Khám phá những phần mềm thiết kế CNC phổ biến hiện nay

Thiết kế CNC đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các sản phẩm có độ chính xác cao và chất lượng vượt trội. Nhờ ứng dụng công nghệ lập trình tiên tiến, quá trình thiết kế giúp tối ưu hóa từng chi tiết trước khi gia công, đảm bảo sản phẩm đạt đúng yêu cầu kỹ thuật. Cùng tìm hiểu về thiết kế CNC và những lợi ích mà nó mang lại trong sản xuất công nghiệp!

Nội dung bài viết

Thiết kế CNC là gì?

Thiết kế CNC là quá trình tạo lập các bản vẽ kỹ thuật chi tiết cho các bộ phận cần gia công, trong đó thể hiện đầy đủ thông số kỹ thuật và tiêu chuẩn chất lượng cần đạt trong quá trình sản xuất.

Để đảm bảo bản vẽ có độ chính xác cao và phù hợp với yêu cầu sản xuất, người thiết kế cần tuân thủ nghiêm ngặt các nguyên tắc cơ bản, đồng thời đáp ứng đầy đủ các yêu cầu từ khách hàng.

Lợi ích của thiết kế CNC trong sản xuất

Độ chính xác cao: Thiết kế CNC giúp tạo ra các bản vẽ chi tiết với độ chính xác tuyệt đối, giảm thiểu sai số trong quá trình gia công.
Tiết kiệm thời gian và chi phí: Việc sử dụng thiết kế CNC giúp rút ngắn thời gian lập trình máy, tối ưu hóa quá trình sản xuất và giảm lãng phí vật liệu.
Tăng năng suất: Nhờ tự động hóa và khả năng lập trình sẵn, CNC giúp gia công nhanh hơn, đáp ứng nhu cầu sản xuất hàng loạt với hiệu suất cao.
Tính linh hoạt trong thiết kế: Thiết kế CNC cho phép chỉnh sửa, tùy biến dễ dàng để phù hợp với các yêu cầu cụ thể, giúp doanh nghiệp nhanh chóng thích ứng với thay đổi trong sản xuất.
Đảm bảo chất lượng sản phẩm: Nhờ vào sự đồng nhất trong quy trình gia công, các sản phẩm được sản xuất từ thiết kế CNC luôn đạt tiêu chuẩn chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu khắt khe của thị trường.

Phần mềm thiết kế CNC phổ biến hiện nay

solidworks-2020 — *Giao diện phần mềm Solidworks 2020*

Trong lĩnh vực thiết kế CNC, các lập trình viên thường sử dụng những phần mềm chuyên dụng để tạo mô hình, lập trình đường chạy dao và tối ưu hóa quy trình gia công. Dưới đây là một số phần mềm thiết kế CNC phổ biến:

1. Siemens NX

Siemens NX là một giải pháp toàn diện kết hợp các công cụ CAD, CAM và CAE, giúp tối ưu hóa thiết kế, gia công và phân tích kỹ thuật.

Những tính năng nổi bật của Siemens NX:

Modeling: Cho phép tạo và chỉnh sửa mô hình 3D với cả thiết kế khối (Solid) và bề mặt (Surface).
Shape Studio: Hỗ trợ mô hình hóa và phân tích bề mặt chi tiết.
Sheet Metal: Cung cấp công cụ thiết kế tấm kim loại, bao gồm cả các ứng dụng đặc thù như NX Sheet Metal hay Aerospace Sheet Metal.
Assembly: Giúp lắp ráp các bộ phận thành cụm máy lớn, phục vụ thiết kế hệ thống phức tạp.
Synchronous Modeling: Hỗ trợ chỉnh sửa nhanh kích thước, kết cấu từ các tệp CAD khác nhau.
Manufacturing: Tạo chương trình gia công CNC với độ chính xác cao.
Routing Electrical & Mechanical: Thiết kế mạch điện và hệ thống đường ống cơ khí.
Mold Wizard & Progressive Die Wizard: Hỗ trợ thiết kế khuôn nhựa và khuôn dập liên hoàn.
NX Human & Ship Design: Dùng để mô phỏng cơ thể người và thiết kế tàu thuyền.
Weld Assistant: Hỗ trợ tính toán và thiết kế các mối hàn trong ngành cơ khí.

2. AutoCAD

AutoCAD là phần mềm thiết kế 2D và 3D phổ biến trong lĩnh vực cơ khí, giúp tạo mô hình chi tiết trực quan và hỗ trợ kết nối trực tiếp với máy CNC.

Những đặc điểm nổi bật của AutoCAD:

Khả năng mô phỏng bản vẽ chi tiết với độ chính xác cao.
Hỗ trợ tự động đánh số chi tiết và tạo danh mục vật liệu (BOMs).
Hệ thống Layer linh hoạt, dễ sử dụng để quản lý bản vẽ.
Có thể xuất bản vẽ từ các tệp Autodesk Inventor, IGES, STEP,…
Hỗ trợ phân tích kết cấu bằng công cụ SolidWorks Simulation.
Tích hợp với nhiều phần mềm khác như Mechanical Desktop, Moldflow, Visi để mở rộng khả năng thiết kế.

Xem thêm: Hướng dẫn bảo dưỡng máy CNC đúng cách, đúng quy trình

3. SolidWorks

SolidWorks là phần mềm thiết kế 3D mạnh mẽ, cung cấp nhiều công cụ hỗ trợ cho việc tạo mô hình, lắp ráp và mô phỏng chuyển động.

Các phiên bản và tính năng nâng cao của SolidWorks:

SolidWorks Professional: Cung cấp thư viện chi tiết tiêu chuẩn, tự động tính giá thành sản phẩm và kiểm tra lỗi thiết kế.
SolidWorks Premium: Hỗ trợ mô phỏng hoạt cảnh (Animation), trực quan hóa sản phẩm (Visualization) và phân tích hiệu suất cơ bản.
SolidWorks Visualize: Tạo hình ảnh, video động chất lượng cao từ mô hình 3D chỉ trong thời gian ngắn.
SolidWorks Electrical & PCB: Kết hợp thiết kế cơ khí với hệ thống điện và hỗ trợ thiết kế mạch điện tử.

Những tính năng quan trọng của SolidWorks:

Thiết kế mô hình 3D chi tiết và lắp ghép cụm máy.
Xuất bản vẽ 2D nhanh chóng.
Hỗ trợ công cụ Tab & Slot giúp ghép nối chính xác.
Tích hợp công cụ CAD hỗ trợ gia công.
Phân tích động lực học để kiểm tra hiệu suất sản phẩm.

Các yếu tố cần quan tâm khi thiết kế CNC

thiet-ke-cnc-2 — *Thiết kế CNC đóng vai trò then chốt trong quy trình gia công*

Dưới đây là các yếu tố quan trọng cần xem xét trước khi bắt tay vào thiết kế CNC.

1. Dung sai

Trong quá trình thiết kế CNC, dung sai cơ khí đóng vai trò quyết định đến độ chính xác của các bộ phận gia công. Các thông số này cần tuân thủ theo yêu cầu kỹ thuật trên bản vẽ. Dung sai càng nhỏ, yêu cầu về độ chính xác càng cao.

Tuy nhiên, không phải mọi chi tiết đều cần dung sai cực kỳ chặt chẽ. Ví dụ, đối với các bộ phận không thuộc hệ thống cơ khí chính, sai số nhỏ vài micromet thường không ảnh hưởng nhiều đến chức năng tổng thể. Bên cạnh đó, các nguyên mẫu ban đầu thường có dung sai linh hoạt hơn nhằm tối ưu thời gian và chi phí. Khi cần, có thể siết chặt dung sai ở các giai đoạn hoàn thiện cuối cùng.

2. Ren

Trong thiết kế CNC, các bộ phận thường được gia công với ren để lắp đặt vít hoặc chốt liên kết. Không giống như công nghệ in 3D, ren trong gia công CNC được tạo ra thông qua phương pháp khoan hoặc cắt ren trực tiếp. Điều này giúp đảm bảo độ chính xác và khả năng chịu lực vượt trội. Tuy nhiên, cần thiết kế độ sâu ren phù hợp để duy trì độ bền của chi tiết, tránh gia công quá mức gây ảnh hưởng đến kết cấu.

3. Lỗ

Lỗ trên các chi tiết CNC thường được gia công bằng mũi khoan hoặc dao phay ngón. Tuy nhiên, độ sâu của lỗ bị giới hạn bởi khả năng của dụng cụ cắt.

Dao phay ngón giúp tạo ra bề mặt nhẵn mịn và cho phép tùy chỉnh linh hoạt kích thước lỗ. Tuy nhiên, loại dao này thường bị giới hạn về chiều dài, vì vậy cần lựa chọn phù hợp để đảm bảo độ chính xác cho sản phẩm.

4. Số lõi

Nhiều chi tiết CNC có khoang rỗng nhằm mục đích lắp ráp hoặc giảm trọng lượng. Tuy nhiên, kích thước và hình dạng của các khoang này phải phù hợp với khả năng của dụng cụ cắt.

Thông thường, độ sâu của khoang không nên vượt quá bốn lần chiều rộng của nó. Quy tắc này giúp hạn chế nguy cơ dao cắt bị lệch hoặc phôi bị kẹt trong quá trình gia công, đảm bảo chất lượng sản phẩm sau khi hoàn thiện.

Xem thêm: Hướng dẫn sử dụng máy tiện CNC siêu dễ cho người mới bắt đầu

5. Độ dày

Mặc dù máy CNC có khả năng gia công với độ chính xác cao, nhưng thành mỏng dễ bị biến dạng, đặc biệt là với các chi tiết bằng nhựa có độ bền thấp. Do đó, cần duy trì độ dày hợp lý để đảm bảo độ ổn định của chi tiết.

Độ dày tối thiểu còn phụ thuộc vào vật liệu gia công. Với kim loại, thành có thể mỏng đến 0,5mm nhờ đặc tính bền và đàn hồi cao. Trong khi đó, các chi tiết nhựa thường cần độ dày gấp đôi để đảm bảo tính ổn định.

6. Cạnh bên trong

Khi thiết kế các góc bên trong, bán kính góc nên đạt ít nhất 1/3 độ sâu của khoang để giảm áp lực lên dụng cụ cắt, đồng thời nâng cao độ chính xác gia công.

Để đảm bảo bề mặt mượt mà, bán kính góc nên được mở rộng hơn một chút so với mức tối thiểu. Điều này giúp dao cắt di chuyển theo quỹ đạo tròn thay vì bị giới hạn bởi các góc vuông 90 độ. Trong trường hợp cần duy trì góc 90 độ, có thể sử dụng phương pháp cắt rãnh hình chữ T để tránh giảm bán kính góc quá mức.

7. Đường cắt ngầm

Các đường cắt ngầm bao gồm hai loại chính: rãnh chữ T và rãnh xiên (dovetail undercuts).

Rãnh chữ T: Được tạo ra bằng dụng cụ cắt ngang với lưỡi dao gắn trên trục quay thẳng đứng. Nhờ đó, máy CNC 3 trục thông thường có thể gia công dễ dàng mà không cần đến hệ thống phức tạp hơn.
Rãnh xiên: Được tạo bằng dụng cụ cắt hình nón với góc nghiêng phổ biến là 45° hoặc 60°. Loại rãnh này thường dùng để lắp ghép hoặc tăng cường độ bền kết cấu cho sản phẩm.

Việc xem xét kỹ lưỡng các yếu tố trên sẽ giúp đảm bảo quá trình thiết kế CNC đạt hiệu quả tối ưu, đồng thời giảm thiểu sai sót trong quá trình gia công.

Những điều cần tránh khi thiết kế CNC

Thiết kế CNC yêu cầu sự chính xác cao trong việc tạo lập bản vẽ kỹ thuật cơ khí. Tuy nhiên, trong quá trình này, những sai sót có thể phát sinh, ảnh hưởng đến chất lượng gia công và sản phẩm hoàn thiện. Vì vậy, việc hiểu rõ những giới hạn trong thiết kế CNC là yếu tố quan trọng giúp giảm thiểu sai lệch và ngăn ngừa các lỗi không mong muốn.

Về cơ bản, các hạn chế trong thiết kế CNC xuất phát từ ba yếu tố chính: tính chất cơ học của quá trình gia công, hình dạng của dụng cụ cắt và giới hạn trong khả năng tiếp cận của công cụ.

Hình dạng của dụng cụ cắt

Hầu hết các dụng cụ cắt CNC đều có hình trụ với chiều dài cắt giới hạn. Khi loại bỏ vật liệu, chúng truyền đặc điểm hình học của mình lên phôi gia công.

Chẳng hạn, các góc bên trong của chi tiết gia công luôn có bán kính nhất định, ngay cả khi sử dụng dụng cụ cắt có đường kính nhỏ nhất. Đây là một hạn chế đặc trưng trong thiết kế CNC, vì hình dạng mà dụng cụ tạo ra không thể vượt quá những giới hạn vật lý vốn có của nó.

Giới hạn trong khả năng tiếp cận của công cụ

Dụng cụ cắt CNC chỉ có thể hoạt động trong phạm vi tiếp cận nhất định, thường từ phía trên hoặc theo hướng song song với trục gia công. Điều này có thể gây ra những trở ngại nhất định trong thiết kế, đặc biệt khi cần gia công các khu vực khó tiếp cận.

Để đảm bảo quá trình gia công diễn ra thuận lợi, việc điều chỉnh thiết kế sao cho phù hợp với khả năng tiếp cận của công cụ là điều cần thiết. Chẳng hạn, sắp xếp các chi tiết theo một trong sáu hướng chính sẽ giúp hạn chế những khó khăn liên quan đến thao tác của dụng cụ cắt, từ đó tối ưu hiệu suất gia công.

Thiết kế CNC là một quá trình đòi hỏi độ chính xác cao và sự cẩn trọng để đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn về hình dạng và chất lượng. Người vận hành cần hiểu rõ các nguyên tắc thiết kế cũng như những yếu tố kỹ thuật quan trọng để quá trình gia công diễn ra hiệu quả và tối ưu. Hãy theo dõi Taikan để không bỏ lỡ những thông tin hữu ích về gia công CNC!

NHÀ PHÂN PHỐI ĐỘC QUYỀN THƯƠNG HIỆU TAIKAN TẠI VIỆT NAM