Máy Tiện Chép Hình Là Gì? Tìm hiểu Nguyên lý, Ưu điểm & Ứng dụng

Máy tiện chép hình là một loại máy tiện cơ khí chuyên dụng, được thiết kế để sao chép hình dạng của một chi tiết mẫu lên phôi gia công. Máy tiện chép hình hoạt động dựa trên nguyên lý cơ khí, cho phép tái tạo lại các biên dạng phức tạp trên nhiều chi tiết một cách nhanh chóng và chính xác mà không cần sự điều khiển thủ công liên tục của người thợ.

Nội dung bài viết

1 Máy tiện chép hình là gì?
2 So sánh máy tiện chép hình với máy tiện CNC
3 Nguyên lý hoạt động của máy tiện chép hình
4 Cấu tạo cơ bản của máy tiện chép hình
5 Ưu điểm và hạn chế của máy tiện chép hình
6 Ứng dụng của máy tiện chép hình

Máy tiện chép hình là gì?

Máy tiện chép hình (Copying Lathe / Duplicating Lathe / Tracer Lathe) là một loại máy tiện cơ khí chuyên biệt, sử dụng một đầu dò cơ khí để theo dõi biên dạng của một chi tiết mẫu hoặc dưỡng. Chuyển động của đầu dò sau đó sẽ được truyền đến dao cắt để sao chép hình dạng đó lên phôi gia công.

Phát triển từ thời kỳ đầu của tự động hóa cơ khí, trước sự ra đời của công nghệ tiện CNC, máy tiện chép hình từng là một giải pháp quan trọng cho việc sản xuất hàng loạt các chi tiết có biên dạng phức tạp trong giai đoạn đó. Ngày nay, dù đã bị thay thế phần lớn bởi máy tiện CNC do tính linh hoạt và khả năng lập trình, máy tiện chép hình vẫn là một dấu ấn quan trọng trong lịch sử ngành gia công.

So sánh máy tiện chép hình với máy tiện CNC

Máy tiện chép hình và máy tiện CNC đại diện cho hai giai đoạn công nghệ khác nhau trong lịch sử gia công kim loại, với những điểm khác biệt cốt lõi về nguyên lý điều khiển, khả năng và ứng dụng.

Đặc điểm	Máy tiện chép hình	Máy tiện CNC
Phương thức điều khiển	Cơ khí, sao chép mẫu vật lý	Tự động bằng chương trình máy tính
Lập trình	Tạo mẫu vật lý	Viết mã chương trình
Độ chính xác	Tốt (lặp lại), nhưng giới hạn bởi mẫu	Vượt trội, lặp lại tuyệt đối
Khả năng gia công phức tạp	Biên dạng 2D theo mẫu, hạn chế 3D	Rất cao, đa trục, các hình dạng phức tạp/3D
Tính linh hoạt	Thấp (tốn kém thay đổi mẫu)	Rất cao (dễ dàng thay đổi chương trình)
Năng suất	Cao (cho hàng loạt mẫu cố định)	Rất cao (cho đa dạng sản phẩm, tự động hóa)
Chi phí đầu tư ban đầu	Thấp hơn	Cao hơn
Ứng dụng chính	SX hàng loạt biên dạng cố định, cũ	SX đa dạng, hàng loạt, yêu cầu chính xác cao
Vị thế hiện nay	Ít dùng, chủ yếu lịch sử/chuyên biệt	Tiêu chuẩn công nghiệp, phổ biến rộng rãi

>>> Xem thêm máy tiện CNC:

Máy Tiện Đứng CNC VT320 – VT400 – VT600
Máy Tiện Phay CNC TMC40V, TMC400Y
Máy Tiện Ngang CNC Cỡ Lớn ATB300E, ATB500, ATB600E
Máy Phay Tiện CNC SL450-MT, SL580-MT
Máy Tiện Mini SUPER SP28

Nguyên lý hoạt động của máy tiện chép hình

Nguyên lý hoạt động của máy tiện chép hình dựa trên quá trình sao chép cơ học của một mẫu vật lý:

A. Chuẩn bị:

– Gá đặt phôi vào mâm cặp hoặc ống kẹp trên trục chính.

– Gá đặt dao tiện vào ụ dao và căn chỉnh vị trí.

– Gá đặt chi tiết mẫu hoặc dưỡng vào vị trí cố định đã định trên máy.

B. Quá trình sao chép:

– Đầu dò được đặt tiếp xúc với điểm bắt đầu của biên dạng mẫu.

– Máy bắt đầu quay phôi.

– Đầu dò di chuyển dọc theo biên dạng mẫu (thường là theo trục Z hoặc theo một đường chéo).

– Hệ thống truyền động chép hình sẽ nhận biết sự thay đổi vị trí của đầu dò khi nó trượt trên bề mặt mẫu.

– Hệ thống này sẽ điều khiển dao cắt di chuyển đồng bộ, tái tạo chính xác biên dạng mẫu lên phôi đang quay.

– Quá trình tiếp diễn cho đến khi toàn bộ biên dạng được sao chép xong trên phôi.

Cấu tạo cơ bản của máy tiện chép hình

Máy tiện chép hình được xây dựng trên nền tảng của một máy tiện cơ khí thông thường, nhưng có thêm một hệ thống chép hình chuyên biệt để thực hiện chức năng sao chép. Dưới đây là các bộ phận chính tạo nên cấu tạo của nó:

1/ Các bộ phận chính của máy tiện: Đây là các thành phần cơ khí cơ bản mà máy tiện chép hình thừa hưởng từ máy tiện truyền thống:

– Thân máy (Machine Bed): Là phần khung chịu lực chính, đảm bảo độ cứng vững và ổn định cho toàn bộ máy.

– Hộp trục chính (Headstock) và Trục chính (Spindle): Nơi kẹp và quay phôi trong quá trình gia công.

– Bàn xe dao máy tiện (Carriage): Bộ phận di động trượt dọc theo băng máy, mang theo dao cắt. Trên máy tiện chép hình, bàn xe dao vẫn có các bàn trượt dọc (trục Z) và bàn trượt ngang (trục X) cơ bản.

– Đài dao (Tool Post): Nơi gá đặt dụng cụ cắt (dao tiện).

– Ụ động (Tailstock): Để chống tâm phôi dài hoặc gá dụng cụ khoan.

>>> Xem thêm: Các loại dao cắt máy tiện cnc

2/ Hệ thống chép hình: Đây là hệ thống đặc trưng, biến một máy tiện thông thường thành máy tiện chép hình:

A. Mẫu chép (Master Piece / Template): Đây là bản gốc vật lý của chi tiết cần sao chép.

– Nó có thể là một chi tiết mẫu đã được gia công trước đó hoặc một dưỡng được làm riêng với biên dạng mong muốn.

– Mẫu chép được gá cố định trên máy, thường song song với phôi gia công, và không quay.

B. Đầu dò / Kim chép hình (Tracer Head / Stylus):

– Nhiệm vụ tiếp xúc trực tiếp và di chuyển theo biên dạng của mẫu chép.

– Đầu dò được thiết kế để rất nhạy cảm với sự thay đổi biên dạng trên mẫu.

C. Hệ thống truyền động chép hình (Tracing System): Đây là cơ cấu trung gian phức tạp, có nhiệm vụ biến đổi chuyển động của đầu dò thành chuyển động tương ứng của dao cắt.

– Hệ thống này có thể hoạt động dựa trên các nguyên lý khác nhau:

+ Cơ khí: Sử dụng đòn bẩy, cam, hoặc các liên kết cơ khí để truyền chuyển động.

+ Thủy lực: Sử dụng áp suất chất lỏng để truyền lực và điều khiển chuyển động của dao. Khi đầu dò di chuyển, nó thay đổi áp suất thủy lực, từ đó điều khiển xi-lanh di chuyển dao cắt.

+ Điện-thủy lực: Kết hợp cảm biến điện với hệ thống thủy lực để tăng độ nhạy và chính xác.

– Hệ thống này đảm bảo dao cắt di chuyển đồng bộ và chính xác với đầu dò.

D. Cơ cấu dịch chuyển (Feed Mechanism):

– Trong quá trình chép hình, đầu dò và dao cắt sẽ di chuyển đồng thời theo một phương cố định (thường là dọc trục Z) để quét toàn bộ biên dạng của mẫu.

– Điều này đảm bảo rằng dao có thể sao chép toàn bộ chiều dài của hình dạng mong muốn.

Cấu tạo của máy tiện chép hình là sự kết hợp giữa khung máy tiện cơ bản và một hệ thống sao chép thông minh, giúp tự động hóa việc tạo ra các hình dạng phức tạp từ một mẫu vật lý.

Ưu điểm và hạn chế của máy tiện chép hình

Máy tiện chép hình từng là một giải pháp quan trọng cho sản xuất hàng loạt các chi tiết phức tạp, nhưng cũng có những hạn chế cố hữu:

1. Ưu điểm:

– Sao chép nhanh chóng, thích hợp cho việc sản xuất hàng loạt các chi tiết giống nhau.

– Đảm bảo tính đồng nhất giữa các chi tiết được sản xuất từ cùng một mẫu.

– Người thợ không cần phải có kỹ năng cao trong việc tiện các biên dạng phức tạp.

– Giảm đáng kể thời gian gia công so với tiện thủ công cho các chi tiết có hình dạng phức tạp lặp lại.

2. Hạn chế:

– Thiếu linh hoạt, mỗi hình dạng chi tiết khác nhau đòi hỏi một mẫu chép riêng biệt.

=> Tốn kém và mất thời gian.

– Việc thay đổi hoặc chỉnh sửa biên dạng của chi tiết đòi hỏi phải thay đổi hoặc gia công lại mẫu chép, rất bất tiện.

– Có giới hạn về độ phức tạp của biên dạng có thể sao chép, không thể xử lý các hình dạng 3D tự do phức tạp.

– Chủ yếu phù hợp với vật liệu dễ gia công.

– Hệ thống chép hình có thể phức tạp và đòi hỏi bảo trì định kỳ.

– Đã bị thay thế phần lớn bởi máy tiện CNC (đặc biệt là máy tiện CNC 3, 4, 5 trục) do khả năng lập trình linh hoạt, gia công đa dạng hình dạng mà không cần mẫu vật lý, và hiệu quả cao hơn.

>>> Xem thêm máy tiện khác:

Máy Tiện CNC 3 Trục TN500, TN600, TN700, TN800
Máy Tiện CNC 4 Trục DT350E, DT400E, DT500E
Máy Tiện CNC 5 Trục SA45-VS

Ứng dụng của máy tiện chép hình

Máy tiện chép hình từng là trụ cột trong sản xuất các chi tiết có biên dạng lặp lại, nhưng ngày nay vị trí này đã thay đổi:

– Sản xuất hàng loạt nhỏ/vừa các chi tiết có biên dạng tiêu chuẩn.

Ví dụ: Trục khuỷu đơn giản, trục cam, chi tiết có đường cong liên tục.

– Công nghiệp ô tô: Từng được dùng để sản xuất các bộ phận động cơ lặp lại.

– Sản xuất công cụ và khuôn mẫu: Để tạo các chi tiết dao cắt định hình hoặc lòng khuôn đơn giản.

– Đào tạo và nghiên cứu: Trong các cơ sở giáo dục để giảng dạy về nguyên lý tự động hóa cơ khí và lịch sử phát triển của máy công cụ.

Ngày nay, máy tiện chép hình chỉ còn được sử dụng trong một số ứng dụng rất chuyên biệt, nơi chi phí đầu tư cho CNC là không cần thiết hoặc không kinh tế, hoặc trong các nhà máy cũ. Liên hệ ngay tới VNTECH để được tư vấn chi tiết về giải pháp cấp phôi tự động cho máy tiện CNC.

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.