Tiện CNC Là Gì? Tìm Hiểu Về Công Nghệ Tiện CNC Hiện Đại

Trong thế giới sản xuất hiện đại, máy tiện CNC có thể tạo ra những chiếc ốc vít nhỏ li ti đến các chi tiết phức tạp của động cơ máy bay. Công nghệ tiện CNC biến ý tưởng thiết kế thành sản phẩm thực tế với độ tin cậy cao nhất. Đây không chỉ là việc tự động hóa một cỗ máy, mà là một cuộc cách mạng trong cách chúng ta chế tạo mọi thứ.

Trong bài viết này, VNTECH sẽ chia sẻ tới các bạn toàn bộ thông tin về công nghệ tiện CNC trong sản xuất hiện đại.

Nội dung bài viết

1 Tiện CNC là gì?
2 So sánh tiện CNC với tiện truyền thống
3 Cấu tạo của máy tiện CNC
4 Nguyên lý hoạt động của máy tiện CNC
5 Phân loại máy tiện CNC theo số trục
6 Ưu điểm nổi bật của công nghệ tiện CNC
7 Ứng dụng của máy tiện CNC

Tiện CNC là gì?

Tiện CNC là một quá trình gia công cắt gọt kim loại được điều khiển bằng máy tính theo các quỹ đạo được lập trình sẵn. Đây là bước phát triển vượt bậc từ các máy tiện thủ công và tự động trước đây, mang lại khả năng tái tạo sản phẩm đồng nhất với độ chính xác micron.

Thuật ngữ CNC là viết tắt của “Computer Numerical Control”, có nghĩa là điều khiển bằng máy tính. Mục tiêu cuối cùng của công nghệ CNC là tối ưu hóa công việc, giúp giảm thiểu thời gian, chi phí và nhân công trong quá trình sản xuất.

So sánh tiện CNC với tiện truyền thống

Sự khác biệt cơ bản giữa tiện CNC và máy tiện NC truyền thống là:

Phương pháp điều khiển

– Tiện truyền thống (Thủ công):

+ Điều khiển thủ công: Người vận hành trực tiếp điều khiển các tay quay để di chuyển dao và điều chỉnh tốc độ quay của phôi.

+ Mọi thao tác đều dựa vào kỹ năng, kinh nghiệm và sự khéo léo của người thợ.

+ Chất lượng sản phẩm phụ thuộc rất lớn vào tay nghề của người thợ.

+ Sai số do yếu tố con người là không tránh khỏi.

– Tiện CNC:

+ Điều khiển tự động bằng máy tính: chuyển động của dao cắt, tốc độ trục chính, thay dao và các chức năng khác.

+ Máy tính thực thi các lệnh với độ chính xác tuyệt đối, đảm bảo mỗi chi tiết sản xuất ra đều giống hệt nhau.

Độ chính xác và dung sai

– Tiện truyền thống:

+ Mức độ chính xác bị giới hạn bởi khả năng quan sát và điều chỉnh của người thợ.

+ Thông thường đạt độ chính xác ở mức phần trăm milimet.

+ Chi tiết thường có dung sai rộng hơn do sai số tích lũy trong quá trình thao tác.

– Tiện CNC:

+ Độ chính xác vượt trội: Có thể đạt được độ chính xác đến hàng micron (phần nghìn milimet).

+ Dung sai chặt chẽ: Đảm bảo các chi tiết có dung sai cực kỳ hẹp, đáp ứng yêu cầu của các ngành công nghiệp đòi hỏi độ chính xác cao như hàng không vũ trụ, y tế.

Khả năng gia công chi tiết phức tạp

– Tiện truyền thống:

+ Chủ yếu gia công các chi tiết có hình dạng tròn xoay đơn giản hoặc các chi tiết có mặt côn, ren thẳng.

+ Gia công các chi tiết phức tạp đòi hỏi gá đặt lại nhiều lần hoặc dùng các dụng cụ chuyên biệt rất khó khăn.

– Tiện CNC:

+ Có thể tạo ra các hình dạng phức tạp, các bề mặt tự do, lỗ lệch tâm, rãnh phay.

+ Hoặc các chi tiết kết hợp cả tiện và phay chỉ trong một lần gá đặt.

Năng suất và hiệu quả

– Tiện truyền thống:

+ Tốc độ gia công chậm hơn, thời gian thiết lập và thao tác thủ công lâu hơn.

=> Dẫn đến năng suất không cao, đặc biệt khi sản xuất hàng loạt.

– Tiện CNC:

+ Tốc độ cắt gọt và chạy dao nhanh, thời gian thay dao tự động, giảm thời gian gá đặt.

+ Máy có thể hoạt động liên tục trong thời gian dài mà không cần can thiệp nhiều.

+ Lý tưởng cho việc sản xuất số lượng lớn chi tiết với độ đồng nhất cao.

Chi phí và vận hành

– Tiện truyền thống:

+ Chi phí đầu tư ban đầu thấp: Giá thành máy rẻ hơn.

+ Chi phí vận hành: Đòi hỏi người thợ có tay nghề cao, chi phí lao động có thể cao hơn khi sản xuất số lượng lớn hoặc yêu cầu độ chính xác cao.

– Tiện CNC:

+ Chi phí đầu tư ban đầu cao: Giá thành máy lớn hơn đáng kể.

+ Giảm chi phí lao động trên mỗi sản phẩm do năng suất cao và tự động hóa.

+ Chi phí bảo trì có thể phức tạp hơn.

Khả năng tự động hóa và tích hợp

– Tiện truyền thống:

+ Tự động hóa hạn chế: Không thể tích hợp vào các hệ thống tự động hóa lớn.

– Tiện CNC:

+ Khả năng tự động hóa cao: Dễ dàng tích hợp với robot cấp phôi, băng tải, hệ thống đo lường tự động.

+ Tạo thành dây chuyền sản xuất hoàn toàn tự động (Smart Factory).

Cấu tạo của máy tiện CNC

Để hiểu rõ hơn về cách máy tiện CNC hoạt động, chúng ta cần nhìn vào cấu tạo của nó:

1/ Thân máy (Machine Bed): Thường được đúc từ gang để giảm rung động và đảm bảo độ cứng vững.

– Thân máy có thể có dạng băng phẳng (flat bed) hoặc băng nghiêng (slant bed).

– Với băng nghiêng thường giúp thoát phoi tốt hơn và tăng độ cứng vững.

2/ Trục chính (Spindle): Được kẹp chặt bằng mâm cặp (chuck) hoặc ống kẹp (collet) và quay với tốc độ cao.

– Trục chính được dẫn động bởi động cơ servo (dẫn động đai hoặc trực tiếp), cung cấp sức mạnh và sự ổn định cho quá trình cắt.

3/ Bàn trượt (Slides): Các bộ phận di chuyển linh hoạt, mang theo dụng cụ cắt:

– Trục X: Điều khiển dao di chuyển theo phương vuông góc với tâm phôi, quyết định đường kính gia công.

– Trục Z: Điều khiển dao di chuyển song song với tâm phôi, xác định chiều dài gia công.

– Trục Y (trên máy đa trục): Cho phép dao di chuyển lệch tâm so với trục quay của phôi, mở rộng khả năng phay, khoan các lỗ không nằm trên tâm.

4/ Tháp dao (Turret) / Bàn dao (Tool Post): Nơi gắn và chứa nhiều dụng cụ cắt khác nhau.

– Tháp dao có thể xoay tự động để thay dao nhanh chóng (thường từ 8 đến 12 vị trí hoặc hơn).

5/ Ụ động (Tailstock – tùy chọn):

– Cung cấp điểm tựa cho phôi dài, giúp tăng độ cứng vững và ngăn ngừa rung động trong quá trình gia công.

6/ Bộ điều khiển CNC (CNC Controller):

– Đọc các lệnh G-code và M-code từ chương trình.

– Sau đó chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện tử để điều khiển các bộ phận cơ khí.

7/ Động cơ Servo và Driver:

– Các động cơ chuyên dụng cung cấp lực và điều khiển chuyển động cực kỳ chính xác cho từng trục.

8/ Hệ thống phản hồi (Encoders/Resolvers):

– Cảm biến liên tục gửi thông tin về vị trí thực tế của các trục về bộ điều khiển.

=> Đảm bảo máy luôn hoạt động đúng theo lập trình (hệ thống điều khiển vòng kín).

9/ Bảng điều khiển và giao diện người dùng (HMI):

– Cho phép người vận hành tương tác với máy, nhập chương trình, giám sát các thông số và tình trạng gia công.

Nguyên lý hoạt động của máy tiện CNC

Quá trình gia công trên máy tiện CNC diễn ra theo một trình tự logic:

1/ Lập trình: Kỹ sư lập trình sử dụng phần mềm CAM (Computer-Aided Manufacturing) hoặc viết tay các mã G-code và M-code.

– G-code mô tả các chuyển động của dao (như đường chạy dao, tốc độ cắt, bước tiến dao).

– M-code điều khiển các chức năng phụ trợ (như thay dao, bật/tắt dung dịch làm mát).

2/ Truyền chương trình: Mã G-code được nạp vào bộ điều khiển CNC của máy.

3/ Thực thi: Bộ điều khiển đọc và diễn giải từng lệnh, sau đó gửi tín hiệu điện đến các động cơ servo.

4/ Gia công: Các động cơ servo di chuyển các trục (X, Z, Y) một cách đồng bộ và chính xác.

– Trục chính quay phôi và dao cắt sẽ bóc tách vật liệu theo quỹ đạo đã lập trình.

– Tạo ra hình dạng chi tiết mong muốn.

5/ Phản hồi và điều chỉnh: Hệ thống phản hồi liên tục gửi dữ liệu vị trí thực tế của các trục về bộ điều khiển.

– Nếu có bất kỳ sai lệch nào, bộ điều khiển sẽ tự động điều chỉnh để đảm bảo độ chính xác theo chương trình.

Phân loại máy tiện CNC theo số trục

Máy tiện CNC được phân loại chủ yếu dựa trên số lượng trục chuyển động. Số lượng trục này quyết định khả năng gia công, độ phức tạp của chi tiết mà máy có thể tạo ra.

1/ Máy tiện CNC 2 trục (X, Z): Đây là cấu hình cơ bản nhất của máy tiện CNC.

– Máy gồm 2 trục chính:

+ Trục X: Điều khiển chuyển động xuyên tâm của dao (vào/ra khỏi tâm phôi), xác định đường kính gia công.

+ Trục Z: Điều khiển chuyển động dọc theo chiều dài của phôi, xác định chiều dài gia công.

– Ứng dụng: Tạo ra các chi tiết có hình dạng tròn xoay cơ bản như trục trơn, ống lót, tiện ren ngoài/trong, cắt rãnh tròn, tiện côn đơn giản.

2/ Máy tiện CNC 3 trục (X, Z, C)

– Bổ sung thêm Trục C cho phép trục chính (phôi) không chỉ quay liên tục mà còn có thể được định vị chính xác và quay theo các góc độ cụ thể.

– Ứng dụng: Máy có thể thực hiện các nguyên công phay, khoan, hoặc ta-rô các lỗ hoặc rãnh không nằm trên tâm đối xứng của chi tiết.

=> Điều này mở rộng đáng kể khả năng gia công, biến máy tiện thành một trung tâm gia công đa năng hơn.

3/ Máy tiện CNC 4 trục (X, Z, C, Y)

– Thêm Trục Y, cho phép dụng cụ cắt di chuyển vuông góc với mặt phẳng XZ (tức là di chuyển lên/xuống so với đường tâm của phôi).

– Ứng dụng:

+ Nâng cao khả năng gia công phức tạp.

+ Với trục Y, máy có thể thực hiện các nguyên công phay mặt phẳng, rãnh, lỗ lệch tâm với độ chính xác cao mà không cần phải tháo phôi sang máy phay riêng.

=> Điều này giúp giảm đáng kể thời gian gia công và chi phí cho các bước phụ.

4/ Máy tiện CNC 5 trục trở lên: Đây là các hệ thống máy tiện phức tạp nhất, thường được gọi là máy tiện phay CNC (Turn-Mill Machining Center).

Bổ sung:

+ Trục B: Cho phép đầu dao hoặc ụ phay nghiêng một góc, mở rộng khả năng gia công các bề mặt cong phức tạp hoặc các chi tiết có góc nghiêng.

+ Có thể có nhiều trục chính (ví dụ: trục chính phụ – sub-spindle) để gia công đồng thời hoặc chuyển phôi giữa hai đầu.

+ Có thể có nhiều tháp dao hoạt động độc lập hoặc đồng thời.

– Ứng dụng:

+ Gia công các chi tiết cực kỳ phức tạp trong ngành hàng không vũ trụ, y tế.

+ Gia công đồng thời 2 đầu chi tiết, sản xuất hàng loạt với thời gian chu kỳ cực ngắn và độ chính xác tối đa.

Mỗi loại máy tiện CNC với số trục khác nhau sẽ phù hợp với các yêu cầu sản xuất và độ phức tạp chi tiết khác nhau, từ gia công cơ bản đến những tác vụ tinh vi nhất.

Ưu điểm nổi bật của công nghệ tiện CNC

Công nghệ tiện CNC đã cách mạng hóa ngành sản xuất nhờ những ưu điểm vượt trội:

– Độ chính xác cao: Đảm bảo sản phẩm có dung sai chặt chẽ và chất lượng bề mặt vượt trội.

– Khả năng tự động hóa, tốc độ cắt, chạy dao nhanh, giảm thời gian thiết lập và thay đổi sản phẩm, giúp tăng đáng kể sản lượng.

– Dễ dàng thay đổi sản phẩm bằng cách thay đổi chương trình, phù hợp cho cả sản xuất hàng loạt và sản xuất đa dạng chủng loại.

– Tạo ra các hình dạng và chi tiết mà phương pháp gia công thủ công không thể hoặc rất khó thực hiện.

– Tự động hóa và độ chính xác giúp giảm sự phụ thuộc vào kỹ năng thủ công, giảm tỷ lệ sản phẩm lỗi.

– An toàn lao động: Giảm thiểu sự tương tác trực tiếp của người vận hành với khu vực cắt gọt nguy hiểm.

Ứng dụng của máy tiện CNC

Máy tiện CNC là công cụ không thể thiếu trong hầu hết các ngành công nghiệp chế tạo:

– Ngành ô tô: Sản xuất trục khuỷu, trục cam, bánh răng, chi tiết hộp số, pít-tông và các bộ phận quan trọng khác.

– Hàng không vũ trụ: Chế tạo các chi tiết động cơ phản lực, khung máy bay, linh kiện thủy lực yêu cầu độ chính xác và độ bền cực cao.

– Ngành y tế: Sản xuất dụng cụ phẫu thuật, thiết bị cấy ghép (như xương, răng nhân tạo) với yêu cầu về vật liệu và độ chính xác khắt khe.

– Ngành năng lượng: Chế tạo các bộ phận cho tuabin (điện gió, thủy điện), van cho ngành dầu khí.

– Điện tử: Sản xuất linh kiện kết nối, vỏ bọc nhỏ, chi tiết máy ảnh, quang học.

– Chế tạo khuôn mẫu và công cụ: Gia công các chi tiết khuôn tròn xoay, đồ gá, jig, và các dụng cụ chuyên dụng.

Công nghệ tiện CNC đã và đang tiếp tục là động lực chính thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất, mang lại những giải pháp gia công tối ưu cho mọi thách thức. Hãy liên hệ ngay tới VNTECH để được tư vấn giải pháp cấp phôi tự động phù hợp nhất với doanh nghiệp.

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.