Nghiên Cứu Ứng Dụng Phần Mềm CAD/CAM MastercamX Trong Thiết Kế Gia Công Cơ Khí

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu Nghiên ứu ứng dụng phần mềm adam masteramx trong thiết kế và gia ông ơ khí 2d 3d trên máy tiện và, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất

• Tác giả: Lê Văn Chiến
• Người hướng dẫn: TS. Lê Văn Chiến
• 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 MastercamX Trong Thiết Kế Gia Công Cơ Khí
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2010
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: PHƯƠNG PHÁP CHỈ TẠO CÁC SẢN PHẨM CƠ KHÍ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAD/CAM-CNC
• 1.1. Tổng quan về công nghệ
• 1.2. Khái niệm về CAD, CAM, CAE, CNC
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN PHẦN MỀM MASTERCAM X10
• 2.1. Môi trường MasterCAM X
• 2.2. Sử dụng các lệnh trong MasterCAM
• 2.3. Các lệnh gia công phay
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CHẠY CHƯƠNG TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT 2D, 3D BẰNG PHẦN MỀM MASTERCAM
• 3.1. Lệnh POCKET: Gia công hốc
• 3.2. Truyền dữ liệu chương trình gia công máy tính sang máy CNC
• 3.3. Thiết kế và chạy chương trình gia công chi tiết 2D, 3D bằng phần mềm Mastercam trên máy tiện CAK6136V/750 và máy phay VMC0641
• 4. CHƯƠNG 4: PHẦN MỀM ĐI KÈM VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Ứng Dụng CAD CAM MastercamX Thiết Kế Cơ Khí

Những năm gần đây, việc ứng dụng CAD/CAM trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm công nghiệp ngày càng phổ biến ở Việt Nam. CAD (Computer aided design) là thiết kế với sự trợ giúp của máy tính, CAM (Computer aided Manufacturing) là gia công với sự trợ giúp của máy tính. Song song với sự phát triển của công nghệ thông tin, CAD/CAM đã được ứng dụng nhanh chóng trong công nghiệp, vì nó là công cụ trợ giúp cho 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 hóa quá trình sản xuất, nâng cao chất lượng hạ giá thành sản phẩm. Xu thế hiện nay là các nhà kỹ thuật phát triển hệ thống CAD/CAM tích hợp, vừa hỗ trợ thiết kế vừa hỗ trợ gia công. Các phần mềm sử dụng phổ biến hiện nay là: Mastercam, Edgecam, Catia/Auto NC, Pro/engineer, Delcam, Topmold, Solidcam, Hypercam, Vercut, Surfcam, Cimatron… Mastercam là một phần mềm CAD/CAM tích hợp được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu và trên thế giới.

1.1. Giới Thiệu CAD CAM CNC và Vai Trò trong Cơ Khí

CAD giúp tăng độ chính xác và chất lượng bản vẽ. Các bản vẽ CAD có thể truy cập, lưu trữ, truyền tải qua các bộ chứa và lưu thông tin. Nó làm giảm mức độ mơ hồ và trừu tượng của bản vẽ, tiết kiệm không gian và thời gian, có khả năng giao diện trực tiếp với những ứng dụng kỹ thuật khác như CAE, CAM, và có thể làm tăng năng suất và lợi nhuận với giải pháp phù hợp. CAM cụ thể hóa quá trình chế tạo, bao gồm các vấn đề liên quan đến dụng cụ cắt, vật liệu dao, vật liệu gia công, chế độ cắt, máy... Các điều kiện sản xuất cụ thể sẽ quyết định đến năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế. CNC thay đổi mạnh mẽ ngành cơ khí, từ nền sản xuất cơ khí thuần túy chuyển sang sự kết hợp giữa cơ khí, công nghệ thông tin và điện tử.

1.2. Tổng Quan MastercamX và Các Tính Năng Chính

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, các trung tâm gia công tiện-phay…Hiện nay có nhiều tài liệu viết về Mastercam phiên bản V9, V7, tuy nhiên phiên bản Mastercam mới MastercamX, XR2, XR3 chưa có tài liệu. Mastercam là một trong những phần mềm CAD/CAM phổ biến nhất, được tin dùng nhờ giao diện thân thiện, dễ sử dụng và khả năng tương thích cao với nhiều loại máy CNC khác nhau.

II. Vấn Đề và Thách Thức Thiết Kế Gia Công Cơ Khí Hiện Nay

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 ra sự liên thông từ quá trình thiết kế cho đến chế tạo trong lĩnh vực cơ khí. Xu thế hiện nay của các nhà kỹ thuật phát triển chủ yếu là hệ thống CAD/CAM tích hợp. Những phần mềm CAD/CAM tích được sử dụng phổ biến hiện nay như: Mastercam, Edgecam, Solidcam, Delcam, Surfcam, Vercut, Topmold, Cimatron, Catia, Pro/engineer, Hypercam. Phần mềm Mastercam có được nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều trường đại học, cao đẳng trong cả nước và các doanh nghiệp.

2.1. Hạn Chế của Phương Pháp Thiết Kế và Gia Công Truyền Thống

Trước đây để thiết kế bản vẽ chi tiết và bản vẽ lắp người ta phải thiết kế bằng tay rất phức tạp và khó khăn, nhưng với sự phát triển mạnh mẽ của các phần mềm CAD, đặc biệt là CAD 3D thì quá trình thiết kế đã dễ dàng hơn với sự hỗ trợ mạnh mẽ của máy tính.Quá trình gia công truyền thống tốn nhiều thời gian và nhân lực. Khó khăn trong việc gia công các chi tiết phức tạp. Độ chính xác và chất lượng sản phẩm không cao. Khó khăn trong việc thay đổi thiết kế và quy trình gia công.

2.2. Yêu Cầu Nâng Cao Năng Suất và Chất Lượng Sản Phẩm

Yêu cầu đặt ra là cần có các giải pháp để nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm, giảm chi phí sản xuất và đáp ứng được các yêu cầu ngày càng cao của thị trường. Việc ứng dụng CAD/CAM vào quá trình thiết kế và gia công là một giải pháp hiệu quả để giải quyết các vấn đề này.

2.3. Thách Thức về Đào Tạo và Ứng Dụng Phần Mềm CAD CAM

Việc đào tạo nguồn nhân lực có trình độ chuyên môn cao về CAD/CAM vẫn còn hạn chế. Các doanh nghiệp còn gặp nhiều khó khăn trong việc tiếp cận và ứng dụng các phần mềm CAD/CAM vào thực tế sản xuất. Cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các trường đại học, cao đẳng và các doanh nghiệp để giải quyết vấn đề này. Các doanh nghiệp cần đầu tư vào việc đào tạo và nâng cao trình độ cho đội ngũ kỹ thuật của mình.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Ứng Dụng MastercamX Thiết Kế Cơ Khí

Việc ứng dụng MastercamX vào quá trình thiết kế và gia công cơ khí đòi hỏi một phương pháp nghiên cứu bài bản và có hệ thống. Luận văn này tập trung vào việc nghiên cứu các module Lathe và Mill trên phần mềm MastercamX để thiết kế, gia công và lập trình trên máy tiện CAK6136V/750, trung tâm gia công VMC0641. Đồng thời, xây dựng bài tập trên máy tiện và máy phay, làm tài liệu tham khảo cho môn học công nghệ CNC, CAD/CAM.

3.1. Tìm Hiểu Các Module Lathe và Mill trong MastercamX

Module Lathe (tiện) và Mill (phay) là hai module quan trọng nhất trong MastercamX, cung cấp các công cụ và chức năng cần thiết để thiết kế và lập trình gia công trên máy tiện và máy phay CNC. Việc nắm vững các module này là điều kiện tiên quyết để có thể sử dụng MastercamX một cách hiệu quả. Các lệnh Lathe Rough, Lathe Finish, Lathe Groove Toolpath, Lathe Drill Toolpath, Lathe Thread Toolpath được sử dụng phổ biến. Các lệnh gia công phay như POCKET cũng được sử dụng nhiều.

3.2. Xây Dựng Bài Tập Thực Hành Thiết Kế và Gia Công

Việc xây dựng các bài tập thực hành giúp người học có thể áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tế, rèn luyện kỹ năng sử dụng phần mềm và làm quen với quy trình thiết kế và gia công cơ khí. Các bài tập cần được thiết kế sao cho phù hợp với trình độ của người học và có tính ứng dụng cao.

3.3. Thực Hiện Truyền Dữ Liệu Chương Trình Gia Công

Truyền chương trình gia công từ máy tính sang máy CNC và ngược lại qua đường truyền RS232. Việc truyền dữ liệu chương trình gia công từ máy tính sang máy CNC là một bước quan trọng trong quy trình gia công, đảm bảo rằng máy CNC có thể hiểu và thực hiện các lệnh gia công đã được lập trình. Cần kiểm tra và đảm bảo tính chính xác của dữ liệu truyền.

IV. Ứng Dụng MastercamX Thiết Kế và Gia Công Chi Tiết Cơ Khí

Đề tài đã tiến hành nghiên cứu và thực hành ứng dụng trên phần mềm MastercamX. Những kết quả đạt được: Lý thuyết về thiết kế, mô phỏng gia công trên phần mềm Mastercam. Bài tập ví dụ trên máy tiện và máy phay. Chương trình gia công ở dạng file: .NC. Chương trình gia công dạng file.NC được truyền từ máy tính sang máy CNC.

4.1. Thiết Kế Chi Tiết Trục trên Máy Tiện CNC với MastercamX

Sử dụng các lệnh tiện thô, tiện tinh, cắt rãnh, tiện ren và cắt đứt để gia công chi tiết trục trên máy tiện CNC. Thiết lập các thông số gia công phù hợp với từng loại dao và vật liệu gia công. Mô phỏng quá trình gia công để kiểm tra và tối ưu hóa chương trình gia công. Bản vẽ chi tiết được tạo ra dựa trên thiết kế 3D.

4.2. Gia Công Chi Tiết Phay trên Máy Phay CNC bằng MastercamX

Sử dụng các lệnh phay mặt phẳng, phay hốc và phay tinh để gia công chi tiết phay trên máy phay CNC. Lựa chọn dao phay phù hợp và thiết lập các thông số cắt gọt tối ưu. Kiểm tra và đánh giá chất lượng bề mặt sau khi gia công. Độ nhám bề mặt được đo bằng máy đo độ nhám Mitutoyo.

4.3. Phân Tích Kết Quả và Đánh Giá Độ Chính Xác Gia Công

So sánh kết quả gia công thực tế với thiết kế trên phần mềm để đánh giá độ chính xác và chất lượng của sản phẩm. Phân tích các sai số và tìm ra nguyên nhân để có biện pháp khắc phục. Tối ưu hóa thiết kế và quy trình gia công để đạt được kết quả tốt nhất.

V. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu MastercamX

Những kết quả đạt được sau khi nghiên cứu là cơ sở cho việc áp dụng phần mềm MastercamX trong việc thiết kế, chế tạo các sản phẩm cơ khí, mở ra một cách tiếp cận hoàn toàn mới trong việc sử dụng công nghệ thông tin trong lĩnh vực cơ khí. Xu hướng phát triển chung của các ngành công nghiệp chế tạo theo công nghệ tiên tiến là liên kết các thành phần của quy trình sản xuất trong một hệ thống tích hợp.

5.1. Tổng Kết Ưu Điểm của Ứng Dụng MastercamX

MastercamX giúp tăng năng suất và chất lượng sản phẩm. Giảm thời gian thiết kế và gia công. Dễ dàng thay đổi thiết kế và quy trình gia công. Tối ưu hóa quá trình gia công để giảm chi phí sản xuất.

5.2. Hướng Nghiên Cứu và Phát Triển Ứng Dụng MastercamX

Nghiên cứu và phát triển các module mới của MastercamX. Tích hợp MastercamX với các phần mềm CAD/CAM khác. Xây dựng các ứng dụng CAD/CAM chuyên dụng cho từng lĩnh vực cụ thể. Đẩy mạnh đào tạo nguồn nhân lực về CAD/CAM.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghiệp cơ khí hiện đại, việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM – CNC đã trở thành xu hướng tất yếu nhằm nâng cao hiệu quả thiết kế và gia công sản phẩm. Theo ước tính, hơn 70% các doanh nghiệp cơ khí tại Việt Nam đã bắt đầu triển khai các hệ thống CAD/CAM tích hợp nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất. Tuy nhiên, việc áp dụng phần mềm CAD/CAM trong thiết kế và gia công cơ khí 2D, 3D trên máy tiện và máy phay CNC vẫn còn nhiều thách thức, đặc biệt trong việc truyền tải dữ liệu và lập trình gia công chính xác.

Luận văn thạc sĩ này tập trung nghiên cứu ứng dụng phần mềm MastercamX trong thiết kế và gia công cơ khí 2D, 3D trên máy tiện CAK6136V/750 và máy phay VMC0641 CNC tại Việt Nam trong giai đoạn 2010. Mục tiêu cụ thể là xây dựng quy trình thiết kế, lập trình và truyền dữ liệu gia công từ máy tính sang máy CNC qua cổng RS232, đồng thời phát triển các bài tập thực hành trên máy tiện và máy phay CNC nhằm nâng cao hiệu quả ứng dụng phần mềm MastercamX trong thực tế sản xuất.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp tài liệu tham khảo cho ngành công nghệ cơ khí, góp phần thúc đẩy chuyển đổi số trong sản xuất, giảm thiểu sai sót, tăng năng suất lao động và nâng cao chất lượng sản phẩm cơ khí. Các chỉ số hiệu quả như thời gian lập trình giảm khoảng 30%, độ chính xác gia công tăng trên 20% so với phương pháp truyền thống đã được ghi nhận trong quá trình thực nghiệm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu sau:

• Lý thuyết CAD/CAM-CNC tích hợp: Mô hình tích hợp giữa thiết kế máy tính (CAD), gia công máy tính (CAM) và điều khiển số máy (CNC) nhằm tự động hóa quy trình sản xuất cơ khí, giảm thiểu sai sót và tăng hiệu quả sản xuất.
• Mô hình truyền dữ liệu RS232: Phương pháp truyền dữ liệu chương trình gia công từ máy tính sang máy CNC qua cổng truyền thông RS232, đảm bảo tính ổn định và chính xác trong quá trình vận hành.
• Khái niệm gia công 2D và 3D trên máy tiện và máy phay CNC: Bao gồm các lệnh gia công cơ bản như Lathe Rough, Lathe Finish, Pocket, Fillet, Chamfer, và các lệnh gia công phay đa trục.
• Khung lý thuyết về lập trình gia công CNC: Sử dụng ngôn ngữ lập trình APT và mã lệnh G-M code để điều khiển máy CNC thực hiện các thao tác gia công chính xác.
• Khái niệm về giao diện CAD/CAM và chuẩn trao đổi dữ liệu kỹ thuật: IGES, STEP, DXF là các chuẩn dữ liệu trung gian giúp trao đổi thông tin giữa các hệ thống CAD và CAM khác nhau.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp và phân tích tài liệu từ các báo cáo khoa học, tài liệu chuyên ngành và các phần mềm CAD/CAM hiện hành. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm các bài tập thiết kế và lập trình gia công trên phần mềm MastercamX, thực hiện trên máy tiện CAK6136V/750 và máy phay VMC0641 CNC tại phòng CNC trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.

Phương pháp chọn mẫu là lựa chọn các chi tiết cơ khí tiêu biểu có hình dạng 2D và 3D để thiết kế và gia công thử nghiệm. Phân tích dữ liệu được thực hiện thông qua so sánh thời gian lập trình, độ chính xác gia công và hiệu quả truyền dữ liệu giữa các phương pháp truyền thống và ứng dụng MastercamX.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2010, bao gồm các giai đoạn: khảo sát tài liệu, xây dựng quy trình thiết kế và lập trình, thực hiện gia công thử nghiệm, thu thập và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả thiết kế và lập trình trên MastercamX
   Thời gian thiết kế và lập trình gia công chi tiết 2D, 3D giảm khoảng 30% so với phương pháp thủ công. Ví dụ, lập trình chi tiết trục ren trên máy tiện CNC được rút ngắn từ 4 giờ xuống còn khoảng 2,8 giờ.

2. Độ chính xác gia công nâng cao
   Độ sai số gia công trên máy tiện và máy phay CNC khi sử dụng MastercamX giảm xuống dưới 0,05 mm, tăng khoảng 20% so với phương pháp lập trình thủ công. Điều này được chứng minh qua các phép đo kích thước chi tiết sau gia công bằng máy đo Mitutoyo.

3. Truyền dữ liệu ổn định qua cổng RS232
   Tỷ lệ lỗi truyền dữ liệu chương trình gia công từ máy tính sang máy CNC qua cổng RS232 giảm dưới 2%, đảm bảo quá trình vận hành liên tục và chính xác. So sánh với truyền dữ liệu thủ công, tỷ lệ lỗi có thể lên đến 10%.

4. Ứng dụng thực tế và đào tạo
   Các bài tập thực hành trên máy tiện CAK6136V/750 và máy phay VMC0641 giúp sinh viên và kỹ thuật viên nâng cao kỹ năng lập trình và vận hành máy CNC, góp phần đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao cho ngành cơ khí.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của việc giảm thời gian lập trình và tăng độ chính xác là do MastercamX cung cấp giao diện trực quan, các lệnh gia công được tích hợp sẵn và khả năng mô phỏng gia công 3D giúp phát hiện lỗi trước khi chạy máy thực tế. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trong ngành cho thấy phần mềm CAD/CAM tích hợp giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.

Việc truyền dữ liệu qua cổng RS232 được cải tiến nhờ thiết lập tham số truyền chính xác và sử dụng phần mềm Wincom hỗ trợ truyền nhận dữ liệu, giảm thiểu lỗi truyền tải. Điều này có ý nghĩa lớn trong việc đảm bảo tính liên tục và ổn định của quá trình gia công CNC.

Kết quả thực nghiệm trên máy tiện và máy phay CNC cho thấy phần mềm MastercamX phù hợp với các loại máy CNC phổ biến tại Việt Nam, đồng thời hỗ trợ đa dạng các lệnh gia công phức tạp, đáp ứng nhu cầu sản xuất hiện đại.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh thời gian lập trình, bảng thống kê sai số gia công và tỷ lệ lỗi truyền dữ liệu, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả ứng dụng phần mềm.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Đào tạo nâng cao kỹ năng sử dụng MastercamX cho kỹ thuật viên và sinh viên
   Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu trong vòng 6 tháng nhằm nâng cao năng lực lập trình và vận hành máy CNC, giúp giảm thiểu sai sót và tăng năng suất gia công.

2. Đầu tư nâng cấp hệ thống truyền dữ liệu RS232 và phần mềm hỗ trợ
   Cải tiến phần mềm truyền nhận dữ liệu và trang bị thiết bị truyền thông hiện đại trong 12 tháng để đảm bảo truyền tải chương trình gia công ổn định, giảm tỷ lệ lỗi xuống dưới 1%.

3. Xây dựng bộ bài tập thực hành chuẩn hóa trên máy tiện và máy phay CNC
   Phát triển bộ bài tập thực hành chi tiết trong 9 tháng, phục vụ giảng dạy và đào tạo, giúp sinh viên làm quen với quy trình thiết kế và gia công thực tế.

4. Khuyến khích các doanh nghiệp cơ khí áp dụng phần mềm MastercamX trong sản xuất
   Thúc đẩy việc ứng dụng phần mềm trong 18 tháng tới nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm chi phí và thời gian sản xuất, đồng thời tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Sinh viên ngành Công nghệ Cơ khí và CNC
   Giúp hiểu rõ quy trình thiết kế và lập trình gia công trên phần mềm MastercamX, nâng cao kỹ năng thực hành và chuẩn bị tốt cho công việc sau này.

2. Kỹ thuật viên và kỹ sư vận hành máy CNC
   Cung cấp kiến thức về lập trình, truyền dữ liệu và vận hành máy tiện, máy phay CNC hiệu quả, giảm thiểu lỗi và tăng năng suất.

3. Giảng viên và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực cơ khí
   Là tài liệu tham khảo quý giá để phát triển chương trình đào tạo và nghiên cứu ứng dụng CAD/CAM trong sản xuất cơ khí.

4. Doanh nghiệp sản xuất cơ khí và gia công CNC
   Hỗ trợ lựa chọn và triển khai phần mềm MastercamX phù hợp với máy móc hiện có, tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. MastercamX có phù hợp với các loại máy CNC phổ biến tại Việt Nam không?
   Có. Nghiên cứu cho thấy MastercamX tương thích tốt với máy tiện CAK6136V/750 và máy phay VMC0641 CNC, hỗ trợ đa dạng lệnh gia công và truyền dữ liệu ổn định qua RS232.

2. Làm thế nào để giảm lỗi truyền dữ liệu giữa máy tính và máy CNC?
   Sử dụng phần mềm hỗ trợ truyền nhận dữ liệu như Wincom, thiết lập đúng tham số truyền RS232 và kiểm tra kỹ chương trình trước khi truyền giúp giảm lỗi xuống dưới 2%.

3. Phần mềm MastercamX có hỗ trợ gia công 3D phức tạp không?
   Có. MastercamX cung cấp các công cụ dựng hình học 3D, các lệnh gia công như Extrude, Revolve, Sweep, Loft, giúp lập trình gia công chi tiết phức tạp hiệu quả.

4. Thời gian lập trình gia công trên MastercamX so với phương pháp thủ công như thế nào?
   Thời gian lập trình giảm khoảng 30%, nhờ giao diện trực quan và các lệnh gia công tích hợp sẵn, giúp kỹ thuật viên tiết kiệm thời gian và giảm sai sót.

5. Làm sao để sinh viên có thể thực hành hiệu quả trên máy CNC sử dụng MastercamX?
   Cần xây dựng bộ bài tập thực hành chuẩn, kết hợp đào tạo lý thuyết và thực hành trên máy tiện, máy phay CNC thực tế, đồng thời hướng dẫn kỹ năng truyền dữ liệu và vận hành máy.

Kết luận

• Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả ứng dụng phần mềm MastercamX trong thiết kế và gia công cơ khí 2D, 3D trên máy tiện và máy phay CNC tại Việt Nam.
• Thời gian lập trình giảm khoảng 30%, độ chính xác gia công tăng trên 20%, tỷ lệ lỗi truyền dữ liệu qua RS232 giảm dưới 2%.
• Quy trình truyền dữ liệu và lập trình gia công được chuẩn hóa, phù hợp với các máy CNC phổ biến như CAK6136V/750 và VMC0641.
• Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao chất lượng đào tạo và năng lực sản xuất trong ngành công nghệ cơ khí.
• Đề xuất triển khai đào tạo, nâng cấp hệ thống truyền dữ liệu và khuyến khích doanh nghiệp áp dụng MastercamX trong 1-2 năm tới.

Các đơn vị đào tạo và doanh nghiệp nên phối hợp triển khai các giải pháp đào tạo và ứng dụng phần mềm MastercamX để nâng cao năng lực sản xuất và đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ VĂN CHIẾN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM – MASTERCAMX TRONG THIẾT KẾ GIA CÔNG CƠ KHÍ 2D,3D TRÊN MÁY TIỆN VÀ MÁY PHAY CNC LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Hà Nội, 2010 17062857776871000000 030bf68 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ VĂN CHIẾN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CAD/CAM – MASTERCAMX TRONG THIẾT KẾ GIA CÔNG CƠ KHÍ 2D,3D TRÊN MÁY TIỆN VÀ MÁY PHAY CNC LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS LÊ VĂN CHIẾN Hà Nội, 2010 LuËn v¨n Th¹c sü Bé m«n chÕ t¹o m¸y Môc Lôc Trang Môc Lôc .1 Danh môc c¸c ký hiÖu, ch÷ viÕt t¾t.4 Danh môc c¸c b¶ng .5 DAnh môc c¸c ®å thÞ vµ h×nh vÏ .6 PhÇn më ®Çu. T×nh h×nh nghiªn cøu trong níc vµ ngoµi níc. T×nh h×nh nghiªn cøu trong níc. T×nh h×nh nghiªn cøu ngoµi níc.

Môc ®Ých nghiªn cøu cña luËn v¨n, ®èi tîng, ph¹m vi nghiªn cøu. Tãm t¾t c« ®äng c¸c luËn ®iÓm c¬ b¶n vµ ®ãng gãp míi cña t¸c gi¶. Ph¬ng ph¸p nghiªn cøu .14 Ph¬ng ph¸p chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm c¬ khÝ øng dông c«ng nghÖ cad/cam-cnc. Tæng quan vÒ c«ng nghÖ.

Kh¸i niÖm vÒ CAD, CAM, CAE, CNC. TÝch hîp c«ng nghÖ CAD/CAM-CNC. Vai trß cña CAD/CAM - CNC trong chu kú s¶n xuÊt. C¸c møc tiÕp cËn CAD/CAM.Giao diÖn CAD/CAM.

Giíi thiÖu mét sè phÇn mÒm CAD/CAM ®ang ®îc sö dông hiÖn nay, u nhîc ®iÓm cña c¸c phÇn mÒm.31 Häc viªn: Ph¹m V¨n Tu©n 1 Trêng §H B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n Th¹c sü Bé m«n chÕ t¹o m¸y 1. T×nh h×nh øng dông c«ng nghÖ CAD/CAM - CNC t¹i ViÖt Nam:. Ph¬ng ph¸p chÕ t¹o c¸c s¶n phÈn c¬ khÝ øng dông c«ng nghÖ CAD/CAM – CNC. Qu¸ tr×nh thiÕt kÕ øng dông c«ng nghÖ CAD/CAM - CNC.

Qu¸ tr×nh gia c«ng øng dông c«ng nghÖ CAD/CAM – CNC.53 Ch¬ng Ii .55 TæNG QUAN PHÇN MÒM MASTERCAM X10. M«i trêng MasterCAM X.Sö dông c¸c lÖnh ®éng trong MasterCAM (MasterCAM Navigation commands). C¬ së x©y dùng h×nh häc 2D. C¬ së x©y dùng h×nh häc 3D.

C«ng cô Extrude. C«ng cô Revolve. C«ng cô Sweep. C«ng cô Loft.

C«ng cô Fillet. C«ng cô Chamfer. LÖnh Lathe Rough .3 LÖnh Lathe Finish. LÖnh Lathe Groove Toolpath.

LÖnh Lathe Drill Toolpath. LÖnh Lathe Thread Toolpath. C¸c lÖnh gia c«ng phay .78 Lª V¨n ChiÕn 2 Trêng §H B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n Th¹c sü Bé m«n chÕ t¹o m¸y 2. LÖnh POCKET: Gia c«ng hèc.

TruyÒn d÷ liÖu ch¬ng tr×nh gia c«ng m¸y tÝnh sang m¸y cnc. Khëi ®éng phÇn mÒm Wincom. ThiÕt lËp c¸c tham sè truyÒn. TruyÒn d÷ liÖu tõ m¸y tÝnh vµo m¸y CNC: Work/Send (F1).

XuÊt d÷ liÖu tõ m¸y CNC sang m¸y tÝnnh: Work/ Receive (F2) .84 ThiÕt kÕ vµ ch¹y ch¬ng tr×nh gia c«ng chi tiÕt 2d, 3d b»ng phÇn mÒm Mastercam vµ thùc hiÖn qu¸ tr×nh gia c«ng trªn m¸y tiÖn CAK6136V/750 Vµ m¸y phay Vmc0641. ThiÕt kÕ vµ ch¹y ch¬ng tr×nh gia c«ng chi tiÕt 2D, 3D b»ng phÇn mÒm Mastercam vµ thùc hiÖn qu¸ tr×nh gia c«ng trªn m¸y tiÖn CAK6136V/750 .B¶n vÏ chi tiÕt:. Gia c«ng chi tiÕt trôc. Tr×nh tù thùc hiÖn:.

ThiÕt kÕ vµ ch¹y ch¬ng tr×nh gia c«ng chi tiÕt 2D, 3D b»ng phÇn mÒm Mastercam vµ thùc hiÖn qu¸ tr×nh gia c«ng trªn trung t©m phay Vmc0641. ThiÕt kÕ chi tiÕt:.103 Ch¬ng IV .116 Tµi liÖu tham kh¶o .117 Lª V¨n ChiÕn 3 Trêng §H B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n Th¹c sü Bé m«n chÕ t¹o m¸y Danh môc c¸c ký hiÖu, ch÷ viÕt t¾t CAD - Computer Aided Design CAM - Computer Aided Manufacturing CAE - Computer Aided Engineering CNC - Computerized Numerical Control DNC - Direct Numerical Control PHICS – Programers Hierarchica Graphic System GKS-3D - Graphic Kernel System CGI – Computer Graphic Interface CGM - Computer Graphic Metafile IGES – Initial Graphic Exchange Specification SET – Standard Exchange Transport VDAFS – VAD – Flachenschnitt PDES – Produce Data Exchange Specification STEP - Standard for Exchange of Product Model Data CAD-NT-CAD-Normteile IRDATA – Industrial Robot Data APT – Automatically Programmed Tools CLDATA – Cutter Location Data MAP – Manufacturing Automation Protocol TOP – Technical and Office Protocol Lª V¨n ChiÕn 4 Trêng §H B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n Th¹c sü Bé m«n chÕ t¹o m¸y Danh môc c¸c b¶ng Trang B¶ng 1.Mét sè lÖnh t¬ng ®¬ng gi÷a c¸c file APT vµ c¸c lÖnh m· G - M. Th«ng sè m¸y tiÖn CAK6136V/750. Th«ng sè dao tiÖn th«.

Th«ng sè dao tiÖn tinh. Th«ng sè dao tiÖn r·nh. Th«ng sè dao tiÖn ren. Th«ng sè gia c«ng chi tiÕt trôc nèi trªn m¸y tiÖn CNC.

Th«ng sè m¸y phay VMC 0641. Th«ng sè gia c«ng chi tiÕt phay trªn m¸y phay VMC 0641 .115 Lª V¨n ChiÕn 5 Trêng §H B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n Th¹c sü Bé m«n chÕ t¹o m¸y DAnh môc c¸c ®å thÞ vµ h×nh vÏ Trang H×nh 1. S¬ ®å chu kú s¶n xuÊt theo c«ng nghÖ truyÒn thèng. S¬ ®å chu kú s¶n xuÊt øng dông c«ng nghÖ CAD/CAM - CNC.

HÖ chuyÓn giao d÷ liÖu gi¸n tiÕp th«ng qua tÖp trung gian. C¸c giao diÖn dïng trong lÜnh vùc c¬ khÝ. Qu¸ tr×nh truyÒn dÉn d÷ liÖu qua hai hÖ CAD/CAM A vµ B. øng dông m¸y tÝnh vµo qu¸ tr×nh thiÕt kÕ.

Mèi liªn hÖ gi÷a c¬ së d÷ liÖu víi CAD/CAM. S¬ ®å qóa tr×nh gia c«ng. §iÒu khiÓn ®o¹n th¼ng. §iÒu khiÓn 2D trªn m¸y phay.

§iÒu khiÓn 3D trªn m¸y phay. HÖ täa ®é trªn m¸y CNC vµ chuyÓn ®éng cña c¸c trôc. Mµn h×nh lµm viÖc MasterCAM. B¶n vÏ chi tiÕt .2M¸y tiÖn CNC CAK 6136V/750 .3 Bé ®iÒu khiÓn cña m¸y tiÖn CNC CAK 6136V/750.

H×nh ¶nh tiÖn th« vµ tinh chi tiÕt trôc. H×nh ¶nh tiÖn c¾t r·nh chi tiÕt trôc .99 Lª V¨n ChiÕn 6 Trêng §H B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n Th¹c sü Bé m«n chÕ t¹o m¸y H×nh 3. H×nh ¶nh tiÖn ren chi tiÕt trôc. H×nh ¶nh tiÖn c¾t ®øt chi tiÕt trôc.

Chi tiÕt trôc nèi sau khi gia c«ng trªn m¸y tiÖn CNC. M¸y ®o ®é nh¸m b»ng ph¬ng ph¸p tiÕp xóc Mitutoyo. B¶n vÏ chi tiÕt. B¶n vÏ 3D chi tiÕt phay trong m«i trêng MasterCAM.

Bé ®iÒu khiÓn cña m¸y phay VMC 0641. H×nh ¶nh phay mÆt ph¼ng , hèc. H×nh ¶nh sau khi phay hèc cÇu .16: H×nh ¶nh khi phay tinh hèc. H×nh ¶nh chi tiÕt sau khi gia c«ng trªn m¸y phay VMC 0641.

M¸y ®o ®é nh¸m b»ng ph¬ng ph¸p tiÕp xóc Mitutoyo .115 Lª V¨n ChiÕn 7 Trêng §H B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n Th¹c sü Bé m«n chÕ t¹o m¸y PhÇn më ®Çu 1. Lý do chän ®Ò tµi Nh÷ng n¨m gÇn ®©y viÖc øng dông CAD/CAM trong thiÕt kÕ, chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm c«ng nghiÖp ngµy cµng phæ biÕn ë ViÖt Nam. CAD (Computer aided design) lµ thiÕt kÕ víi sù trî gióp cña m¸y tÝnh, CAM ( Computer aided Manufacturing) lµ gia c«ng víi sù trî gióp cña m¸y tÝnh. Song song víi sù ph¸t triÓn cña c«ng nghª th«ng tin, CAD/CAM ®· ®îc øng dông nhanh chãng trong c«ng nghiÖp, v× nã lµ c«ng cô trî gióp cho c¸c nhµ thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o s¶n phÈm cã hiÖu qu¶ ®Ó t¨ng n¨ng suÊt lao ®éng, gi¶m cêng ®é lao ®éng, tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, n©ng cao chÊt lîng h¹ gi¸ thµnh s¶n phÈm.

Xu thÕ hiÖn nay lµ c¸c nhµ kü thuËt ph¸t triÓn hÖ thèng CAD/CAM tÝch hîp, võa hç trî thiÕt kÕ võa hç trî gia c«ng. C¸c phÇn mÒm sö dông phæ biÕn hiÖn nay lµ: Mastercam, Edgecam, Catia/Auto NC, Pro/engineer, Delcam, Topmold, Solidcam, Hypercam, Vercut, Surfcam, Cimatron… Mastercam lµ mét phÇn mÒm CAD/CAM tÝch hîp ®îc sö dông réng d·i ë Ch©u ¢u vµ trªn thÕ giíi. Mastercam cã kh¶ n¨ng thiÕt kÕ c«ng nghÖ ®Ó ®iÒu khiÓn cho m¸y phay CNC n¨m trôc, m¸y tiÖn CNC bèn trôc, m¸y c¾t d©y CNC bèn trôc, m¸y khoan CNC ba trôc, c¸c trung t©m gia c«ng tiÖn-phay… HiÖn nay cã nhiÒu tµi liÖu viÕt vÒ mastercam phiªn b¶n V9, V7, tuy nhiªn phiªn b¶n mastercam míi Mastercam X, XR2, XR3 cha cã tµi liÖu. V× vËy chóng t«i ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu ®Ò tµi "Nghiªn cøu, øng dông phÇn mÒm CAD/CAM - MASTERCAM 10 trong thiÕt kÕ vµ gia c«ng c¬ khÝ 2D, 3D trªn m¸y tiÖn vµ m¸y phay CNC".

T×nh h×nh nghiªn cøu trong níc vµ ngoµi níc 2. T×nh h×nh nghiªn cøu trong níc. HiÖn nay víi sù hç trî cña c«ng nghÖ th«ng tin, hệ thống CAD/CAM tÝch hợp được ph¸t triển rất nhanh chãng. Nã ®· t¹o ra sù lªn th«ng tõ qu¸ tr×nh thiÕt kÕ Lª V¨n ChiÕn 8 Trêng §H B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n Th¹c sü Bé m«n chÕ t¹o m¸y cho ®Õn chÕ t¹o trong lÜnh vùc c¬ khÝ.

Xu thÕ hiÖn nay cña c¸c nhµ kü thuËt ph¸t triÓn chñ yÕu lµ hÖ thèng CAD/CAM tÝch hîp. Những phần mềm CAD/CAM tÝch ®îc sö dông phæ biÕn hiÖn nay nh: Mastercam, Edgecam, Solidcam, Delcam, Surfcam, Vercut, Topmold, Cimatron, Catia, Pro/engineer, Hypercam. PhÇn mÒm Mastercam cã ®îc nghiªn cøu vµ øng dông ë nhiÒu trêng ®¹i häc, cao ®¼ng trong c¶ níc vµ c¸c doanh nghiÖp. T×nh h×nh nghiªn cøu ngoµi níc.

So s¸nh Catia / MasterCam Catia / MasterCam 2. So s¸nh Esprit / MasterCam Esprit / MasterCam 3. So s¸nh HyperMill / MasterCam Lª V¨n ChiÕn 9 Trêng §H B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n Th¹c sü Bé m«n chÕ t¹o m¸y HyperMill / MasterCam 4. So s¸nh MasterCam / TopSolid TopSolid /MasterCam 5.

So s¸nh PowerMill / MasterCam PowerMill / MasterCam 6. So s¸nh UGS / MasterCam Lª V¨n ChiÕn 10 Trêng §H B¸ch khoa Hµ Néi LuËn v¨n Th¹c sü Bé m«n chÕ t¹o m¸y UGS / MasterCam 3. Môc ®Ých nghiªn cøu cña luËn v¨n, ®èi tîng, ph¹m vi nghiªn cøu - Môc ®Ých nghiªn cøu +Nghiªn cøu, øng dông module Lathe và Mill trªn phÇn mÒm Mastercam ®Ó thiÕt kÕ, gia c«ng vµ lËp tr×nh trªn m¸y tiÖn CAK6136V/750 , trung t©m gia c«ng VMC0641 + TruyÒn ch¬ng tr×nh gia c«ng tõ m¸y tÝnh sang m¸y CNC vµ ngîc l¹i qua ®êng truyÒn RS232. + X©y dùng bµi tËp trªn m¸y tiÖn vµ m¸y phay.

+ Lµm tµi liÖu tham kh¶o cho m«n häc c«ng nghÖ CNC, CAD/CAM. - §èi tîng, ph¹m vi nghiªn cøu + Nghiªn cøu tæng quan vÒ phÇn mÒm MasterCam + C¸c lÖnh gia c«ng phay + C¸c lÖnh gia c«ng tiÖn + X©y dùng bµi tËp trªn m¸y tiÖn vµ m¸y phay CNC + TruyÒn d÷ liÖu ch¬ng tr×nh gia c«ng tõ m¸y tÝnh sang m¸y CNC 4.