Máy tiện CNC là gì? Cấu tạo & Nguyên lý hoạt động
Máy tiện CNC (Computer Numerical Control Lathe) là thiết bị gia công cắt gọt kim loại được điều khiển hoàn toàn bằng hệ thống lập trình số, sử dụng phổ biến trong ngành gia công cơ khí chính xác. Khác với máy tiện truyền thống, máy tiện CNC vận hành tự động theo các chương trình mã lệnh (G-code), cho phép tạo ra các chi tiết có độ chính xác cao, gia công nhanh chóng, ổn định và lặp lại dễ dàng.
1. Máy tiện CNC là gì?
Máy tiện CNC là một trong những loại máy gia công cắt gọt bằng phương pháp tiện, trong đó phôi được quay tròn nhờ chuyển động của trục chính (spindle), còn dụng cụ cắt (dao tiện) giữ đứng yên hoặc chuyển động tịnh tiến để cắt vật liệu, tạo hình chi tiết.
Điểm khác biệt cốt lõi giữa máy tiện CNC và máy tiện truyền thống là hệ thống điều khiển tự động bằng chương trình số. Người dùng chỉ cần lập trình trước trình tự gia công, chọn dao cắt phù hợp và nhập dữ liệu trên bảng điều khiển. Sau đó, máy tiện CNC sẽ tự động thực hiện các nguyên công tiện với độ chính xác cao.
Máy tiện CNC lý tưởng để gia công các chi tiết có hình dạng tròn xoay, đối xứng trục, chẳng hạn như trục, ống, bích, bánh răng trụ, vòng bi, bulong, đai ốc,… Ngoài dao tiện, người vận hành có thể sử dụng thêm các công cụ cắt khác như: mũi khoan, mũi taro, dao cắt rãnh, dao tiện ren, dao doa,…
2. Cấu tạo của máy tiện CNC
Máy tiện CNC được cấu thành từ nhiều bộ phận cơ khí và điện tử chính xác. Dưới đây là các thành phần cơ bản:
2.1. Thân máy (Machine Frame)
Là kết cấu chịu lực chính, thường được đúc từ gang xám hoặc thép hợp kim, có nhiệm vụ chịu tải trọng và giảm rung động trong quá trình tiện. Thân máy là nền tảng để gắn các bộ phận như trục chính, ụ động, đài dao, hệ dẫn hướng,…
2.2. Trục chính (Main Spindle)
Là bộ phận quay phôi, đóng vai trò trung tâm của quá trình gia công. Trục chính thường được gắn với mâm cặp (Chuck) và được truyền động bởi động cơ servo hoặc động cơ chính xoay chiều, cho phép điều chỉnh chính xác tốc độ quay từ vài vòng đến hàng nghìn vòng/phút.
2.3. Mâm cặp (Chuck/Collet)
Dùng để gá kẹp chặt phôi trong quá trình gia công. Có thể là mâm cặp ba chấu tự định tâm (3-jaw), mâm cặp bốn chấu độc lập (4-jaw) hoặc collet kẹp chính xác cao. Độ đảo của mâm cặp ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm tiện.
2.4. Ụ đứng (Headstock) và Ụ động (Tailstock)
Ụ đứng chứa trục chính, động cơ truyền động và cơ cấu điều chỉnh tốc độ. Nó thường cố định và đóng vai trò giữ phôi phía đầu.
Ụ động có thể trượt trên giường máy, được dùng để hỗ trợ phôi dài hoặc gá mũi khoan, mũi taro.
2.5. Ổ dao (Tool Turret)
Là hệ thống giữ và thay dao tự động, có thể chứa từ 8 đến 24 vị trí dao. Khi cần thay đổi nguyên công, ổ dao tự động xoay đưa dao mới vào vị trí làm việc.
2.6. Hộp chạy dao (Carriage)
Đây là cụm chi tiết giữ ổ dao và di chuyển dao cắt, có khả năng di chuyển theo phương dọc (Z) và ngang (X) của máy. Nó được điều khiển bằng động cơ bước hoặc servo motor thông qua vít me bi (ball screw) và ray dẫn hướng tuyến tính (linear guideway).
2.7. Hệ thống dẫn hướng
Bao gồm ray trượt, bi trượt, thanh vít me bi, dùng để đảm bảo chuyển động chính xác và mượt mà cho các thành phần chuyển động. Độ chính xác của hệ dẫn hướng ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của chi tiết tiện.
2.8. Bệ máy (Lathe Bed)
Là phần đỡ và định vị các bộ phận như ụ đứng, ụ động, bàn trượt,… Bệ máy cần có độ phẳng cao, khả năng chịu lực tốt và ổn định nhiệt để đảm bảo sai số nhỏ trong gia công.
2.9. Động cơ chính (Main Motor)
Cung cấp chuyển động quay cho trục chính. Có thể là động cơ không đồng bộ ba pha, servo AC, hoặc động cơ DC tùy theo dòng máy. Một số dòng máy tiện cao cấp sử dụng động cơ trục chính tích hợp trục chính (built-in spindle motor).
2.10. Hệ thống điều khiển CNC (CNC Controller)
Là “bộ não” của máy tiện CNC. Tại đây, người vận hành nhập chương trình mã lệnh điều khiển (thường là G-code) để quản lý mọi hoạt động của máy như chuyển động dao, tốc độ trục chính, thay dao, làm mát,… Các hệ điều khiển phổ biến gồm FANUC, Siemens, Mitsubishi, Heidenhain,…
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 CNC
Nguyên lý cơ bản của máy tiện CNC là kết hợp chuyển động quay của phôi và chuyển động tịnh tiến của dao cắt để tạo thành bề mặt chi tiết mong muốn.
- Phôi được gá trên mâm cặp và quay với tốc độ phù hợp.
- Dao tiện di chuyển theo các phương X (ngang) và Z (dọc) để tiếp xúc với phôi.
- Khi dao tiếp xúc với phôi đang quay, vật liệu sẽ bị bóc tách khỏi bề mặt phôi dưới dạng phoi tiện.
Các chuyển động trong tiện CNC gồm:
- Chạy dao dọc (Z-axis feed): Dao di chuyển song song với trục quay.
- Chạy dao ngang (X-axis feed): Dao di chuyển vuông góc với trục quay.
- Chạy dao xiên: Dao tạo chuyển động nghiêng, ứng dụng trong tiện côn.
- Chạy dao theo biên dạng: Dùng khi tiện các chi tiết có hình dạng phức tạp như bề mặt cong, ren tròn, biên dạng tự do.
Việc lập trình máy tiện CNC thường sử dụng G-code để điều khiển các chuyển động nói trên một cách chính xác và lặp lại.
4. Phân loại máy tiện CNC
4.1. Theo số trục
- Máy tiện CNC 2 trục: Trục X và trục Z, phù hợp cho các nguyên công tiện cơ bản.
- Máy tiện CNC 3-6 trục: Có thêm trục Y, trục C hoặc trục phụ, cho phép gia công các chi tiết phức tạp hơn, có thể thực hiện phay, khoan, tiện ren, tiện trong cùng một lần gá.
4.2. Theo cấu tạo và chức năng
- Máy tiện ngang (Horizontal CNC Lathe): Phổ biến nhất, phôi quay nằm ngang.
- Máy tiện đứng (Vertical CNC Lathe): Phù hợp với chi tiết lớn, nặng như bánh xe, ổ trục,…
- Máy tiện revolver: Trang bị đầu dao kiểu tháp pháo (turret), thay dao nhanh.
- Máy tiện nhiều dao (Multi-tool CNC Lathe): Dùng nhiều dao cắt cùng lúc.
- Máy tiện chuyên dụng: Dành cho các chi tiết đặc biệt như piston, trục khuỷu,…
- Máy tiện chép hình CNC: Dùng để tiện các biên dạng phức tạp bằng mô phỏng.
4.3. Theo kích thước
- Máy tiện CNC mini: Dùng cho mục đích giảng dạy, nghiên cứu.
- Máy tiện CNC cỡ trung: Phục vụ các xưởng gia công vừa và nhỏ.
- Máy tiện CNC cỡ lớn: Ứng dụng trong công nghiệp nặng, chi tiết đường kính lớn, yêu cầu độ chính xác cao.
5. Hướng dẫn sử dụng và vận hành máy tiện CNC
Để sử dụng hiệu quả máy tiện CNC, người vận hành cần:
Kiến thức cần thiết:
- Hiểu về cấu tạo máy tiện CNC
- Thành thạo kỹ thuật gia công cơ khí
- Nắm rõ vật liệu và tính chất gia công
- Sử dụng thành thạo phần mềm lập trình CNC như CAD/CAM, G-code
Các bước vận hành cơ bản:
Bước 1: Chuẩn bị máy
- Kiểm tra dầu bôi trơn, hệ thống làm mát
- Làm nóng trục chính và các trục điều khiển
Bước 2: Lập trình CNC
- Thiết kế chi tiết trên phần mềm CAD
- Xuất mã G-code từ CAM và nạp vào máy tiện
Bước 3: Gá đặt dao cụ
- Gắn đúng loại dao vào ổ tích dao
- Cài đặt tọa độ dao và thứ tự thay dao
Bước 4: Gá đặt phôi
- Gá phôi chính xác vào mâm cặp
- Kiểm tra độ đảo phôi
Bước 5: Thiết lập điểm gốc (Zero Point)
- Cài đặt tọa độ gốc cho trục X, Z
- Căn chỉnh các điểm tham chiếu
Bước 6: Chạy thử chương trình
- Chạy mô phỏng không tải
- Kiểm tra sai số và điều chỉnh
Bước 7: Gia công sản phẩm
- Vận hành máy tự động
- Giám sát quá trình, kiểm tra sản phẩm sau mỗi chu trình
6. Ứng dụng của máy tiện CNC
Máy tiện CNC được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau:
- Sản xuất cơ khí chính xác
- Chế tạo phụ tùng ô tô, xe máy
- Gia công linh kiện điện tử, thiết bị y tế
- Công nghiệp hàng không, đóng tàu, dầu khí
- Chế tạo khuôn mẫu, trục vít, chi tiết ren
7. Ưu điểm khi sử dụng máy tiện CNC so với máy tiện truyền thống
- Tự động hóa cao: Giảm sự phụ thuộc vào tay nghề thợ.
- Độ chính xác vượt trội: Đảm bảo độ lặp lại cao trong gia công hàng loạt.
- Tiết kiệm thời gian: Giảm thời gian gá đặt, cắt gọt nhanh.
- Tăng năng suất và hiệu quả sản xuất
- Gia công đa năng: Tích hợp tiện, khoan, phay, taro,…
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.
8. Cách lựa chọn máy tiện CNC phù hợp
Việc lựa chọn máy tiện CNC phù hợp không chỉ ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng gia công, mà còn liên quan trực tiếp đến chi phí đầu tư, thời gian thu hồi vốn và hiệu quả vận hành lâu dài. Dưới đây là những tiêu chí quan trọng giúp bạn lựa chọn máy tiện CNC một cách tối ưu:
8.1 Xác định loại chi tiết cần gia công
Trước tiên, cần xác định rõ loại sản phẩm và hình dạng chi tiết mà doanh nghiệp muốn gia công. Nếu chủ yếu gia công các chi tiết đơn giản, tròn xoay như trục, bạc, ren, bu lông,… thì máy tiện CNC 2 trục là lựa chọn phù hợp. Trong khi đó, nếu cần gia công các chi tiết phức tạp có lỗ khoan nghiêng, phay bề mặt, cắt rãnh… thì nên chọn máy tiện có trục Y hoặc trục C, hoặc máy tiện tích hợp phay (Turning Center).
8.2 Lựa chọn số lượng trục
Tùy theo mức độ phức tạp của chi tiết và yêu cầu gia công, người dùng có thể lựa chọn:
- Máy tiện CNC 2 trục: Gia công cơ bản.
- Máy tiện 3-4 trục: Gia công đa nhiệm, tiết kiệm thời gian gá đặt.
- Máy tiện đa trục (5–6 trục): Dành cho chi tiết phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao, rút ngắn thời gian chu trình.
8.3 Cân nhắc kích thước bàn máy và hành trình trục
Chọn máy có hành trình trục X, Z, (Y nếu có) phù hợp với kích thước chi tiết lớn nhất cần gia công. Tránh mua máy quá nhỏ gây hạn chế, hoặc quá lớn gây lãng phí đầu tư.
8.4 Lựa chọn loại trục chính và tốc độ quay
Tốc độ quay trục chính và công suất động cơ cần phù hợp với:
8.5 Khả năng thay dao tự động và số vị trí dao
Nếu quy trình gia công yêu cầu sử dụng nhiều loại dao, bạn nên chọn máy có ổ dao (tool turret) nhiều vị trí (từ 8 đến 24 dao), hoặc tích hợp hệ thống ATC (Automatic Tool Changer).
8.6 Lựa chọn hệ điều khiển (Controller)
Các hãng điều khiển phổ biến và được đánh giá cao gồm:
- FANUC: Được dùng phổ biến nhất, thân thiện với người dùng, dễ tìm linh kiện.
- Siemens: Tính năng mạnh mẽ, tích hợp tốt với CAD/CAM.
- Mitsubishi, Heidenhain, OSP (OKUMA): Dành cho các dòng máy cao cấp, tích hợp hệ thống phức tạp.
Nên lựa chọn hệ điều khiển quen thuộc với đội ngũ vận hành hoặc phổ biến tại khu vực để dễ bảo trì.
8.7 Nguồn gốc, thương hiệu máy
Ưu tiên các dòng máy đến từ Nhật Bản (OKUMA, Takisawa, Mazak), Hàn Quốc (Doosan, Hyundai Wia), Đức, Đài Loan – nổi tiếng về độ chính xác và độ bền cao.
8.8 Dịch vụ kỹ thuật và hậu mãi
Chọn mua máy từ đơn vị phân phối uy tín, có đội ngũ kỹ thuật hỗ trợ trong nước, bảo trì bảo dưỡng định kỳ, cung cấp phụ tùng chính hãng. Đây là yếu tố then chốt giúp máy vận hành ổn định lâu dài và giảm thiểu thời gian chết máy.
9. Mua máy tiện CNC chính hãng ở đâu?
Khi lựa chọn đầu tư máy tiện CNC, yếu tố chất lượng thiết bị, nguồn gốc xuất xứ rõ ràng và dịch vụ hậu mãi uy tín là những tiêu chí quan trọng cần cân nhắc.
Tại Việt Nam, Công ty TNHH Thương Mại Dịch Vụ Tinh Hà là đại lý phân phối chính hãng các dòng máy tiện CNC cao cấp của hãng OKUMA (Nhật Bản). Với hơn 20 năm kinh nghiệm trong ngành cơ khí chính xác, Tinh Hà cam kết:
- Cung cấp máy tiện CNC chính hãng 100%, đầy đủ giấy tờ CO, CQ.
- Hỗ trợ lắp đặt – vận hành – đào tạo sử dụng máy.
- Đội ngũ kỹ thuật viên chuyên môn cao, bảo hành – bảo trì nhanh chóng, chuyên nghiệp.
- Tư vấn chọn máy phù hợp với nhu cầu gia công, mô hình sản xuất và ngân sách đầu tư của doanh nghiệp.
Nếu bạn đang có nhu cầu đầu tư máy tiện CNC Okuma, hãy liên hệ ngay với Tinh Hà để được tư vấn kỹ thuật chi tiết và báo giá tốt nhất.
![[KHUYẾN MẠI] SUMITOMO TẶNG CÁN KHOAN KHI MUA MẢNH CẮT](https://tinhha.com.vn/wp-content/uploads/2025/09/KM_GDX_3-03-03.webp)
