Cấu tạo máy tiện CNC là một thông tin khá nhiều bạn đọc quan tâm khi tìm hiểu về gia công cơ khí. Nếu bạn cũng đang quan tâm thông tin này, đừng bỏ qua bài viết sau để biết cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ứng dụng của máy tiện CNC nhé!
1. Máy tiện CNC là gì?
Máy tiện CNC (Computer Numerical Control) là máy tiện sử dụng công nghệ điều khiển số để tự động hóa toàn bộ quá trình gia công. Thay vì thao tác thủ công, người dùng chỉ cần lập trình thông qua máy tính hoặc hệ điều khiển tích hợp để tự động hóa quá trình gia công, tạo ra các chi tiết có độ chính xác cao bằng cách tiện, cắt gọt vật liệu.
2. Cấu tạo máy tiện CNC
Cấu tạo máy tiện CNC bao gồm một kết cấu cơ khí vững chắc, giúp máy trở thành một giải pháp gia công tự động, chính xác, hiệu quả và linh hoạt trong ngành cơ khí hiện đại. Cụ thể như sau.
| STT | Tên bộ phận | Chức năng | Đặc điểm | Cấu tạo | Truyền động | Phân loại |
| 1 | Thân máy | Nâng đỡ toàn bộ các bộ phận khác và phôi | Thân máy được đúc từ gang hoặc thép có độ cứng vững cao, giúp giảm rung động và đảm bảo độ chính xác khi gia công. | Được đúc nguyên khối, tích hợp rãnh dẫn hướng cho phép mâm cặp (Chuck) và dao cụ (Carriage) di chuyển mượt và chính xác. | -. | – |
| 2 | Trục chính | Giữ và quay phôi với tốc độ thích hợp trong quá trình tiện | Độ cứng vững cao, đồng tâm tốt, ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác | Bên trong trục chính có hệ thống ổ bi (Bearings) có chính xác cao. | Nhận truyền động từ động cơ trục chính (Servo/Spindle Motor) qua bộ truyền (dây đai, hộp số hoặc trực tiếp). | – |
| 3 | Mâm cặp | Giữ chặt phôi trong quá trình tiện | Kẹp phôi chắc chắn, thao tác đóng/mở nhanh chóng, điều khiển thủy lực/khí nén | Mâm cặp gắn trên trục chính, chấu cặp di chuyển đồng tâm hoặc độc lập | Truyền động gián tiếp từ trục chính (quay cùng trục chính) và điều khiển đóng/mở chấu bằng thủy lực/khí nén. | 3 chấu tự định tâm, 4 chấu độc lập, thủy lực, khí nén |
| 4 | Bàn trượt | Di chuyển dao cụ theo trục X, Z để tạo hình dáng chi tiết | Chuyển động chính xác, mượt, chịu tải tốt | Bàn trượt chính (Z), bàn trượt ngang (X), vitme bi, dẫn hướng | Được truyền động bởi động cơ servo qua vitme bi, chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến bàn trượt. | – |
| 5 | Đài dao (Turret) | Gá dao cụ, xoay chọn dao tự động, giảm thời gian thay dao | Chứa 8-12 dao hoặc hơn, xoay dao nhanh, chính xác | Gồm turret và bộ dao cụ (dao tiện, dao cắt rãnh, dao tiện lỗ, mũi khoan, mũi taro,..) | Được truyền động bằng servo motor hoặc thủy lực để xoay vị trí dao. | Turret ngang, đứng; Turret điện, thủy lực |
| 6 | Động cơ Servo & Hệ thống truyền động (Servo Motors & Drive System) | Điều khiển chính xác vị trí và tốc độ bàn trượt, turret và các bộ phận chuyển động khác. | Phản hồi vòng kín, độ phân giải cao, phản ứng nhanh | Mỗi trục (X, Z) thường có một động cơ servo kết hợp với vitme bi. Hệ thống đo lường (Encoder) gắn trong servo hoặc trên trục để phản hồi vị trí, giúp CNC điều khiển chính xác đến từng phần nghìn mm. | Servo motor truyền động đến vitme bi, biến chuyển động quay thành tịnh tiến; phối hợp với encoder để điều chỉnh chính xác. | – |
| 7 | Hệ điều khiển CNC | “Bộ não” của máy, đọc chương trình NC (mã G-code, M-code), xử lý và gửi lệnh đến các động cơ, trục chính, hệ thống thủy lực, bôi trơn…. | Tích hợp màn hình, bàn phím, bộ nhớ, bù sai số, quản lý offset dao,.. hoạt động giao tiếp giữa người và máy. | Mô-đun xử lý trung tâm, thiết bị nhập xuất, phần mềm điều khiển, kết nối mạng
Màn hình hiển thị, bảng điều khiển (Control Panel), các nút chức năng, cổng giao tiếp. |
Truyền động gián tiếp qua tín hiệu điều khiển động cơ (servo, spindle), không truyền động cơ khí, mà qua tín hiệu điện. | Theo hãng: Fanuc, Siemens, Mitsubishi… |
| 8 | Hệ thống thủy lực/khí nén | Đóng/mở mâm cặp, thay dao, kẹp chặt linh kiện phụ | Áp suất chính xác, đóng/mở nhanh, độ tin cậy cao | Máy bơm thủy lực, van điều khiển, xi lanh thủy lực. Nếu dùng khí nén, có máy nén khí, van, xi lanh khí. | Truyền động bằng áp suất chất lỏng hoặc khí nén, cung cấp lực tác động đến mâm cặp, turret… | – |
| 9 | Hệ thống bôi trơn | Hỗ trợ đóng/mở mâm cặp, thay dao tự động, nâng/hạ lunette (ụ động), phanh trục chính… | Tự động bơm dầu định kỳ với lượng chính xác. | Bơm dầu tự động, ống dẫn dầu, van tiết lưu, phân phối dầu đến vị trí cần thiết | Truyền động bằng bơm dầu (động cơ nhỏ), dầu chảy theo ống đến các điểm cần bôi trơn; không tạo chuyển động cho chi tiết máy. | – |
| 10 | Hệ thống làm mát, tưới nguội (Coolant System) | Phun dung dịch làm mát vào vùng cắt, giảm nhiệt, bôi trơn và cuốn trôi phoi, cải thiện chất lượng bề mặt và tuổi thọ dao. | Bơm coolant, bình chứa, ống dẫn, vòi phun điều chỉnh hướng | Bơm, bình chứa coolant, vòi phun điều chỉnh, hệ thống lọc phoi. | Bơm coolant truyền động cho chất lỏng, cung cấp dòng chảy dung dịch làm mát đến vùng cắt, không truyền động cho chi tiết. | – |
| 11 | Hệ thống thu hồi phoi | Thu gom và vận chuyển phoi ra ngoài, giữ khu vực gia công sạch sẽ. | Hoạt động liên tục, giảm thời gian dừng máy | Băng tải xích, vít xoắn hoặc tấm gạt, động cơ kéo băng tải | Được truyền động bởi động cơ điện, giúp băng tải di chuyển và mang phoi ra ngoài. | – |
| 12 | Hệ thống đo lường & kiểm soát | Đo dao, xác định gốc tọa độ, kiểm tra kích thước phôi, hỗ trợ bù dao, kiểm soát chất lượng | Nâng cao tính tự động, độ chính xác, giảm phế phẩm | Cảm biến đo dao, cảm biến đo phôi, các thiết bị giám sát rung, nhiệt độ | – |
3. Nguyên lý hoạt động của máy tiện
Sau cấu tạo máy tiện CNC, tiếp theo cùng tìm hiểu tổng quan về nguyên lý hoạt động của máy tiện CNC:
Lập trình và nạp chương trình gia công (G-code):
- Người vận hành hoặc kỹ sư lập trình tạo ra chương trình gia công (G-code) dựa trên bản vẽ kỹ thuật của chi tiết cần tiện.
- Chương trình này bao gồm thông tin về các nguyên công tiện (tiện ngoài, tiện trong, cắt rãnh, taro, khoan…), toạ độ, chiều sâu cắt, lượng ăn dao, tốc độ cắt, bù dao và thứ tự thực hiện.
- Chương trình được nạp vào bộ điều khiển CNC của máy.
Hệ điều khiển CNC đọc và xử lý dữ liệu:
- Bộ điều khiển CNC (Controller) đọc các dòng lệnh G-code tuần tự, giải mã và chuyển thành các tín hiệu điều khiển.
- Các tín hiệu này bao gồm tín hiệu điều khiển động cơ trục chính, động cơ servo điều khiển bàn trượt (trục X, Z), turret xoay dao, hệ thống thủy lực/khí nén đóng mở mâm cặp…
Chuẩn bị phôi và kẹp phôi:
- Phôi được gá chắc chắn vào mâm cặp trên trục chính.
- Mâm cặp thường đóng/mở bằng thủy lực hoặc khí nén, được bộ điều khiển CNC và hệ thủy lực/khí nén hỗ trợ, đảm bảo kẹp phôi an toàn, chính xác.
Quay trục chính và di chuyển dao theo chương trình:
- Động cơ trục chính khởi động, quay phôi với tốc độ cài đặt trong chương trình.
- Động cơ servo kết hợp với vitme bi di chuyển đài dao đến vị trí chính xác. Turret xoay chọn dao cụ phù hợp.
- Dao cụ tiếp xúc phôi theo quỹ đạo đã được lập trình, cắt bỏ lớp vật liệu để tạo hình chi tiết.
- Mỗi chuyển động của dao theo các trục X (tiến ngang) và Z (tiến dọc) được đo lường và điều chỉnh liên tục nhờ encoder (cảm biến vị trí), đảm bảo vị trí dao luôn chính xác với sai số rất nhỏ.
Điều chỉnh tốc độ và lượng ăn dao tự động:
- Trong quá trình tiện, CNC tự động điều chỉnh tốc độ trục chính (S) và lượng ăn dao (F) theo các thông số lập trình, đảm bảo chất lượng bề mặt và thời gian gia công tối ưu.
- Nếu chương trình yêu cầu, máy CNC có thể tự động thay đổi tốc độ cắt, độ sâu cắt giữa các bước gia công để đạt kết quả tối ưu.
Hệ thống làm mát, bôi trơn và thu phoi:
- Khi dao cắt vào phôi, ma sát sinh nhiệt và phoi kim loại. Hệ thống tưới nguội phun chất làm mát, giảm nhiệt độ vùng cắt, cải thiện chất lượng bề mặt và tuổi thọ dao.
- Hệ thống bôi trơn cung cấp dầu định kỳ cho các bề mặt trượt, vitme bi để giảm ma sát.
- Hệ thống thu hồi phoi (băng tải phoi) hoạt động liên tục, giữ vùng gia công sạch sẽ.
Kiểm soát, bù trừ và tự động hóa liên tục:
- Nếu máy được trang bị thiết bị đo dao hoặc cảm biến kiểm tra phôi, nó có thể tự động bù dao, điều chỉnh gốc tọa độ hoặc kiểm tra kích thước chi tiết ngay trong quá trình gia công, giảm sai số và phế phẩm.
- Hệ CNC ghi nhận và phản hồi liên tục, nếu phát hiện sai lệch hoặc sự cố (như dao mòn, phôi lệch), có thể dừng hoặc điều chỉnh quá trình kịp thời.
Kết thúc chu trình gia công:
- Sau khi hoàn tất các bước gia công theo chương trình, trục chính dừng, mâm cặp nới lỏng để tháo phôi.
- Chi tiết hoàn thiện đạt kích thước và độ chính xác như yêu cầu bản vẽ.
4. Phân loại máy tiện theo cấu tạo
Phân loại theo cấu tạo máy tiện CNC có thể bao gồm một số loại phổ biến như:
| STT | Loại máy tiện CNC | Đặc điểm | Ưu điểm | Ứng dụng |
| 1 | Máy tiện CNC ngang (Horizontal) | Trục chính nằm ngang, phôi kẹp trên mâm cặp hoặc giữa mâm và ụ động | Thiết kế phổ biến, dễ vận hành, phù hợp nhiều dạng phôi | Gia công chi tiết dạng trục, ống, bạc, bánh xe… |
| 2 | Máy tiện CNC đứng (Vertical) | Trục chính theo phương đứng, phôi kẹp trên bàn quay ngang | Dễ gia công chi tiết lớn, nặng, đường kính lớn hơn chiều dài | Chi tiết kích thước lớn trong công nghiệp nặng (bánh răng lớn, bạc đỡ) |
| 3 | Máy tiện CNC đa trục (≥2 trục) | Có nhiều turret, nhiều trục chính hoặc phụ | Gia công phức tạp, nhiều nguyên công trong một lần gá | Sản xuất hàng loạt chi tiết phức tạp, giảm thời gian chu kỳ |
| 4 | Máy tiện CNC hai trục chính | Có hai trục chính, trục chính phụ có thể gia công mặt thứ hai | Hoàn thiện chi tiết trong một lần gá, giảm thời gian sản xuất | Chi tiết cần gia công cả hai đầu mà không cần chuyển máy |
| 5 | Máy tiện CNC tích hợp phay – tiện | Tích hợp thực hiện tiện và phay trên cùng máy | Gia công đa dạng, giảm gá đặt, tăng độ chính xác | Chi tiết phức tạp, nhiều bề mặt, cần nhiều nguyên công tiện và phay |
5. Những bộ phận được gia công bằng máy tiện CNC
Máy tiện CNC có khả năng gia công đa dạng các chi tiết dạng trụ, trụ bậc, côn, hoặc có mặt xoay phức tạp. Dưới đây là một số loại sản phẩm điển hình:
| STT | Loại chi tiết | Ví dụ cụ thể | Đặc điểm gia công |
| 1 | Chi tiết dạng trục | Trục truyền động, trục cam, trục bơm, trục hộp số, trục động cơ. | Các trục này thường có nhiều bậc đường kính, rãnh then, lỗ, côn, và đòi hỏi độ chính xác cao. |
| 2 | Bạc, ống, vòng | Các loại ống, bạc lót, vòng bi, vòng giảm chấn, vòng đệm. | Gia công lỗ trong, tiện mặt ngoài với sai số nhỏ, nhẵn bóng bề mặt. |
| 3 | Bánh xe, puly, bạc đỡ | Bánh xe, puly có rãnh đai, bạc đỡ trục trong nhiều ngành công nghiệp. | Tạo rãnh đai, tiện mặt phẳng, đường kính lớn, đảm bảo độ chính xác và cân bằng động.
Yêu cầu độ đồng tâm, bề mặt mịn, cân bằng động tốt. |
| 4 | Nắp, bích, mặt bích | Mặt bích cho đường ống, phụ kiện trong các hệ thống cơ khí, thiết bị công nghiệp. | Gia công mặt phẳng, lỗ tâm, rãnh O-ring, tiện ren nếu cần, yêu cầu độ kín khít và chính xác cao. |
| 5 | Chi tiết côn, ren | Trục côn, đầu côn của dụng cụ cắt, chi tiết ren ngoài hoặc ren trong. | Gia công ren trên máy tiện CNC đảm bảo bước ren chính xác, độ chính xác cao và ổn định. |
| 6 | Chi tiết tích hợp nhiều nguyên công | Gia công các bề mặt phẳng, rãnh then hoa, lỗ vuông, lỗ hình dáng đặc biệt, các mặt nghiêng, ngách phức tạp. | Kết hợp tiện – phay, gia công phức tạp trên một máy, giảm số lần gá, tăng độ chính xác tổng thể.
Thành phẩm có dạng hình học phức tạp, giảm số lần gá phôi và chuỗi công đoạn. |
| 7 | Phụ tùng công nghiệp đa dạng | Bulông, đai ốc, trục van, ti pittông, chi tiết xy-lanh, chốt, trục bơm xăng, thiết bị y tế có hình trụ nhỏ, cọc, đầu dò… | Đáp ứng yêu cầu nghiêm ngặt về độ chính xác, hoàn thiện bề mặt, tốc độ sản xuất, đa dạng vật liệu (thép, hợp kim, nhựa kỹ thuật…) |
Với những thông tin DN Solutions gửi đến về cấu tạo máy tiện CNC, phân loại, ứng dụng,… của máy tiện CNC trên đây, chúc bạn có những thông tin hữu ích. Hẹn gặp lại trong những bài chia sẻ tiếp theo.
