Máy tiện cam là gì? Nguyên lý, cấu tạo và ứng dụng

Ra đời vào cuối thế kỷ 19, đầu thế kỷ 20, máy tiện cam là một trong những dạng máy tiện kim loại tự động hóa đầu tiên, tiền thân của máy tiện NC/CNC sau này. Chúng từng rất phổ biến trong sản xuất hàng loạt các chi tiết tiêu chuẩn như: vít, bu lông, phụ tùng nhỏ.

Trong bài viết này, VNTECH sẽ chia sẻ tới các bạn toàn bộ thông tin về máy tiện cam: cấu tạo, nguyên lý, ưu điểm, ứng dụng,…

Nội dung bài viết

1 Máy tiện cam là gì?
2 Cấu tạo của máy tiện cam
3 Nguyên lý hoạt động của máy tiện cam
4 Ưu điểm và hạn chế của máy tiện cam
5 Ứng dụng của máy tiện cam

Máy tiện cam là gì?

Máy tiện cam (Cam Lathe) là một loại máy tiện tự động đặc biệt, trong đó các chuyển động của dao cắt, mâm cặp và các bộ phận khác được điều khiển bằng hình dạng của các cam (cơ cấu cam).

Khác với máy tiện CNC hiện đại điều khiển bằng máy tính, máy tiện cam sử dụng các chi tiết cơ khí có biên dạng đặc biệt (gọi là cam). Khi trục cam quay, các cam này sẽ tác động lên con lăn hoặc cần đẩy, tạo ra những chuyển động tịnh tiến hoặc dao động chính xác, từ đó điều khiển toàn bộ quá trình gia công.

Máy tiện cam được thiết kế để sản xuất hàng loạt các chi tiết nhỏ, giống hệt nhau với tốc độ cực cao và độ chính xác lặp lại. Nó từng là giải pháp tự động hóa chủ yếu cho sản xuất quy mô lớn trước khi công nghệ điều khiển số bằng máy tính (CNC) trở nên phổ biến.

Cấu tạo của máy tiện cam

Máy tiện cam là một loại máy tiện tự động đặc biệt. Dưới đây là các bộ phận chính tạo nên cấu tạo của một chiếc máy tiện cam:

Hệ thống cơ khí chính

1/ Thân máy (Machine Bed): Là phần nền tảng vững chắc của máy.

– Thường được đúc từ gang để chịu tải trọng và hấp thụ rung động.

2/ Trục chính (Spindle) và Hộp trục chính (Headstock):

– Trục chính: Nơi phôi được kẹp và quay tròn.

– Hộp trục chính: Chứa trục chính và hệ thống truyền động để cung cấp chuyển động quay cho phôi.

Một số máy cam hiện đại hơn có thể có trục chính phụ (sub-spindle) để gia công mặt sau của chi tiết.

3/ Bàn xe dao (Carriage) / Bàn trượt dao (Tool Slides):

– Là các bàn trượt mang theo dụng cụ cắt (dao tiện, mũi khoan, dao phay).

– Chúng di chuyển theo các phương khác nhau (ngang, dọc) để thực hiện quá trình cắt gọt.

4/ Hệ thống cấp phôi tự động: Đây là một phần thiết yếu của máy tiện cam.

– Thường là bộ cấp phôi thanh (Bar Feeder).

– Có nhiệm vụ tự động cung cấp thanh phôi dài vào trục chính một cách liên tục và không ngừng nghỉ.

Hệ thống Cam

1/ Trục Cam chính (Cam Shaft): Là một trục quay dài, đóng vai trò điều phối trung tâm cho toàn bộ hoạt động của máy.

– Trên trục này gắn nhiều cam khác nhau.

2/ Các Cam (Cams): Là các chi tiết cơ khí có biên dạng (profile) đặc biệt, được thiết kế và gia công chính xác.

– Khi trục cam chính quay, cam sẽ tác động lên các con lăn hoặc cần đẩy.

– Mỗi cam được thiết kế để điều khiển một chức năng hoặc một chuyển động cụ thể của máy, ví dụ:

+ Cam tiến dao trục X: Điều khiển chuyển động ngang của dao.

+ Cam tiến dao trục Z: Điều khiển chuyển động dọc của dao.

+ Cam đóng/mở mâm cặp: Điều khiển việc kẹp và nhả phôi.

+ Cam thay dao: Điều khiển cơ cấu thay đổi dụng cụ.

+ Cam cắt đứt: Điều khiển dao cắt rời chi tiết sau khi hoàn thành.

3/ Con lăn / Cần đẩy (Followers / Push Rods):

– Các con lăn hoặc cần đẩy này tiếp xúc trực tiếp với biên dạng của cam.

– Khi cam quay, hình dạng của biên dạng cam sẽ làm cho con lăn/cần đẩy di chuyển tịnh tiến hoặc dao động.

4/ Hệ thống lò xo và đòn bẩy:

– Đảm bảo con lăn/cần đẩy luôn tiếp xúc chặt chẽ với biên dạng cam trong suốt quá trình quay.

– Truyền lực và chuyển động từ cam đến các bộ phận được điều khiển (ví dụ: bàn trượt dao, cơ cấu kẹp).

Hệ thống dụng cụ cắt

1/ Ụ dao / Đài dao (Tool Post / Turret): Nơi gắn các dao cắt.

– Tùy thuộc vào thiết kế của máy, có thể là các khối dao riêng biệt hoặc một tháp dao nhiều vị trí.

2/ Dụng cụ chuyên biệt:

– Máy tiện cam sử dụng nhiều loại dao khác nhau như dao cắt đứt, dao tiện phá, dao tiện tinh, mũi khoan và dao ta-rô,…

– Phù hợp với các nguyên công được điều khiển bởi cam.

Nguyên lý hoạt động của máy tiện cam

Nguyên lý hoạt động của máy tiện cam dựa trên sự đồng bộ hóa chuyển động thông qua trục cam:

1. Lập trình và Thiết lập: Máy tiện cam không lập trình bằng G-code/M-code như máy CNC.

– Sau khi cam được chế tạo, chúng sẽ được lắp đặt chính xác lên trục cam chính của máy.

– Cuối cùng là căn chỉnh vị trí các dao cắt và các bộ phận chấp hành để phù hợp với cam.

2. Chu trình tự động:

– Trục cam chính quay liên tục: Sau khi thiết lập, trục cam chính sẽ quay liên tục với một tốc độ xác định.

– Cam điều khiển chuyển động: Khi trục cam quay, các cam trên đó sẽ tác động lên các con lăn/cần đẩy tương ứng.

– Truyền động: Chuyển động của con lăn/cần đẩy này sẽ được truyền đến các bàn trượt dao (X, Z), cơ cấu đóng/mở kẹp phôi, cơ cấu cắt đứt và cơ cấu thay dao (nếu có).

– Tính đồng bộ: Toàn bộ quá trình diễn ra một cách tự động và tuần hoàn. Một vòng quay hoàn chỉnh của trục cam chính tương ứng với việc hoàn thành một chi tiết gia công.

3. Tính đồng bộ:

– Tất cả các chuyển động của dao, phôi và các chức năng phụ trợ đều được đồng bộ hóa hoàn hảo và không đổi thông qua trục cam chính.

Ưu điểm và hạn chế của máy tiện cam

Máy tiện cam có những ưu điểm đặc trưng cho sản xuất hàng loạt nhưng cũng có những hạn chế đáng kể so với công nghệ hiện đại:

1. Ưu điểm:

– Tốc độ sản xuất cực cao, đặc biệt hiệu quả cho sản xuất hàng loạt lớn các chi tiết giống nhau.

– Độ chính xác lặp lại cao, đảm bảo tính đồng nhất cực cao giữa các sản phẩm.

– Các cơ cấu điều khiển bằng cam và cần đẩy thường rất cứng vững, cho phép thực hiện các nguyên công cắt gọt mạnh.

– Khi đã thiết lập, người vận hành chỉ cần nạp phôi (hoặc giám sát hệ thống cấp phôi) và máy sẽ chạy liên tục.

>>> Xem thêm: Báo Giá Máy tiện cấp phôi tự động

2. Hạn chế:

– Thiếu linh hoạt: Việc thay đổi sản phẩm đòi hỏi phải thiết kế, gia công và thay thế các cam mới.

=> Rất tốn kém và mất thời gian. Không phù hợp cho sản xuất đa dạng.

– Quá trình thiết kế và chế tạo cam phức tạp, đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về cơ khí.

– Không kinh tế cho sản xuất đơn chiếc, số lượng ít hoặc trung bình do chi phí thiết kế và chế tạo cam lớn.

– Hạn chế về biên dạng gia công và các đường cong tự do so với máy CNC hiện đại.

– Một số máy cam có thể tạo ra độ ồn và rung động lớn hơn do tính chất của cơ cấu cam và cần đẩy.

– Khó tích hợp tự động hóa với các hệ thống điều khiển thông minh hay robot.

Ứng dụng của máy tiện cam

Máy tiện cam từng là trụ cột của ngành sản xuất tự động hàng loạt nhưng hiện nay vị trí này đã được thay thế phần lớn bởi máy tiện CNC:

– Sản xuất hàng loạt lớn (Mass Production):

+ Công nghiệp ô tô: Gia công các chi tiết tiêu chuẩn như bu lông, ốc vít, chốt, ống lót, chi tiết bơm, kim phun.

+ Công nghiệp điện tử: Các chi tiết kết nối nhỏ, chân cắm.

+ Sản xuất thiết bị gia dụng: Các bộ phận kim loại nhỏ với số lượng cực lớn.

+ Sản xuất linh kiện tiêu chuẩn: Vít, đai ốc, vòng đệm, trục nhỏ.

– Lĩnh vực sản xuất đồng hồ và thiết bị chính xác với độ lặp lại cao (nhưng không phải là độ phức tạp hình học như máy tiện đùn CNC hiện đại).

Ngày nay, máy tiện cam đã được thay thế phần lớn bởi máy tiện phay CNC do tính linh hoạt, khả năng gia công phức tạp của CNC. Liên hệ ngay tới VNTECH để được tư vấn chi tiết về giải pháp cấp phôi tự động cho máy tiện, máy phay phù hợp nhất với doanh nghiệp của bạn.

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.