phổ biển nhất hiện nay để mô hình hóa ba chiếu các sản phẩm cơ khí và dùng để xuất chương trình từ các liile gia công sang các tổ hợp gia công CNC. lIệ thống là công cụ hỗ trợ cho nhà thiết kế thực hiện công việc thiết kế sản phẩm một cách nhanh chóng và chỉnh xác. Hơn nữa tính mở và tính tương thích của CimatronE cho phép nhiều phần mềm ứng dụng nổi tiếng khác chạy trực tiếp trên môi trường của nố như SolidWorks, Catia, Pro-B, Solid Bdge. Mặc dù phần mềm CimatronE được ng dụng rất rộng rãi và hiệu quả trong các công ty cơ khí lrên thế giới nhưng việc nghiên cứu ứng dụng CAD/CAM- CIMATRON # & Việt Nam chưa được quan tâm nhiều.

Chính vì vậy, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu để tài "Nghiên cứu, ứng dụng phẩn môm CAD/CAM - (Pham Oda uân. 8 tường 226 “Bách khou Ha Vi -Duận uăữn thục tổ 8© môn công nghệ chế tạo mắu, DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CAD - Computer Aided Design CAM - Computer Aided Manufacturing CAL - Computer Aided Lingineering ENC - Computerized Numerical Control DNC -Direct Numerical Control PHICS — Programers Hierarchica Graphic System GKS-3D - Graphic Kernel System CGI — Computer Graphic Intertace CGM - Computer Graphic Metafile IGHS — Inuial Graphic Exchange Specification SET — Standard Rachange Transport YDALS — VAD — Machenschnitt PDES— Produce Data Fxchange Specification STEP - Standard for Exchange of Product Model Data CAD-N'I-CAD-Normteile IRDATA ladustial Robot ata APT — Automatically Programmed Tools CLDATA — Cutter Location Data MAP — Manufacturing Automation Protocol TOP — Technical and Office Prptoeol (Pham Oda Juin 4 tường 226 “Bách khou Ha Vi -Duận uăữn thục tổ 8© môn công nghệ chế tạo mắu, DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CAD - Computer Aided Design CAM - Computer Aided Manufacturing CAL - Computer Aided Lingineering ENC - Computerized Numerical Control DNC -Direct Numerical Control PHICS — Programers Hierarchica Graphic System GKS-3D - Graphic Kernel System CGI — Computer Graphic Intertace CGM - Computer Graphic Metafile IGHS — Inuial Graphic Exchange Specification SET — Standard Rachange Transport YDALS — VAD — Machenschnitt PDES— Produce Data Fxchange Specification STEP - Standard for Exchange of Product Model Data CAD-N'I-CAD-Normteile IRDATA ladustial Robot ata APT — Automatically Programmed Tools CLDATA — Cutter Location Data MAP — Manufacturing Automation Protocol TOP — Technical and Office Prptoeol (Pham Oda Juin 4 tường 226 “Bách khou Ha Vi -Duận uăữn thục tổ 8© môn công nghệ chế tạo mắu, Hình 3. Hình ảnh sau khi phay hốc Hình 3. Hình ảnh chỉ tiết sau khi gìa công trên máy phay VAC 06341.

Máy đo độ nhám bằng phương pháp tiếp xúc Mifufoyo. Bare v6 chi FETC. eee sees ernest ste nieeinee "- Hình 4. Bản về 3D chỉ tiết trục trong môi.

trường Cimdlram. Máy tiện CNC CAK 6136V/759. ee THình 4. Bộ điều khiển của máy tiện CNC CAK 6136V1750.

tren nS Hình 4. Hình ảnh tiện thô và tình chỉ tiết trục. sua TÔ Hình 4. Hình ảnh tiện cắt rãnh chỉ tiết trục.

Hình ảnh tiện ren chí tiết trục. Hình ảnh tiện cat dit chỉ tiết trục. Chỉ tiết trục nối sau khi gia công trên máy tiện CNC. Máy âo độ nhám bằng phương pháp tiếp xúc Äittloyo.106 (Pham Oda uân.

7 tường 226 “Bách khoa 20v tội -Duận uăữn thục tổ 8© môn công nghệ chế tạo mắu, Hình 3. Hình ảnh sau khi phay hốc Hình 3. Hình ảnh chỉ tiết sau khi gìa công trên máy phay VAC 06341. Máy đo độ nhám bằng phương pháp tiếp xúc Mifufoyo.

Bare v6 chi FETC. eee sees ernest ste nieeinee "- Hình 4. Bản về 3D chỉ tiết trục trong môi. trường Cimdlram.

Máy tiện CNC CAK 6136V/759. ee THình 4. Bộ điều khiển của máy tiện CNC CAK 6136V1750. tren nS Hình 4.

Hình ảnh tiện thô và tình chỉ tiết trục. sua TÔ Hình 4. Hình ảnh tiện cắt rãnh chỉ tiết trục. Hình ảnh tiện ren chí tiết trục.

Hình ảnh tiện cat dit chỉ tiết trục. Chỉ tiết trục nối sau khi gia công trên máy tiện CNC. Máy âo độ nhám bằng phương pháp tiếp xúc Äittloyo.106 (Pham Oda uân. 7 tường 226 “Bách khoa 20v tội -Duận uăữn thục tổ 8© môn công nghệ chế tạo mắu, Hình 3.

Hình ảnh sau khi phay hốc Hình 3. Hình ảnh chỉ tiết sau khi gìa công trên máy phay VAC 06341. Máy đo độ nhám bằng phương pháp tiếp xúc Mifufoyo. Bare v6 chi FETC.

eee sees ernest ste nieeinee "- Hình 4. Bản về 3D chỉ tiết trục trong môi. trường Cimdlram. Máy tiện CNC CAK 6136V/759.

ee THình 4. Bộ điều khiển của máy tiện CNC CAK 6136V1750. tren nS Hình 4. Hình ảnh tiện thô và tình chỉ tiết trục.

sua TÔ Hình 4. Hình ảnh tiện cắt rãnh chỉ tiết trục. Hình ảnh tiện ren chí tiết trục. Hình ảnh tiện cat dit chỉ tiết trục.

Chỉ tiết trục nối sau khi gia công trên máy tiện CNC. Máy âo độ nhám bằng phương pháp tiếp xúc Äittloyo.106 (Pham Oda uân. 7 tường 226 “Bách khoa 20v tội -Duận uăữn thục tổ 8© môn công nghệ chế tạo mắu, ĐANH MỤC CÁC BẰNG Trang Bang 3. Thông số máy phay VMC 084Í.csice cece BD ang 3.

Thong sé gia cong chi tiét phay trén may phay VMC 0641. Kết quả đa độ nhám. Thông số máy tiện CAK6136V/750. Thông số dao tiện tận n2 20c 96 iằng 4.

?hông số đao tiện t1. co Sun Hee 97 Bằng 4. Thông số dao tiện rữnä:. Thông vố dao ĐIỆN TÊH.

Thông vố gia công chỉ tiết trục nấi trên máy điện CNC. Két quả da độ nhắm. + LOG (Pham Oda Juin 53 trường 226 “Bách khou Ha Vi -Duận uăữn thục tổ 8© môn công nghệ chế tạo mắu, DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỔ THỊ Trang Tình 1. Hệ thống ĐNC.

Sơ đồ chu kệ sẵn xuất theo công nghệ truyền thống. Sơ đồ chủ kỳ xâu xuất ứng dụng công nghé CADICAM - CNC. Mức tiếp cận. Mitte tiếp cận 2.

Mức tiếp cận 3. Miu tiếp cộn Š. Mite tiép can 6.9, Hệ chuyển giao dữ liệu giản tiếp thong qua tép trung gian. Các giao diện dùng trong lĩnh vực cư khí.

th menreoesou26i Hình 1. Quá trình truyền dẫn dữ liệu qua hai bệ CADICAM A và H. Ứng dụng máy tính vào quá trành thiết kế. Mối lên hệ giữa cơ sở dữ liệu với CAD/CANM,.

Sơ đô qáa trình ga ©ôNg. Điều khiển điển - diễn. Điều khiển đuạn thẳng. TH Heeuee 45 Tình 1.

Điều khiển 2D trên máy phay. Điều khiển 3D trên máy phay. Điều khiển 4Ð và 5D. Hệ tạa độ trên máy CNC và chuyển động của các trục.

Bản vẽ chỉ tiết phay Hình 3. Bản về3D chỉ tiết phay trang môi. trường Cimatron FBS. Méy phay VIÁC 0641.

the Es Hink 3. BG diéu khién cita may phay VIC 0641. Hình ảnh phay húc vuông. Hình ảnh khí phay hắc cẩu.

ID (Pham Oda uân. 6 Feutng DIC Bich khoa 20v tội -Duận uăữn thục tổ 8© môn công nghệ chế tạo mắu, 1.2, PHƯƠNG PHÁP CHE TAO CAC SAN PHAN CO KHi ONG DUNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM -ỨNGC. Quá trình thiết kế ứng dụng cóng nghệ CAD/CAM - CNC. Quá trình gia công ứng dựng công nghệ CÁD/CAM - CNC.

49 CHUONG Thee cesses ses nntenitntsensnatcsesnat —. 'TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỄỄM CLMA TRÒN E. cccsecee cee SL 2. GIOL THIEU TONG QUAN VE PHAN MEM.

KẾT CẤU PHẨN MỀM CIMA'TRON E8.ằooe sere OZ, 2. nong 2n n2 me erree 78 2. LẠ Hinh tưng sentrarder sao? CHƯƠNG HI BH 'THIẾT KẾ VÀ CHẠY CHƯƠNG 'TRÌNH GIÁ CÔNG CHÍ TIẾU 2D, 3D BANG PHAN MEM CIMATRON E85 VA THU HIỆN QUA TRINH GIA CONG TREN TRUNG TAM PHAY VMC0641. THIẾT KẾ CHI TIẾT.

in nen rarrree eT] 3. HH HH HH H HH HH ghe 82 3. Vật Hẹn thí nghiệm. Điền kiện thí nghiệm.

Thông số gia công,. Chương trình gia công. Kết quả chạy mô phỏng,. cà né HH.

e secre 9D (Pham Oda Juin 2 trường 226 “Bách khou Ha Vi -Duận uăữn thục tổ 8© môn công nghệ chế tạo mắu, ĐANH MỤC CÁC BẰNG Trang Bang 3. Thông số máy phay VMC 084Í.csice cece BD ang 3. Thong sé gia cong chi tiét phay trén may phay VMC 0641. Kết quả đa độ nhám.

Thông số máy tiện CAK6136V/750. Thông số dao tiện tận n2 20c 96 iằng 4. ?hông số đao tiện t1. co Sun Hee 97 Bằng 4.

Thông số dao tiện rữnä:. Thông vố dao ĐIỆN TÊH. Thông vố gia công chỉ tiết trục nấi trên máy điện CNC. Két quả da độ nhắm.

+ LOG (Pham Oda Juin 53 trường 226 “Bách khou Ha Vi -Duận uăữn thục tổ 8© môn công nghệ chế tạo mắu, 1.2, PHƯƠNG PHÁP CHE TAO CAC SAN PHAN CO KHi ONG DUNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM -ỨNGC. Quá trình thiết kế ứng dụng cóng nghệ CAD/CAM - CNC. Quá trình gia công ứng dựng công nghệ CÁD/CAM - CNC. 49 CHUONG Thee cesses ses nntenitntsensnatcsesnat —.

'TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỄỄM CLMA TRÒN E. cccsecee cee SL 2. GIOL THIEU TONG QUAN VE PHAN MEM. KẾT CẤU PHẨN MỀM CIMA'TRON E8.ằooe sere OZ, 2.

nong 2n n2 me erree 78 2. LẠ Hinh tưng sentrarder sao? CHƯƠNG HI BH 'THIẾT KẾ VÀ CHẠY CHƯƠNG 'TRÌNH GIÁ CÔNG CHÍ TIẾU 2D, 3D BANG PHAN MEM CIMATRON E85 VA THU HIỆN QUA TRINH GIA CONG TREN TRUNG TAM PHAY VMC0641. THIẾT KẾ CHI TIẾT. in nen rarrree eT] 3.

HH HH HH H HH HH ghe 82 3. Vật Hẹn thí nghiệm. Điền kiện thí nghiệm. Thông số gia công,.

Chương trình gia công. Kết quả chạy mô phỏng,. cà né HH. e secre 9D (Pham Oda Juin 2 trường 226 “Bách khou Ha Vi -Duận uăữn thục tổ 8© môn công nghệ chế tạo mắu, 1.