Máy tiện CNC là gì? Cấu tạo & Nguyên lý hoạt động
1. Máy tiện CNC là gì?
Máy tiện CNC là loại máy gia công trong đó phôi vật liệu được quay tròn bởi trục chính của máy và dụng cụ cắt cố định, được vận hành bằng hệ thống điều khiển số thông qua chương trình được mã hóa đưa vào máy tính. Chúng lý tưởng cho các chi tiết có tính đối xứng xung quanh một trục có thể được kẹp chặt trên trục chính, chẳng hạn các trụ và ống.
Một máy tiện CNC đơn giản hoạt động trên 2 trục và dụng cụ cắt được đặt trên đài dao có từ 8 đến 24 vị trí. Máy tiện có các tùy chọn bổ sung trục Y hay các trục phụ khác được gọi là trung tâm tiện, cho phép gia công các bộ phận phức tạp mà máy tiện thông thường không thực hiện được. Dụng cụ cắt tiêu chuẩn được sử dụng trên máy tiện CNC được gọi là dao tiện CNC, ngoài ra mũi khoan, mũi taro, dao phay cũng có thể được sử dụng trên máy tiện.
2. Cấu tạo của máy tiện CNC
Máy tiện CNC được cấu tạo bởi nhiều thành phần khác nhau và chúng kết hợp đồng bộ với nhau để nguyên công tiện được thực hiện trơn tru. Có nhiều kiểu thiết kế cho máy tiện CNC, tuy nhiên chúng sẽ bao gồm những bộ phận chính như sau:
Thân máy (Frame)
Thân máy hay khung máy thường được làm bằng gang đúc hoặc thép đúc, cần có độ cứng vững cao để nhằm gá giữ, cố định các thành phần khác của máy tiện, cũng như đảm bảo độ ổn định, tránh rung động cho máy.
Trục chính (Main Spindle)
Chức năng của trục chính là để thực hiện chuyển động xoay tròn của phôi, tốc độ quay của trục chính có thể được kiểm soát chính xác nhằm tối ưu tốc độ cắt. Thành phần này rất quan trọng bởi nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng, hiệu suất gia công.
Mâm cặp (Chuck/Collet)
Bộ phận này được gắn trên trục chính có chức năng gá kẹp phôi, đảm bảo cho phôi được giữ chắc chắn và hạn chế rung động phôi trong quá trình quay và gia công tiện.
Ụ đứng và Ụ động (Headstock &Tailstock)
Hai thành phần này hỗ trợ quan trọng cho việc giữ phôi đồng trục và hạn chế rung động. Ụ đứng hay ụ trước được cố định trên khung máy, nó chứa động cơ bước hay hộp tốc độ để có thể điều chỉnh tốc độ quay hoặc chiều quay của trục chính. Ụ đứng có thể được cấu tạo theo kiểu puli có bậc hoặc kiểu truyền động bánh răng. Ụ động hay ụ chống tâm nằm đối diện với ụ đứng, có thể trượt đồng trục với mâm cặp có chức năng định vị và gá lắp một đầu của phôi, cũng như có thể dùng để lắp các dụng cụ cắt như mũi khoan, mũi khoét lỗ, mũi taro.
Ổ dao (Tool Turret)
Ổ dao, ổ tích dao hay đài dao máy tiện là bộ phận lắp và chứa dụng cụ cắt, nó cho phép thay đổi công cụ nhanh chóng trong quá trình gia công và có khả năng gá giữ nhiều loại dao cụ khác nhau cho phép thực hiện nhiều hoạt động gia công bằng cách thay đổi dao một cách tự động.
Hộp chạy dao (Carriage)
Hộp chạy dao hay bàn xe dao là bộ phận có nhiệm vụ đỡ ổ dao thực hiện các chuyển động tịnh tiến ra vào hay song song với trục chính để dao tiện có thể tiếp xúc với phôi và di chuyển theo quỹ đạo mong muốn.
Hệ thống dẫn hướng và bàn trượt (Ways, Cross Slide)
Thành phần này bao gồm các thanh dẫn hướng, trục vít me để thực hiện các chuyển động tịnh tiến của hộp chạy dao và ụ động. Chúng là cơ cấu biến đổi chuyển động quay của động cơ thành các chuyển động tịnh tiến hay chuyển động trượt tuyến tính.
Bệ máy (Lathe Bed)
Bệ máy hay giường máy, giá máy là bộ phận nền tảng hỗ trợ các thành phần ụ đứng, ụ động, hộp chạy dao, ray trượt nhằm đảm bảo sự căn chỉnh và chuyển động trơn tru của phôi và dao cụ. Độ cứng và kết cấu của bệ máy tiện rất quan trọng để duy trì độ chính xác trong quá trình gia công tiện.
Động cơ truyền động chính (Main Drive Motor)
Là động cơ thực hiện chuyển động quay của trục chính máy tiện, có thể là loại động cơ một chiều hay xoay chiều. Đối với động cơ một chiều được điều chỉnh tốc độ bằng kích từ, với động cơ xoay chiều được điều chỉnh tốc độ bằng biến đổi tần số.
Bảng điều khiển CNC (CNC Control Panel)
Đây là thành phần không thể thiếu trên máy tiện CNC, có thể gọi là nó trung tâm chỉ huy của máy tiện. Bảng điều khiển CNC là nơi người vận hành nhập và quản lý các chương trình gia công và hướng dẫn CNC của máy, nó cho phép kiểm soát chính xác các chuyển động, tốc độ và hoạt động của máy, đảm bảo độ chính xác và khả năng lặp lại trong quá trình sản xuất.
Ngoài ra máy tiện CNC còn có các thành phần khác gồm hệ thống truyền động, vỏ máy, màn hình máy tính, cửa sổ bảo vệ, hệ thống làm mát tùy theo thiết kế của nhà sản xuất.
3. Nguyên lý hoạt động của máy tiện
Máy tiện hoạt động dựa trên chuyển động quay của phôi và chuyển động tịnh tiến của dao. Khi lưỡi dao tiếp xúc với phôi, nhờ chuyển động quay tròn của phôi, vật liệu được cắt trên bề mặt phôi và khi vị trí của dao tiện thay đổi so với phôi cho phép tạo hình chi tiết mong muốn.
Đối với máy tiện, chuyển động quay của phôi tạo ra tốc độ cắt và chuyển động chạy dao xác định bước tiến dao, định hình bề mặt gia công. Chuyển động chạy dao gồm:
- Chạy dao dọc: dao cắt chuyển động tịnh tiến có phương song song với trục chính máy tiện.
- Chạy dao ngang: dao cắt chuyển động tịnh tiến có phương vuông góc với trục chính máy tiện.
- Chạy dao nghiêng: hướng chuyển động của dao cắt tạo thành một góc với trục chính máy tiện.
- Chạy dao theo đường cong: chuyển động của dao tạo thành một đường cong chủ yếu áp dụng cho tiện định hình.
4. Các loại máy tiện CNC
Phân loại theo số lượng trục trên máy tiện CNC:
- Máy tiện 2 trục: gồm các máy tiện đứng và ngang được thiết kế với 2 trục chính.
- Máy tiện 3 – 6 trục: ngoài trục chính thì các máy tiện thuộc loại này sẽ có thêm nhiều trục phụ để tăng tính linh hoạt khi gia công, cho phép sử dụng nhiều trục và nhiều loại dao cắt cùng một lúc, giúp gia công các chi tiết phức tạp, cũng như rút ngắn thời gian gia công.
Phân loại theo chức năng của máy tiện CNC:
- Máy tiện vạn năng: dùng để gia công mặt trụ ngoài, côn ngoài, ren vít ngoài, mặt trụ trong, côn trong, ren vít trong, tiện chép ngoài…
- Máy tiện chuyên dụng: hạn chế về chức năng, chỉ dùng để gia công những chi tiết nhất định.
- Máy tiện chép hình: dùng để gia công những chi tiết có hình dạng phức tạp, độ chính xác cao.
- Máy tiện cụt: dùng để gia công các chi tiết nặng và có đường kính lớn.
- Máy tiện đứng: có thiết kế đa trục, trục đảo, dao quay, chân đế nhỏ… khả năng gia công đa dạng, dùng gia công các chi tiết phức tạp.
- Máy tiện nhiều dao: trang bị nhiều loại dao cắt cho phép gia công các chi tiết phức tạp cần nhiều loại dao cắt khác nhau.
- Máy tiện revolver: máy có một bàn dao đặc biệt được gọi là đầu dao revolver chứa toàn bộ dao cắt, với trục chính của máy theo chiều đứng hoặc ngang, dùng cho gia công các chi tiết tròn xoay.
Phân loại theo kích thước của máy tiện CNC:
- Máy tiện CNC mini: thường được sử dụng để giảng dạy là chính.
- Máy tiện CNC trung bình: sử dụng trong các xưởng gia công vừa và nhỏ.
- Máy tiện CNC cỡ lớn: dùng trong các xưởng gia công cơ khí lớn, gia công chi tiết phức tạp, cần độ chính xác cao.
Phân loại theo thiết kế của bệ máy:
- Máy tiện giường phẳng: bệ máy đặt song song với mặt phẳng đặt máy.
- Máy tiện giường nghiêng: bệ máy nghiêng 1 góc thường là 30, 45, 60 độ với mặt phẳng.
5. Cách sử dụng, vận hành máy tiện CNC
Để có thể sử dụng, vận hành máy tiện CNC hiệu quả thì trước hết bạn cần phải hiểu được cấu tạo của máy, cách hoạt động, nguyên lý làm việc của máy tiện CNC mà bạn cần vận hành. Đồng thời bạn cũng cần phải nắm chắc các kiến thức về cơ khí, về gia công, hiểu về các loại vật liệu và đương nhiên phải nắm rõ ngôn ngữ lập trình trên máy tiện CNC.
Đối với một quy trình gia công tiện sẽ bao gồm các bước chính như sau:
- Thiết kế mô hình CAD
- Chuyển tệp CAD thành chương trình tiện CNC
- Chuẩn bị máy tiện CNC
- Thực hiện hoạt động gia công tiện
- Giám sát hoạt động gia công tiện
Đối với cách sử dụng máy tiện CNC sẽ có các bước chính như sau:
- Bước 1: Khởi động máy tiện, bật trục xoay theo một trong hai hướng để làm nóng máy từ trạng thái không hoạt động, nhằm đảm bảo không xảy ra hư hỏng trong quá trình gia công.
- Bước 2: Cài đặt các lệnh cần cho gia công tiện, xóa các chương trình không cần thiết, tuy nhiên phải cẩn thận để tránh gây lỗi cho mẫu.
- Bước 3: Gắn các loại dao cụ cần cho quá trình gia công vào các ổ tích dao trên máy. Trong một lần gia công có thể sẽ cần dùng đến nhiều công cụ cắt, do đó cần chọn đúng và chú ý đến sự sắp xếp vị trí, thứ tự dao trên mâm dao.
- Bước 4: Đặt phôi vào mâm cặp và siết chặt, cần lưu ý đến độ đảo của phôi khi gia công, nếu quá đảo bạn cần chỉnh phôi lại.
- Bước 5: Thao tác trên bảng điều khiển CNC.
- Bước 6: Thiết lập điểm gốc của phôi cho máy tiện CNC.
- Bước 7: Vận hành máy tiện CNC.
Máy tiện CNC ngày càng được lựa chọn nhiều hơn thay thế cho các máy tiện thủ công bởi nó có khả năng tự động hóa quy trình sản xuất, vận hành linh hoạt, độ chính xác cao, đảm bảo chất lượng cho các sản phẩm, qua đó tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất.
Để lựa chọn máy tiện CNC, các bạn có thể tham khảo các model máy tiện CNC của hãng OKUMA tại mục sản phẩm: Máy tiện CNC OKUMA. Hoặc các bạn có thể liên hệ trực tiếp với Tinh Hà qua Hotline 0945 275 870 nếu có nhu cầu mua máy gia công cơ khí.
