Tìm Hiểu Cấu Tạo Máy Tiện CNC (Chi tiết nhất)

Máy tiện CNC – một trong những loại máy công cụ quan trọng nhất trong ngành gia công cơ khí chính xác hiện đại. Việc hiểu rõ cấu tạo máy tiện CNC sẽ giúp chúng ta nắm bắt được cách nó vận hành, lý do tại sao nó lại đạt được độ chính xác và năng suất cao đến vậy.

Trong bài viết này, VNTECH sẽ cùng các bạn đi tìm hiểu về cấu tạo máy tiện CNC chi tiết nhất.

Nội dung bài viết

1 Cấu tạo thân máy tiện CNC
2 Cấu tạo hệ thống trục chính (Spindle System)
3 Cấu tạo hệ thống bàn trượt máy tiện
4 Cấu tạo hệ thống truyền động trục
5 Cấu tạo hệ thống gá dao (Tooling System)
6 Cấu tạo hệ thống điều khiển CNC
7 Các hệ thống phụ trợ khác

Cấu tạo thân máy tiện CNC

1/ Thân máy tiện CNC là bệ đỡ chính và kiên cố nhất của toàn bộ máy tiện CNC.

– Được đúc từ gang cao cấp hoặc chế tạo từ thép hàn đặc biệt.

– Được xử lý nhiệt kỹ lưỡng để tăng cường độ cứng vững, ổn định kích thước và khả năng hấp thụ rung động trong quá trình gia công.

>>> Xem thêm máy tiện CNC 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/ Thân máy được thiết kế đa dạng:

– Dạng nghiêng (slant bed): giúp dễ dàng thoát phoi và dung dịch làm mát.

– Dạng phẳng (flat bed) trên các máy lớn cần sự vững chắc tối đa.

3/ Trên thân máy là các sống trượt (guideways):

– Bề mặt được gia công với độ chính xác siêu cao.

– Có vai trò như đường ray dẫn hướng cho các bộ phận chuyển động.

– Các loại bàn trượt máy tiện:

+ Phổ biến nhất là sống trượt hộp (Box Ways): Mang lại độ cứng vững và khả năng chịu tải nặng xuất sắc, phù hợp cho cắt thô.

+ Sống trượt thanh (Linear Guideways/Ball Rail): sử dụng các viên bi để giảm ma sát tối đa, cho phép tốc độ di chuyển cao, độ chính xác định vị vượt trội và độ nhạy tốt hơn.

Cấu tạo hệ thống trục chính (Spindle System)

Hệ thống trục chính của máy tiện CNC chịu trách nhiệm quay phôi với tốc độ và lực cần thiết.

1/ Đầu máy tiện (Headstock) là khối cố định nằm ở phía bên trái của thân máy.

– Nó là nơi chứa toàn bộ cơ cấu của trục chính và hệ thống truyền động, đảm bảo sự cứng vững và ổn định cho chuyển động quay của phôi.

2/ Trục Chính (Spindle) là trục quay rỗng, được chế tạo từ thép hợp kim chất lượng cao, trải qua quá trình tôi cứng và mài chính xác.

– Là bộ phận trực tiếp kẹp chặt phôi và truyền chuyển động quay từ động cơ.

– Đầu trục chính thường có dạng côn tiêu chuẩn để dễ dàng lắp các loại mâm cặp hoặc collet.

>>> Xem thêm: Tìm hiểu thêm các loại trục máy tiện

3/ Mâm Cặp (Chuck) / Collet: Thiết bị dùng để gá kẹp chặt phôi trong quá trình gia công.

– Trên máy CNC, mâm cặp thủy lực/khí nén rất phổ biến vì chúng cho phép kẹp/nhả phôi nhanh chóng, cung cấp lực kẹp ổn định và có thể điều chỉnh linh hoạt.

– Collet được dùng cho các phôi nhỏ, đảm bảo độ đồng tâm cao.

4/ Động Cơ Trục Chính (Spindle Motor)

Hầu hết máy tiện CNC sử dụng động cơ servo.

=> Điều này cho phép điều khiển tốc độ quay của trục chính một cách vô cấp (liên tục) với độ chính xác cao và cung cấp mô-men xoắn mạnh mẽ.

5/ Hệ Thống Truyền Động Trục Chính

– Truyền động dây đai (Belt Drive): Động cơ truyền lực quay đến trục chính thông qua hệ thống dây đai và puli.

=> Vận hành êm ái, giúp giảm rung động từ động cơ truyền tới trục chính.

– Truyền động trực tiếp (Direct Drive): Động cơ được gắn trực tiếp vào trục chính.

=> Phương pháp này loại bỏ tổn hao năng lượng do ma sát của các bộ phận truyền động, tăng độ cứng vững và khả năng đáp ứng của trục chính.

– Trục điện (Motorized Spindle/Built-in Spindle): Là công nghệ tiên tiến nhất, động cơ được tích hợp ngay bên trong trục chính, tạo thành một khối liền mạch.

=> Mang lại khả năng đạt tốc độ quay cực cao, độ chính xác gần như tuyệt đối và giảm thiểu rung động, tiếng ồn.

6/ Bộ Mã Hóa Trục Chính (Spindle Encoder): Cảm biến gắn trên trục chính hoặc động cơ.

Nó liên tục gửi thông tin phản hồi về vị trí góc và tốc độ quay thực tế của trục chính về bộ điều khiển CNC.

– Trên các máy tiện CNC hiện đại có khả năng phay.

– Kích hoạt Trục C (C-axis), cho phép điều khiển định vị góc chính xác của phôi để thực hiện các nguyên công phay, khoan ngoại tâm.

Cấu tạo hệ thống bàn trượt máy tiện

Hệ thống bàn trượt máy tiện là nơi dao cắt được gá và di chuyển chính xác theo các phương cần thiết.

1/ Bàn Trượt Dọc (Z-axis Slide / Longitudinal Slide)

– Đây là bàn trượt lớn nhất, trượt dọc theo sống trượt của thân máy, song song với trục chính.

– Nó tạo ra chuyển động tiến dao theo trục Z, quyết định chiều dài gia công của chi tiết.

2/ Bàn Trượt Ngang (X-axis Slide / Cross Slide)

– Bàn trượt ngang nằm phía trên bàn trượt dọc, di chuyển vuông góc với trục chính.

– Nó tạo ra chuyển động tiến dao theo trục X, quyết định đường kính gia công của chi tiết.

3/ Bàn Trượt Y (Y-axis Slide): Đây là một trục phụ trợ quan trọng trên các máy tiện phay (Milling-Turn Centers).

– Trục Y trượt vuông góc với cả trục X và Z, cho phép dao di chuyển lệch tâm so với trục quay của phôi.

– Điều này là cần thiết để thực hiện các nguyên công phay, khoan phức tạp trên mặt trụ/mặt phẳng của chi tiết mà không cần phải gá đặt lại.

Cấu tạo hệ thống truyền động trục

1/ Vít Me Bi (Ball Screw) – thành phần cốt lõi trong hệ thống truyền động của các trục tịnh tiến.

– Khi vít me quay, các viên bi này lăn trong rãnh ren, biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của bàn trượt.

– Vít me bi tạo ra ma sát cực thấp và gần như loại bỏ hoàn toàn độ rơ (backlash).

=> Đảm bảo độ chính xác định vị và độ lặp lại cao.

2/ Động Cơ Servo Trục: Mỗi trục (X, Z, Y…) được điều khiển bởi một động cơ servo riêng biệt.

– Đây là loại động cơ điện chuyên dụng.

– Có khả năng điều khiển vị trí, tốc độ và mô-men xoắn một cách chính xác tuyệt đối theo lệnh từ bộ điều khiển CNC.

3/ Bộ Mã Hóa Trục: Gắn trên mỗi động cơ servo hoặc trực tiếp trên vít me bi.

– Các bộ mã hóa liên tục gửi tín hiệu phản hồi về vị trí thực tế của bàn trượt về bộ điều khiển CNC.

– Hệ thống này tạo thành một vòng lặp điều khiển kín (closed-loop control).

– Bộ điều khiển so sánh vị trí thực tế với vị trí mong muốn và điều chỉnh tức thì mọi sai lệch, đảm bảo độ chính xác định vị tối đa.

Cấu tạo hệ thống gá dao (Tooling System)

Hệ thống gá dao là nơi dao cắt được kẹp và được chọn tự động trong quá trình gia công.

1/ Ổ Dao Tự Động (Tool Turret) là một tháp tròn với nhiều vị trí (8, 10, 12 hoặc hơn) để gá các loại dao tiện CNC khác nhau.

– Tự động xoay và thay đổi dao theo chương trình gia công.

=> Giúp giảm đáng kể thời gian dừng máy và tăng năng suất.

– Đài dao máy tiện có thể là:

+ Ổ dao tĩnh (Static Turret): Chỉ gá các dao tiện cố định.

+ Ổ dao quay: Gá các dụng cụ quay (dao phay, mũi khoan, mũi taro). Cho phép máy tiện thực hiện các nguyên công phay, khoan, taro trên chi tiết mà không cần phải tháo chi tiết ra khỏi mâm cặp.

2/ Các Loại Dao Cắt (Cutting Tools)

Máy tiện CNC sử dụng đa dạng các loại dao cắt như: dao tiện ngoài, dao tiện lỗ, dao tiện ren, dao cắt đứt, mũi khoan, mũi taro.

– Đối với máy có ổ quay dao thì có thêm các loại dao phay, mũi khoan/taro chuyên dụng.

+ Các dao này thường được làm từ các vật liệu tiên tiến như: hợp kim cứng (carbide), thép gió (HSS), gốm, CBN, PCD.

+ Chịu được tốc độ cắt cao và gia công vật liệu cứng.

>>> Xem thêm: Phân loại cán dao máy tiện thông dụng

Cấu tạo hệ thống điều khiển CNC

Đây là bộ phận cực kỳ quan trọng của máy tiện CNC, chịu trách nhiệm điều phối mọi hoạt động.

1/ Bộ Điều Khiển CNC (CNC Controller) là một hệ thống máy tính công nghiệp chuyên dụng, bao gồm bộ vi xử lý mạnh mẽ, bộ nhớ lớn và các giao diện vào/ra.

– Chức năng chính của nó là:

+ Đọc và giải mã chương trình gia công (G-code, M-code).

+ Tính toán quỹ đạo chuyển động chính xác cho từng trục.

+ Gửi tín hiệu điều khiển đến các động cơ servo và các bộ phận khác của máy.

+ Xử lý tín hiệu phản hồi từ các encoder để đảm bảo độ chính xác.

+ Quản lý các chức năng phụ trợ như hệ thống làm mát, thay dao tự động.

2/ Bảng Điều Khiển (Control Panel) là giao diện trực quan giữa người vận hành và máy.

Bảng điều khiển gồm màn hình hiển thị cảm ứng, bàn phím số và chữ, cùng các nút chức năng để:

– Nhập và chỉnh sửa chương trình gia công.

– Giám sát quá trình gia công theo thời gian thực.

– Điều chỉnh các thông số vận hành.

– Khởi động/dừng máy.

– Xem các thông báo lỗi và chẩn đoán sự cố.

3/ Phần Mềm Điều Khiển (Control Software) là phần mềm chạy trên bộ điều khiển CNC.

– Cung cấp giao diện người dùng.

– Trình biên dịch G-code, khả năng mô phỏng gia công.

– Quản lý dữ liệu công cụ và các chức năng chẩn đoán lỗi.

Các hệ thống phụ trợ khác

Ngoài các bộ phận cốt lõi, cấu tạo máy tiện CNC còn có nhiều hệ thống phụ trợ quan trọng:

1/ Hệ Thống Làm Mát (Coolant System): Nó phun dung dịch làm mát vào vùng cắt để giảm nhiệt độ phát sinh do ma sát, bôi trơn quá trình cắt và cuốn trôi phoi kim loại.

– Gồm bơm, vòi phun, bể chứa và hệ thống lọc.

2/ Hệ Thống Tháo Phoi Tự Động (Chip Conveyor): giữ cho máy sạch sẽ, an toàn và giảm thiểu sự can thiệp của người vận hành.

– Trên các máy CNC hiện đại, băng tải hoặc vít xoắn tự động được sử dụng để thu gom và vận chuyển phoi kim loại ra khỏi khu vực gia công.

>>> Xem thêm: Báo giá máy tiện cấp phôi tự động

3/ Hệ Thống Bôi Trơn Tự Động (Automatic Lubrication System)

– Là hệ thống tự động bơm dầu bôi trơn đến các sống trượt, vít me bi và các bộ phận chuyển động khác theo định kỳ.

=> Điều này đảm bảo hoạt động trơn tru, giảm ma sát, mài mòn và kéo dài tuổi thọ của các chi tiết máy chính xác.

4/ Hệ Thống Thủy Lực/Khí Nén

– Cung cấp áp lực cho các cơ cấu hoạt động bằng thủy lực hoặc khí nén như: mâm cặp (kẹp/nhả phôi), ụ động (di chuyển tự động), ổ dao tự động và các cơ cấu kẹp/truyền động khác.

5/ Hệ Thống An Toàn: Bao gồm các cảm biến, công tắc hành trình, khóa liên động cửa bảo vệ, nút dừng khẩn cấp (E-stop) và các rào chắn an toàn.

Với cấu tạo phức tạp, máy tiện CNC không chỉ là một công cụ gia công mà còn là một biểu tượng của sự tiến bộ công nghệ trong sản xuất, cho phép tạo ra những chi tiết phức tạp với độ chính xác vượt trội và năng suất cao, đáp ứng nhu cầu khắt khe của các ngành công nghiệp hiện đại.

Hãy liên hệ ngay tới VNTECH để được tư vấn chi tiết về giải pháp cấp phôi tự động cho máy tiện hiện đại.

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.