Máy tiện cơ khí là gì? Tất tần tật về cấu tạo và ứng dụng trong cơ khí

Máy tiện cơ khí (gọi tắt Máy tiện) là một loại máy công cụ sử dụng để gia công chi tiết bằng cách quay phôi vật liệu quanh một trục quay, kết hợp với dao cắt chuyển động để loại bỏ vật liệu và tạo hình các chi tiết có dạng đối xứng quay như trụ tròn, ren, rãnh, mặt côn và các bề mặt phức tạp khác. Có 2 loại máy tiện bao gồm máy tiện cơ và máy tiện CNC với độ chính xác cao hơn, năng suất lớn hơn. Được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như ô tô, hàng không, điện tử, y tế và cơ khí chế tạo khác. Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn kiến thức tổng quan về máy tiện cùng Kỷ Nguyên Máy tìm hiểu chi tiết nhé!

Ảnh Máy tiện cơ khí: Cấu tạo, nguyên lý, công dụng và các loại phổ biến

Máy tiện cơ khí là gì?

Máy tiện là một loại máy công cụ dùng để tạo hình các sản phẩm bằng gỗ hoặc kim loại. Máy tiện tạo ra một chi tiết bằng gỗ hoặc kim loại bằng cách xoay nó quanh một trục trong khi một dụng cụ cắt cố định liên tục loại bỏ vật liệu không mong muốn khỏi phôi để tạo thành hình dạng mong muốn.

Những máy này được sử dụng cho nhiều hoạt động chế tạo sản phẩm khác nhau như chà nhám, khoan, cắt, biến dạng và tiện. Chúng cũng được sử dụng trong gia công kim loại, phun nhiệt, chế tác thủy tinh và tinh chỉnh gỗ cho nhiều sản phẩm nghệ thuật.

So sánh máy tiện cơ và máy tiện CNC

Máy tiện xuất hiện với hai dòng chính:

* Máy tiện cơ (Máy tiện truyền thống)

- Máy tiện cơ được vận hành thủ công, người thợ trực tiếp điều chỉnh chế độ cắt và vị trí dao để gia công các chi tiết có hình dạng tròn xoay bằng cách bóc tách vật liệu. Tốc độ cắt được điều chỉnh thủ công thông qua hộp số, thường có các cấp tốc độ giới hạn. Tốc độ này thường thấp hơn so với máy CNC và phụ thuộc vào kinh nghiệm của người thợ để chọn tốc độ phù hợp, tránh làm hỏng dao hoặc phôi.

- Độ chính xác gia công phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề của người thợ, độ cứng vững của máy, và trạng thái của dao cắt. Độ chính xác đạt được thường ở mức ±0.02 mm đến ±0.05 mm.

* Máy tiện CNC

- Máy tiện CNC cơ khí là loại được tích hợp hệ thống điều khiển số lập trình bởi máy tính (CNC), tự động hóa hầu như toàn bộ quá trình gia công. Có khả năng thay đổi tốc độ trục chính một cách liên tục và chính xác bằng hệ thống điều khiển điện tử.

- Máy tiện CNC có thể đạt được độ chính xác rất cao và ổn định, thường từ ±0.01 mm đến ±0.005 mm hoặc thậm chí cao hơn đối với các máy cao cấp.

Cấu tạo của máy tiện CNC cơ khí

Hiện nay, máy tiện CNC được sử dụng phổ biến hơn so với máy tiện cơ bởi khả năng tự động hóa cao, độ chính xác tốt và năng suất vượt trội. Vì vậy, việc hiểu rõ cấu tạo của máy tiện CNC là rất cần thiết để vận hành và bảo trì hiệu quả.

Ảnh bản vẽ máy tiện - cấu tạo máy tiện CNC

1. Thân máy (Bed): 

- Đây là bộ phận nền tảng của máy tiện cơ, thường được đúc bằng gang để đảm bảo độ cứng chắc, ổn định, chịu được lực tác động và rung động trong quá trình gia công.

- Trên thân máy có các rãnh dẫn hướng (băng trượt) với biên dạng chữ V hoặc dạng phẳng, giúp bàn xe dao và ụ động di chuyển chính xác theo các trục định sẵn, bảo đảm chuyển động mượt mà và đúng vị trí.

2. Đầu máy tiện (Headstock): Nơi đặt trục chính, bộ số tốc độ, bộ gá phôi và các bộ phận điều khiển tốc độ, lực cấp dao.

3. Ụ chống tâm (Tailstock):

- Hỗ trợ giữ phôi hoặc kẹp dụng cụ như mũi khoan, đặc biệt hữu ích với chi tiết dài.

- Nằm đối diện hộp trục chính và có thể di chuyển dọc theo thân máy.

- Dùng để chống tâm phôi (đặc biệt với phôi dài nhằm tăng độ cứng và chống rung) hoặc gá các dụng cụ khoan, doa. Mũi chống tâm hoặc mũi khoan được lắp vào ụ động.

4. Bàn chạy dao (Carriage):

- Hệ thống dẫn động và di chuyển dao tiện theo phương dọc và ngang, mang ổ dao thực hiện thao tác cắt hoặc tiện tự động/ thủ công.

- Gồm ba bộ phận di chuyển:

+ Bàn trượt dọc (Longitudinal Slide): di chuyển song song với trục chính (trục Z).

+ Bàn trượt ngang (Cross Slide): di chuyển vuông góc với trục chính (trục X).

+ Bàn trượt trên (Compound Rest/Top Slide): đặt trên bàn trượt ngang, có thể xoay một góc để tiện các hình dạng côn hoặc hình dạng phức tạp hơn.

5. Động cơ chính (Lead Screw & Feed Rod): Trục vitme và trục chuyền lực giúp bàn dao di chuyển chính xác theo yêu cầu tiện ren hoặc tiện mặt. Cung cấp nguồn năng lượng, truyền chuyển động tới trục chính để quay phôi.

6. Ổ dao (Tool Turet):

- Ổ dao là vị trí lắp và thay đổi các dụng cụ cắt. Tháp dao cho phép linh hoạt gia công nhiều dạng chi tiết với nhiều kiểu dao khác nhau.

- Hộp chạy dao là bộ phận cơ cấu bánh răng và cần gạt, cho người vận hành điều chỉnh tốc độ và hướng di chuyển của bàn xe dao trong quá trình cắt gọt. Cơ cấu này giúp chuyển đổi chuyển động tay quay thành chuyển động tịnh tiến theo trục cần thiết cho dao cắt.

7. Trục chính máy tiện (Main Spindle):

- Hộp trục chính là nơi chứa trục chính, dùng để kẹp và quay phôi. Bên trong hộp trục chính còn có hệ thống bánh răng cơ khí cho phép thay đổi các cấp tốc độ quay phù hợp với từng loại gia công.

- Trục chính có thể gắn mâm cặp (chuck) hoặc ống kẹp (collet) để giữ chắc phôi trong quá trình quay.

- Trục chính máy tiện là thành phần quay trung tâm của máy, dùng để truyền chuyển động quay cho phôi. Đầu trục chính thường gắn mâm cặp để kẹp chắc chi tiết gia công.

8. Mâm cặp (Chuck):

- Là bộ phận giữ phôi chắc chắn trên trục chính, có thể là mâm cặp 3 chấu gá trung tâm hoặc mâm cặp 4 chấu điều chỉnh độc lập dùng cho các loại phôi hình dạng khác nhau.

- Dụng cụ gá, giữ chặt chi tiết (phôi) khi tiện. Mâm cặp có thể điều chỉnh để phù hợp với nhiều loại kích thước phôi khác nhau.

9. Màn hình (Monitor): Hiển thị thông tin vận hành, chương trình gia công và các thông số kỹ thuật trực tiếp cho người vận hành.

10. Bộ điều khiển (CNC): Là "bộ não" tự động hóa của máy tiện CNC, nhận và xử lý chương trình lập trình, điều khiển toàn bộ hoạt động của máy.

11. Các bộ phận hỗ trợ khác

- Hydraulic Chuck và Tailstock thủy lực: Giữ phôi chắc chắn, giảm rung động và sai lệch khi gia công.

- Đầu phay: Tăng cường khả năng phay trên máy tiện, gia công các rãnh trục, khoan và các chi tiết phức tạp.

- Trục vít me chính và trục chạy dao: Đây là các trục truyền động chạy dọc thân máy, sử dụng cơ cấu vít me để dẫn động bàn xe dao, phục vụ việc chạy dao tự động trong các nguyên công như tiện ren hoặc tiện tự động.

Nguyên lý hoạt động máy tiện

Hiểu rõ cấu tạo máy tiện cũng đồng nghĩa với việc nắm bắt nguyên lý hoạt động. Máy tiện cơ khí vận hành dựa trên hai chuyển động chủ chốt:

• Chuyển động quay của phôi: Phôi được giữ chắc trên mâm cặp (hoặc đầu chống tâm) và quay tròn quanh trục trung tâm của máy tiện (thường gọi là máy tiện quay). Tốc độ quay này được điều chỉnh phù hợp với từng loại vật liệu, kích thước phôi và yêu cầu gia công.
• Chuyển động của dao cắt: Dao cắt thực hiện chuyển động tịnh tiến theo các phương: chạy dao dọc (song song trục phôi), chạy dao ngang (vuông góc trục phôi), hoặc các hướng đặc biệt như chạy dao nghiêng, chạy theo cung tròn... Tùy theo biên dạng gia công, dao sẽ loại bỏ lớp vật liệu trên bề mặt phôi để tạo thành chi tiết có dạng trụ, côn, ren, bề mặt định hình...

Nhờ sự phối hợp chính xác của các chuyển động này, máy tiện cơ khí phát huy tối đa công dụng của máy tiện từ tạo hình đến hoàn thiện bề mặt chi tiết.

Máy tiện dùng để làm gì?

Máy tiện có công dụng chính là gia công các chi tiết:

• Tạo, chỉnh các chi tiết dạng trục, côn, ren ngoài/ ren trong, rãnh, mặt bích...
• Khoan, doa, khoét lỗ trên chi tiết tròn.
• Tiện mặt trụ ngoài, tiện lỗ trong, tiện ren, tiện côn, cắt rãnh, khoan lỗ, doa lỗ và đánh bóng bề mặt.
• Sản xuất hàng loạt phụ kiện cơ khí chính xác như bulông, bạc, trục, ống lót, bánh xe...

Các loại máy tiện cơ khí phổ biến nhất hiện nay

Các dòng máy CNC phổ biến hiện nay:

1. Máy tiện vạn năng

• Máy có thể thực hiện các chức năng như tiện, phay, khoan, phay rãnh, tạo hình đặc biệt, chà nhám và các công đoạn khác.
• Được trang bị hệ thống cấp phôi tự động.
• Có thể có trục chủ ngang hoặc đứng, bàn xoay, đầu phay.
• Cụm công cụ gia công đa chức năng có thể thiết lập gia công liên tục.
• Hệ thống điều khiển thân thiện với người dùng giúp vận hành máy dễ dàng.
• Thích hợp gia công đa dạng; độ chính xác trung bình đến cao.

Ảnh máy tiện vạn năng

2. Máy tiện revolver

• Đầu dao xoay (revolver) chứa nhiều dao cắt, cho phép nhanh chóng chuyển dao khi gia công nhiều bước mà không thay dao thủ công.
• Tăng năng suất, giảm thời gian đổi dao.
• Dùng chủ yếu trong sản xuất hàng loạt các chi tiết tròn xoay nhỏ và trung bình kích thước.

3. Máy tiện ghép hình

• Máy tiện cơ khí chuyên dụng được thiết kế để sao chép chính xác hình dạng của một chi tiết mẫu lên phôi gia công.
• Cho phép chuyển động dao theo hình dạng của mẫu gốc, gia công các chi tiết có hình dạng phức tạp mà máy tiện thông thường khó làm được.

4. Máy tiện chuyên dụng

• Máy tiện chuyên dụng có tính đặc hóa cao nhưng ít linh hoạt.
• Máy tiện chuyên dụng rất phù hợp để gia công các chi tiết đặc biệt như ren chính xác, trục khuỷu, bánh xe lửa hoặc các chi tiết có hình dạng và kích thước khó, đòi hỏi sự ổn định và độ chính xác cao trong quá trình sản xuất. 

5. Máy tiện tự động

• Quá trình tiện diễn ra hoàn toàn tự động từ việc gá phôi, thao tác dao đến xuất phôi, giảm thiểu tối đa sự tham gia của con người.
• Thường tích hợp điều khiển CNC hoặc điều khiển tự động chuyên dụng.
• Có thể trang bị hệ thống cấp phôi tự động, thay dao tự động, hệ thống hộp số tự động điều chỉnh tốc độ cắt.

Ảnh máy tiện tự động

6. Máy tiện quay

• Loại máy tiện với trục chính có khả năng quay chi tiết xoay theo các trục khác nhau hoặc có cấu trúc cho phép quay nhiều công đoạn cùng lúc.
• Gia công các chi tiết hình tròn xoay như trục trơn, trục bậc, trục côn, ren ngoài, ren trong, mặt đầu, lỗ và các bề mặt có hình dạng tròn xoay phức tạp.
• Tốc độ quay trục chính và tốc độ di chuyển dao có thể điều chỉnh để phù hợp với vật liệu và yêu cầu gia công.

7. Máy tiện cụt

• Máy tiện ngang với phần băng máy tháo rời được tạo khoảng trống lớn cho gia công chi tiết có đường kính lớn.
• Có khả năng gia công các chi tiết có đường kính lớn như puly, bánh răng, bánh đà nhờ có khoảng hở trên băng máy.

Ảnh máy tiện cụt

8. Máy tiện nhiều dao

• Loại máy tiện trang bị nhiều dao cắt cùng hoạt động hoặc thay đổi liên tục trong quá trình gia công.
• Có tổ hợp nhiều đài dao hoặc tháp dao chứa dao cắt, cho phép thay dao tự động hoặc cùng lúc nhiều khóa dao hoạt động.
• Có khả năng gia công đa dạng: tiện ngoài, tiện ren, khoan, taro, phay cắt trên cùng một máy, nhờ trang bị dao của nhiều loại.

9. Máy tiện ngang

• Máy tiện ngang là loại máy tiện có trục chính được bố trí theo chiều ngang, được sử dụng để gia công các chi tiết hình trụ hoặc hình tròn. 
• Trục quay nằm ngang nên dễ dàng gá đặt, xoay phôi dài và ống tròn lớn.
• Máy có ít nhất một trục chính quay chi tiết, đôi khi có thêm các trục phụ để gia công đa hướng.
• Máy có thể bao gồm bàn xe dao chạy trên 2 trục X, Z cho phép tiện nhiều loại hình dạng bề mặt.

10. Máy tiện đứng (Máy tiện tháp pháo đứng hoặc Vertical Turret Lathe)

• Máy tiện đứng là loại máy tiện trong đó trục chính được bố trí theo phương thẳng đứng.
• Trục chính dọc, đầu trục chính thường có khả năng di chuyển lên xuống hoặc cố định tùy loại máy.
• Có thể lắp đặt bàn máy xoay hoặc gá phôi lớn dưới trục chính để cố định hoặc quay phôi khi gia công.
• Được trang bị hộp số điều chỉnh tốc độ quay và tiến dao.

Ảnh máy tiện đứng

12. Máy tiện cơ

• Thường được điều khiển bằng tay hoặc cơ cấu bánh răng, tay quay, ly hợp mà không hoặc ít dùng điều khiển điện tử.
• Cấu tạo đơn giản, gồm các bộ phận chính như thân máy, trục chính, bàn xe dao, hộp số lập trình tốc độ, ụ trục chính và hệ thống tiến dao bằng tay.

Việc lựa chọn và sử dụng đúng loại máy tiện - từ máy tiện cơ truyền thống đến các mẫu máy tiện CNC hiện đại - sẽ quyết định chất lượng, hiệu quả và năng suất gia công chi tiết cơ khí, đáp ứng tối đa nhu cầu của doanh nghiệp từ sản xuất nhỏ, thủ công đến tự động hóa quy mô lớn. Muốn được tư vấn kỹ hơn, hãy liên hệ ngay Kỷ Nguyên Máy qua hotline: 077.209.8686.

>> Có thể bạn quan tâm:

• Top 10 Các Loại Máy CNC Gỗ Được Ưa Chuộng Nhất Hiện Nay
• Top 7 - Các Loại Máy Phay Fanuc CNC Phổ Biến Nhất Hiện Nay
• Cấu Tạo Máy CNC Là Gì? Tìm Hiểu Từ A-Z Cho Người Mới
• Tìm Hiểu Cấu Tạo Máy Cắt Plasma CNC Dành Cho Người Mới
• Tìm Hiểu Cấu Tạo Máy Phay CNC 3 Trục Chi Tiết Và Đầy Đủ
• Khám Phá Cấu Tạo Máy Phay CNC Và Chức Năng Từng Bộ Phận x
• Cấu Tạo Trục Chính Máy Phay CNC: Phân Tích Chuyên Sâu A-Z
• Máy Tiện Vạn Năng Là gì? Nguyên Lý Và Cấu Tạo Máy Tiện Vạn Năng
• Phân Tích Cấu Tạo Trục Chính Máy Tiện CNC Và Vai Trò Từng Bộ Phận
• Máy Tiện Kim Loại Là Gì? Top 5 Máy Tiện Kim Loại Phổ Biến Hiện Nay
• Máy Tiện Chép Hình Là Gì? Toàn Tập Về Cấu Tạo, Nguyên Lý Và Ứng Dụng
• Máy Tiện Đứng CNC Là Gì? Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động Chi Tiết