Các nhà thiết kế sản phẩm thường thiết kế các bộ phận với sự chú ý tối đa đến từng chi tiết vì hầu hết các quy trình sản xuất có thể phức tạp hoặc dễ xảy ra sai sót. Ngày nay, kỹ thuật CAM là một khía cạnh điển hình của quá trình tự động hóa sản xuất. CAM để gia công là một trong những khía cạnh quan trọng của sản xuất CNC (điều khiển số bằng máy tính) chính xác cho phép các nhóm sản phẩm đạt được kết quả mong muốn.
Hướng dẫn này khám phá định nghĩa về CAM cho sản xuất, cách thức hoạt động và các loại quy trình gia công CAM. Bạn cũng sẽ tìm hiểu về các ứng dụng của gia công CAM trong các ngành công nghiệp khác nhau.
Nội Dung Bài Viết
Sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAM) dùng để gia công là gì?
Sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính (CAM) dành cho sản xuất là một công cụ tiên tiến và ứng dụng công nghệ, giúp chuyển đổi thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (CAD) thành hướng dẫn sản xuất chi tiết cho máy CNC.
Sau khi được thực thi, lệnh sản xuất này (mã G) sẽ cho phép các máy CNC (máy định tuyến CNC, máy phay, máy tiện CNC, v.v.) thực hiện các hành động cần thiết như cắt và khoan, cho phép gia công tự động ngay cả những thiết kế phức tạp.
Bất kể khối lượng, các hoạt động lặp đi lặp lại này đều có thể được thực hiện hiệu quả với độ chính xác cao, giúp giảm thiểu lãng phí và sai sót của con người.
Gia công CAM hoạt động như thế nào?
Trong các quy trình sản xuất truyền thống, các kỹ sư phải thiết lập các máy khác nhau và tạo ra các đồ gá và mẫu để các máy này tuân theo. Tuy nhiên, gia công CAM liên quan đến việc sử dụng phần mềm và máy móc CNC để tự động hóa các quy trình sản xuất – thường lấy các tệp CAD làm đầu vào để tạo ra các hướng dẫn chỉ định chức năng của các công cụ máy CNC.
Các nhà thiết kế sản phẩm sử dụng phần mềm CAM chuyên dụng để chuyển đổi các tệp CAD hoặc mô hình thành hướng dẫn CAM. Sau đây là phân tích về quy trình:
- Sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính bắt đầu bằng mô hình CAD, thiết kế 3D của sản phẩm dự định trên máy tính của một bộ phận/mô hình;
- Kỹ sư nhập tệp CAD vào phần mềm CAM;
- Hệ thống CAM áp dụng các chiến lược gia công được lập trình sẵn để tạo ra các đường dẫn công cụ. Các đường dẫn này hướng dẫn chuyển động của máy CNC;
- Phần mềm CAM thay đổi đường chạy dao thành ngôn ngữ dễ đọc mà máy CNC có thể hiểu được (G-Code);
- Người vận hành máy nhập mã G vào máy CNC để thực hiện quy trình gia công theo các hướng dẫn này;
- Quá trình sản xuất kết thúc bằng việc tạo ra một sản phẩm hoàn thiện chính xác theo mô hình CAD ban đầu.
Lợi ích của CAM đối với gia công CNC
CAM dành cho gia công CNC mang lại những lợi ích mong muốn, khiến nó trở thành công cụ vô giá cho sản xuất hiện đại. Bao gồm:
Tăng tính linh hoạt
Phần mềm CAM cho phép các nhà sản xuất sản phẩm và thợ máy nhanh chóng thích ứng với những thay đổi về thiết kế mà không cần phải điều chỉnh thủ công các thiết lập máy CNC. Do đó, việc tùy chỉnh thiết kế sản phẩm trở nên dễ dàng hơn và đáp ứng các yêu cầu cụ thể của khách hàng.
Hiệu quả được tối ưu hóa
Hệ thống CAM cải thiện sản xuất, đảm bảo tăng tốc độ sản xuất, giảm thời gian hoàn thành và giảm lao động thủ công. Bên cạnh đó, hiệu quả được cải thiện trong quá trình sản xuất giúp tiết kiệm chi phí và đưa các bộ phận hoàn thiện ra thị trường nhanh hơn.
Độ chính xác và chất lượng cao hơn
Các nhà sản xuất sản phẩm có thể giảm thiểu hiệu quả lỗi của con người bằng cách tích hợp công nghệ CAD/CAM vì máy móc điều khiển bằng máy tính mang lại độ chính xác, cho phép tạo ra các mô hình chất lượng cao, giống hệt nhau theo yêu cầu thiết kế.
Giảm thiểu chất thải
Sản xuất CAM giúp tối đa hóa việc sử dụng vật liệu và tối ưu hóa đường cắt, giảm lãng phí nguyên liệu thô trong quá trình gia công.
Các loại quy trình gia công CAM
Hệ thống CAM có thể kiểm soát các quy trình gia công khác nhau vì máy CNC thực hiện các hoạt động này. Các máy này dựa vào mã lệnh lập trình CNC để gia công nguyên liệu thô thành các sản phẩm cuối cùng mong muốn. Dưới đây là các quy trình gia công CAM điển hình.
Phay CAM
Quá trình gia công chính xác này bao gồm việc sử dụng các công cụ cắt đa điểm quay để loại bỏ vật liệu khỏi phôi để tạo ra một bộ phận phức tạp từ nhiều vật liệu khác nhau. Người vận hành lập trình các máy phay CNC này bằng phần mềm CAM để tự động tạo ra các thành phần chính xác với hình học và tính năng phức tạp.
Phay đầu, phay khe, phay mặt, phay ngoại vi và phay đường viền là các hoạt động phay thông thường được sử dụng trong sản xuất các bộ phận cho ngành điện tử, hàng không vũ trụ, ô tô, v.v.
Tiện CAM
Tiện CAM bao gồm việc sử dụng dao cắt một điểm để loại bỏ vật liệu khỏi phôi quay được gắn vào mâm cặp. Phần mềm CAM tự động hóa máy móc bằng cách thay đổi thiết kế CAD thành mã mà máy hiểu được. Các nhà sản xuất thường sử dụng quy trình này để tạo ra các bộ phận hình trụ như trục, bu lông, đai ốc, v.v.
Khoan CAM
Đây là một quy trình gia công chính xác phổ biến tích hợp khoan với phần mềm CAM để tạo lỗ chính xác. Phần mềm CAM tự động hóa các mũi khoan xoay để tạo các lỗ/túi chính xác với độ sâu và đường kính chính xác trong phôi cần lỗ để lắp ráp, chốt và các mục đích chức năng khác.
Những thách thức trong hoạt động gia công CAM
Mặc dù hoạt động gia công CAM mang lại nhiều lợi ích to lớn khiến công nghệ này được nhiều ngành công nghiệp áp dụng rộng rãi, nhưng sau đây là một số trở ngại phổ biến mà các nhà sản xuất gặp phải.
Ý nghĩa về chi phí
Hoạt động gia công CAM có thể tốn kém do đầu tư vào phần mềm, phần cứng và máy công cụ. Đồng thời, chi phí vận hành và bảo trì các hệ thống CAM này có thể ở mức cao vì dụng cụ, bảo trì liên tục và cập nhật phần mềm cũng khá tốn kém.
Sự phức tạp của lập trình
Việc tạo ra các đường chạy dao chính xác và hiệu quả cho các đặc điểm và hình học phức tạp có thể khó khăn. Do đó, người vận hành phải có trình độ phần mềm để điều chỉnh các chương trình CAM theo khả năng cụ thể của máy.
Lỗi máy tính
Mặc dù ít có khả năng xảy ra lỗi máy tính trong quá trình gia công CAM. Điều này đặc biệt ảnh hưởng đến thiết lập dây chuyền lắp ráp vì việc dừng công việc CAM tại một điểm trên dây chuyền sản xuất có thể khiến các điểm khác dừng lại nếu không được giải quyết.
Yêu cầu đào tạo
Công nghệ CAM có phạm vi rộng và phần lớn khó học đối với người dùng mới. Thiết lập CAM đòi hỏi các chuyên gia có tay nghề cao, hiểu biết sâu sắc về hệ thống CAM. Vì hệ thống có thể khác nhau giữa các công ty nên nhân viên cần được đào tạo để sử dụng các máy này và khắc phục sự cố trong máy móc CAM.
Những cân nhắc và phương pháp thực hành tốt nhất cho gia công CAM
Kỹ thuật CAM dựa vào phần mềm máy tính để điều khiển máy công cụ và các máy móc khác trong quá trình sản xuất. Sau đây là những cân nhắc hữu ích và các biện pháp thực hành tốt nhất để đảm bảo an toàn, hiệu quả và độ chính xác trong gia công CAM:
Tính chất vật liệu
Hiểu các đặc tính vật liệu và cách mỗi đặc tính phản ứng trong điều kiện gia công như lực cắt, độ mòn dụng cụ và sinh nhiệt. Điều này giúp lựa chọn vật liệu phù hợp cho ứng dụng dự định và tối ưu hóa các thông số quy trình một cách hiệu quả.
Khả năng tương thích của phần mềm CAM
Đảm bảo phần mềm CAM đã chọn tích hợp liền mạch với hệ thống CAD hiện tại của bạn. Ngoài ra, hãy kiểm tra xem nó có hỗ trợ đường chạy dao và quy trình gia công cụ thể cần thiết để tạo ra sản phẩm mong muốn để đảm bảo hiệu suất và độ chính xác cao nhất hay không.
Lựa chọn và bảo trì công cụ CNC
Để đạt được kết quả mong muốn, hãy chọn và bảo dưỡng thường xuyên các công cụ CNC phù hợp cho các quy trình sản xuất cụ thể như khoan, phay và tiện. Tùy thuộc vào độ mài mòn và độ cứng của phôi, hãy cân nhắc các công cụ làm từ gốm, cacbua và thép tốc độ cao (HSS).
Tối ưu hóa đường dẫn công cụ
Trước khi bắt đầu gia công, tốt nhất là mô phỏng và xác minh đường chạy dao để phát hiện và sửa lỗi tiềm ẩn. Điều này giúp ngăn ngừa lỗi gia công và đảm bảo máy CNC tạo ra các bộ phận chính xác đáp ứng yêu cầu thiết kế.
Hiệu chuẩn máy CNC
Hiệu chuẩn máy CNC thường xuyên để đảm bảo độ chính xác và độ chính xác tối ưu trong quá trình gia công. Tương tự, đặt điểm không (mốc chuẩn) cho tất cả các hoạt động gia công để đạt được tính nhất quán và khả năng lặp lại mong muốn.
Ứng dụng của gia công CAM trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau
Với kỹ thuật CAM, nhiều ngành công nghiệp sản xuất ra các sản phẩm đáp ứng nhu cầu cụ thể của họ. Sau đây là các ngành công nghiệp phổ biến sử dụng CAM.
Hàng không vũ trụ
Trong ngành hàng không vũ trụ, các nhóm sản phẩm sử dụng CAM để tạo ra các bộ phận chính xác đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt. Nhờ độ chính xác của CAM, các nhà sản xuất tạo ra các thành phần như cấu trúc khung máy bay và cánh tua-bin với dung sai chặt chẽ.
Ô tô
Các nhà sản xuất ô tô sử dụng CAM để sản xuất các thành phần phức tạp với các tính năng phức tạp, chẳng hạn như các bộ phận thân xe và các thành phần động cơ. Gia công bằng máy tính cho phép các nhà sản xuất xe tạo ra các bộ phận xe chất lượng cao và chính xác, giảm thời gian giao hàng và tăng độ chính xác.
Điện tử
CAM áp dụng cho việc sản xuất các thành phần khác nhau trong ngành công nghiệp điện tử. Các nhà sản xuất có thể tự động hóa việc sản xuất nhiều bộ phận và thiết bị điện tử khác nhau như bảng mạch, thiết bị bán dẫn và các thành phần điện tử khác, tối ưu hóa hiệu quả và độ chính xác.
Thiết bị y tế
Tự động hóa các quy trình sản xuất trong ngành y tế bằng CAM giúp tạo ra các thành phần và thiết bị y sinh phức tạp như dụng cụ phẫu thuật và chân tay giả.