Trong thế giới của cơ khí chế tạo, máy tiện kim loại là một trong những công cụ có khả năng tạo ra vô số chi tiết với độ chính xác cao. Để hiểu cách máy tiện hoạt động và tại sao nó lại có thể tạo ra các hình dạng phức tạp, chúng ta cần tìm hiểu về các trục của máy tiện. Đây không chỉ là những đường thẳng hay điểm quay, mà là hệ thống định vị không gian, quyết định mọi chuyển động và khả năng gia công của máy.
Nội dung bài viết
Trục máy tiện là gì?
Trong cơ khí chế tạo, trục máy tiện là các phương hoặc hướng chuyển động cho phép máy tiện thực hiện quá trình gia công vật liệu. Chúng là những yếu tố cơ bản nhất định hình khả năng, độ chính xác và sự linh hoạt của máy.
Có 2 loại trục cần phân biệt trên máy tiện:
1/ Các Trục Tọa Độ: Đây là các trục dùng để điều khiển chuyển động tịnh tiến hoặc quay của dao cắt máy tiện hoặc phôi theo một hệ tọa độ (X, Y, Z) và các trục quay (A, B, C).
– Trục Z (Trục song song với tâm quay của phôi): Điều khiển chuyển động của dao cắt dọc theo chiều dài của phôi.
+ Thực hiện các nguyên công như tiện ngoài, tiện trong, cắt đứt.
– Trục X (Trục vuông góc với tâm quay của phôi): Điều khiển chuyển động của dao cắt vuông góc với phôi.
+ Thực hiện các nguyên công tiện mặt đầu, tiện ngoài (theo đường kính), tiện trong (mở rộng lỗ).
– Trục C (Trục quay của phôi): Cho phép định vị hoặc quay phôi theo góc độ chính xác.
+ Thực hiện các nguyên công phay, khoan, taro ngoại tâm (không đồng trục với tâm quay), tạo các hình dạng không tròn xoay.
Ngoài ra, trên máy tiện CNC có thể có thêm các trục khác:
– Trục Y (Trục tịnh tiến vuông góc với cả X và Z): Giúp thực hiện các nguyên công phay phức tạp hơn như phay rãnh nghiêng.
– Trục A/B (Trục quay của dao): Định hướng dao ở nhiều góc độ khác nhau để gia công các bề mặt phức tạp hoặc phay 5 trục.
>>> Xem thêm máy tiện hiện đại:
- Máy Tiện Đứng CNC VT320 – VT400 – VT600
- Máy Tiện Phay CNC TMC40V, TMC400Y
- Máy Tiện Ngang CNC Cỡ Lớn ATB300E, ATB500, ATB600E
- Máy Tiện Mini CNC SUPER SP28
2/ Trục Chính Máy Tiện (Spindle): Đây là bộ phận quay chính của máy tiện, nơi phôi gia công được gá kẹp và được truyền chuyển động quay.
– Trục chính cung cấp chuyển động cắt chính cho toàn bộ quá trình gia công tiện.
+ Khi phôi quay và dao di chuyển (nhờ các trục X, Z), vật liệu sẽ được cắt gọt.
– Cấu tạo: Gồm thân trục, hệ thống ổ trục, cơ cấu gá kẹp phôi, hệ thống truyền động từ động cơ và hệ thống bôi trơn/làm mát.
– Tầm quan trọng: Độ chính xác quay của trục chính ảnh hưởng trực tiếp đến độ tròn, độ đồng tâm và chất lượng bề mặt của chi tiết gia công.
+ Công suất và tốc độ quay của trục chính quyết định khả năng cắt vật liệu và năng suất của máy.
Trục chính của máy tiện (Spindle)
Trục chính máy tiện (Spindle) – Hay trục C là bộ phận quay chính của máy tiện, nơi phôi gia công được gá kẹp thông qua mâm cặp và được chuyển động quay liên tục.
– Vai trò: Cung cấp chuyển động cắt chính.
+ Mọi hoạt động cắt gọt (tiện ngoài, tiện trong, cắt đứt, khoan tâm…) đều diễn ra khi phôi quay trên trục chính.
– Tầm quan trọng trong gia công chính xác:
+ Mọi sai số quay của trục chính sẽ trực tiếp ảnh hưởng đến độ tròn, độ đồng tâm, độ trụ và chất lượng bề mặt của chi tiết gia công.
+ Tốc độ quay và công suất trục chính là yếu tố quyết định hiệu quả, năng suất gia công.
+ Một trục chính mạnh mẽ cho phép gia công nhiều loại vật liệu khác nhau: nhôm, đồng. thép hợp kim, titan.
Cấu tạo của trục chính
Trục chính của máy tiện sẽ có cấu tạo cơ bản như sau:
1/ Thân trục (Spindle Shaft): Thường là thép hợp kim có độ cứng cao, chịu mài mòn và được nhiệt luyện.
+ Phải cực kỳ cứng vững để chịu được lực cắt và momen xoắn lớn trong quá trình gia công.
+ Được gia công với độ chính xác cao để đảm bảo độ đồng tâm và độ đảo (run-out) thấp nhất.
2/ Hệ thống ổ trục (Spindle Bearings): Đỡ trục chính, giảm ma sát, hấp thụ lực từ quá trình cắt và đảm bảo độ chính xác quay.
+ Thường sử dụng vòng bi côn hoặc vòng bi chặn chính xác cao.
+ Được thiết kế đặc biệt cho ứng dụng tốc độ cao và tải trọng lớn.
3/ Cơ cấu gá kẹp phôi:
+ Mâm cặp (Chuck): dùng để kẹp chặt phôi.
+ Tâm chống tâm (Centers): Dùng để đỡ và gá các phôi dài.
+ Cặp kẹp đàn hồi: Thích hợp cho phôi nhỏ, yêu cầu độ đồng tâm cao.
+ Hệ thống kẹp: Thủy lực hoặc khí nén.
4/ Hệ thống truyền động trục chính: Cung cấp năng lượng quay.
+ Có thể là động cơ AC (xoay chiều) hoặc DC (một chiều).
+ Động cơ servo cho phép điều khiển tốc độ và momen xoắn chính xác.
5/ Các loại truyền động:
– Truyền động đai (Belt-driven): Động cơ truyền lực qua puli và dây đai.
+ Ưu điểm: êm, dễ bảo trì, chi phí thấp.
+ Nhược điểm: có thể trượt đai ở tải lớn, tốc độ tăng tốc/giảm tốc chậm hơn.
– Truyền động bánh răng (Gear-driven): Động cơ truyền lực qua hộp số bánh răng.
+ Ưu điểm: mô-men xoắn lớn, phù hợp gia công nặng.
+ Nhược điểm: ồn hơn, phức tạp hơn, tốc độ giới hạn bởi số cấp bánh răng.
– Truyền động trực tiếp (Direct-drive): Động cơ được kết nối trực tiếp với trục chính.
+ Ưu điểm: tốc độ cao, độ chính xác cao, ít rung động, tăng/giảm tốc nhanh, ít bảo trì.
+ Nhược điểm: chi phí cao, mô-men xoắn ở tốc độ thấp có thể hạn chế.
– Trục điện (Built-in Spindle/Motorized Spindle): Động cơ được tích hợp ngay bên trong trục chính.
+ Ưu điểm: tốc độ cực cao, độ chính xác tuyệt đối, nhỏ gọn, ít tiếng ồn.
+ Nhược điểm: chi phí rất cao, phức tạp khi sửa chữa.
6/ Hệ thống bôi trơn và làm mát:
+ Bôi trơn: Cung cấp dầu bôi trơn cho các ổ trục để giảm ma sát, mài mòn và sinh nhiệt.
+ Có thể là bôi trơn mỡ hoặc bôi trơn dầu tuần hoàn.
+ Làm mát: Giữ nhiệt độ trục chính ổn định để tránh giãn nở nhiệt gây sai số, đặc biệt quan trọng trên các trục chính tốc độ cao.
+ Có thể dùng hệ thống làm mát bằng nước hoặc khí.
Các thông số quan trọng của trục chính
1/ Tốc độ quay (Spindle Speed – RPM):
– Phạm vi tốc độ: Tối thiểu và tối đa (vòng/phút).
– Tầm quan trọng: Ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ cắt, chất lượng bề mặt và tuổi thọ dao.
>>> Xem thêm: Các loại cán dao máy tiện hay sử dụng
2/ Công suất động cơ trục chính (Spindle Motor Power – kW/HP):
– Mô-men xoắn: Khả năng cung cấp lực quay để cắt gọt.
– Tầm quan trọng: Quyết định khả năng gia công vật liệu cứng, cắt với chiều sâu lớn.
3/ Độ chính xác quay (Run-out / TIR – Total Indicated Runout):
– Định nghĩa: Độ lệch tâm của trục chính khi quay so với trục lý tưởng.
– Tầm quan trọng: Độ đảo càng nhỏ, độ tròn, độ đồng tâm và chất lượng bề mặt của chi tiết gia công càng cao.
4/ Đường kính lỗ trục chính (Spindle Bore Diameter):
– Tầm quan trọng: Quyết định đường kính lớn nhất của thanh vật liệu có thể đưa qua trục chính để gia công (đặc biệt khi gia công từ vật liệu thanh).
5/ Kiểu côn trục chính (Spindle Taper):
– Tiêu chuẩn: Các tiêu chuẩn quốc tế (ví dụ: A2-5, A2-6, A2-8) để lắp mâm cặp, collet chuck hoặc các đồ gá khác.
– Tầm quan trọng: Đảm bảo độ cứng vững, khả năng định vị chính xác của đồ gá và dụng cụ.
Các trục tọa độ trên máy tiện
Máy tiện thường sử dụng hệ tọa độ Descartes với các trục máy tiện cơ bản, đóng vai trò nền tảng cho mọi chuyển động gia công.
Trục Z máy tiện
Trục Z là trục song song với tâm quay của phôi. Đây là phương mà bàn xe dao di chuyển dọc theo chiều dài của phôi.
– Chức năng: Điều khiển chiều dài gia công, thực hiện các nguyên công như tiện ngoài, tiện trong, cắt đứt chi tiết.
+ Nó quyết định hành trình tiến dao dọc và độ sâu cắt theo chiều dọc.
– Vị trí: Cụm bàn trượt (bàn xe dao) di chuyển trên sống trượt của thân máy theo phương Z.
– Đặc điểm: Thường có hành trình di chuyển lớn nhất trong các trục tịnh tiến trên máy tiện.
Trục X máy tiện
Trục X là trục vuông góc với tâm quay của phôi và song song với mặt phẳng gá dao.
– Chức năng: Điều khiển đường kính gia công, thực hiện các nguyên công như tiện mặt đầu, tiện ngoài, tiện trong.
+ Nó quyết định chiều sâu cắt theo bán kính và đường kính cuối cùng của chi tiết.
– Vị trí: Bàn trượt ngang mang dao di chuyển vuông góc với trục chính.
– Đặc điểm: Khoảng dịch chuyển của trục X thường bằng hoặc lớn hơn bán kính gia công tối đa của máy.
Trục Y máy tiện
Trục Y là trục tịnh tiến vuông góc với cả trục X và trục Z.
– Chức năng: Cho phép thực hiện các nguyên công phay và khoan phức tạp hơn mà không cần thay đổi gá đặt chi tiết.
+ Điều này đặc biệt hữu ích cho các chi tiết có hình dạng phi đối xứng, cần phay rãnh nghiêng, hoặc khoan các lỗ không nằm trên mặt phẳng XZ.
– Vị trí: Thường là chuyển động của cụm đầu dao phay/khoan gắn trên ổ dao.
– Đặc điểm: Hành trình của trục Y thường ngắn hơn so với X và Z.
>>> Xem thêm: Báo giá máy tiện CNC 3 trục
Trục A/B máy tiện
Trục A và Trục B là các trục quay của cụm đầu dao hoặc đài dao máy tiện, cho phép định hướng dao ở các góc độ khác nhau.
– Chức năng:
+ Trục B: Quay xung quanh trục Y, cho phép nghiêng đầu dao để gia công các bề mặt phức tạp, tiện côn linh hoạt mà không cần dao định hình, hoặc phay các mặt nghiêng.
+ Trục A: Quay xung quanh trục X (ít phổ biến hơn trên máy tiện).
– Vị trí: Cụm đầu dao hoặc ổ dao có khả năng xoay.
– Đặc điểm: Sự hiện diện của các trục này biến máy tiện thành một trung tâm gia công đa trục, có khả năng thực hiện các chi tiết phức tạp, đòi hỏi gia công 5 trục hoặc hơn.
>>> Xem thêm: Báo giá máy tiện CNC 4 trục
>>> Xem thêm: Báo giá máy tiện CNC 5 trục
Tầm quan trọng của các trục máy tiện
1/ Xác định khả năng gia công:
– Số lượng và loại trục quyết định độ phức tạp của chi tiết mà máy có thể gia công.
+ Một máy tiện 2 trục cơ bản chỉ có thể tiện các chi tiết tròn xoay đơn giản.
+ Trong khi một máy tiện 5 trục có thể chế tạo các chi tiết phức tạp như cánh quạt turbine.
2/ Độ chính xác: Độ chính xác của từng trục ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bề mặt và dung sai kích thước của sản phẩm cuối cùng.
– Sai số nhỏ trên trục có thể dẫn đến sai số lớn trên chi tiết.
3/ Năng suất: Máy có nhiều trục và khả năng kết hợp chuyển động trục linh hoạt thường có năng suất cao hơn đáng kể.
– Điều này là do chúng giảm thiểu thời gian gá đặt lại chi tiết và cho phép hoàn thành một chi tiết phức tạp chỉ trong một lần gá.
4/ Tự động hóa (trên máy CNC):
– Trên máy CNC, các trục được điều khiển bởi hệ thống điều khiển số thông qua các động cơ servo.
– Điều này cho phép tự động hóa hoàn toàn quá trình gia công theo một chương trình đã lập trình sẵn, mang lại sự nhất quán và hiệu quả cao.
>>> Xem thêm: Máy tiện cấp phôi tự động
Các trục máy tiện từ trục chính quay phôi đến các trục tọa độ định hướng dao cắt, đều là những thành tố không thể tách rời, tạo nên khả năng và độ chính xác của mọi chiếc máy tiện. Hãy liên hệ ngay tới VNTECH để được tư vấn chi tiết về giải pháp cấp phôi tự động cho máy tiện phù hợp nhất với doanh nghiệp của ban.
VNTECH - Đơn vị cung cấp máy móc gia công cơ khí chính hãng, uy tín, đa dạng về chủng loại, đáp ứng mọi nhu cầu sản xuất. Để được tư vấn chi tiết và nhận báo giá tốt nhất, quý khách vui lòng liên hệ theo thông tin bên dưới.
________________
THÔNG TIN LIÊN HỆ
- Địa chỉ văn phòng:
- Địa chỉ Hà Nội: NO-05A23 Khu TĐC Giang Biên, Ngõ 1 Nguyễn Khắc Viện, Giang Biên, Long Biên, Hà Nội
- Chi Nhánh Đà Nẵng: Lô 11, Khu A4, Nguyễn Sinh Sắc, Hoà Minh, Liên Chiểu, Đà Nẵng
- Chi Nhánh HCM: 43 Đường N2, KP Thống Nhất, Dĩ An, Bình Dương
- SĐT: 0984.537.333
- Email: sale@vntechcnc.vn
- Facebook: https://www.facebook.com/vntechcnc
- Website: https://thietbivntech.vn
