Công nghệ tiện CNC

Các máy tiện CNC là các máy công cụ chủ yếu được dùng để chế tạo các chi tiết tròn xoay.

Các máy CNC này có những ưu điểm của điều khiển số so với các máy tiện truyền thống. Thêm vào đó, máy có thể được thiết kế với hai trục chính và/hoặc hai đầu rơ-vôn-ve để có thể thực hiện gia công đồng thời 2 dao hoặc sau khi gia công xong một đầu thì mâm cặp của trục thứ 2 thực hiện việc kẹp chặt chi tiết để gia công tiếp (giống nhưtrở đầu) hoặc có thể gia công cùng lúc hai chi tiết với 2 chương trình gia công khác nhau. Trên máy còn có hệ thống tự động cấp và tháo chi tiết. Các sự tích hợp này càng làm cho các trung tâm tiện CNC trở nên rất linh hoạt. Các trung tâm tiện CNC cũng có thể được trang bị trong hệ thống sản xuất linh hoạt FMS.

Bảng 1. Một số đặc điểm tiêu biểu của máy tiện CNC

Cấu hình máy

Các máy tiện CNC có nhiều cỡ khác nhau. Có loại nhỏ để bàn dùng để giảng dạy trong trường học nhưng cũng có những máy tiện có chiều dài rất lớn dùng trong công nghiệp nặng. Đặc điểm của máy cũng thay đổi đáng kể theo quy mô của máy. Số lượng trục chính và số đầu rơ-vôn-ve cũng như cỡ kích thước phủ bì của khu vực gia công được kết hợp để cho các máy được thiết kế có thể gia công một loại chi tiết, cấp độ chất lượng và năng suất gia công cụ thể. Trên bảng 1 trình bày một số thông số tiêu biểu của máy tiện CNC. Trên hình 1 là hình dáng bên ngoài của một máy tiện CNC kiểu để bàn và hình 2 là một máy cỡ lớn.

Hình 1. Trung tâm tiện Meteor (kiểu để bàn) của hãng Denford

Hình 2. Máy tiện CNC TUR1550 cỡ lớn của hãng TOOLMEX.

Kết cấu máy tiện CNC thay đổi đáng kể tùy thuộc vào lực cắt, lượng chạy dao và tốc độ cắt. Loại máy với kiểu thiết kế có bệ máy phẳng (flat-bed) truyền thống đã được thay thế bởi loại bẹ máynghiêng (slant-bed) và thẳng đứng (vertical-bed). Các loại này đạt độ cứng vững cao hơn và cũng cho phép một thể tích lớn phoi cắt đổ xuống bên dưới khu vực gia công tại hệ thống thu gom phoi.

Số lượng trục trên các máy tiện CNC từ 2-6.Theo quy ước thông thường cho máy tiện CNC thì:

• Trục Z: trùng với trục chính và chiều dương của nó hướng ra xa khỏi ụ trục chính

Hình 3. Các trục X,Z và C

Hình 4. Collect gá lắp đa giác côn

• Trục X: vuông góc với trục z thường là trục cho chuyển động của bàn trượt ngang.
• Trục C: trục có chuyển động quay quanh trục z, được dùng để xác định vị trí hướng trục cho công việc gia công thứ hai.

Cho đến nay, kiểu máy tiện CNC truyền thống với hai trục X và Z vẫn phổ biến nhất. Tuy nhi ngày càng xuất hiện nhiều máy tiện đa chức năng với giải pháp gia công tối ưu để gia công các chi tiết tròn xoay. Một số máy được trang bị trục dao quay, trục C, trục chính thứ cấp (subspindle) và trục Y, có khả năng khoan và phay hướng tâm, đáp ứng nhiều nhu cầu gia công chi tiết chỉ trong một lần gá đặt. Một số máy đa chức năng có trục B (quay xung quanh trục Y) có thể thực hiện nguyên công khoan nghiêng một góc hoặc pha biến dạng. Với việc tích hợp thêm trục chính thứ hai, trục quay trên đầu rơ-von-ve, máy tiện CNC có thể khoan, phay và thậm chí mài và lúc này máy tiện đã biến thành trung tâm tiện CNC.

Hệ thống gá dao:

Nhằm tăng năng suất và độ chính xác gia công, hệ thống gá đặt và điều chỉnh dao đã được nghiên cứu và phát triển đặc biệt cho máy tiện CNC. Những phát triển này nhằm đạt hai mục tiêu chính:

• Định vị chính xác vị trí dao trong hệ thống gá dao.
• Thời gian thay dao ngắn với việc sử dụng thiết bị định vị và kẹp chặt nhanh với chỉ một động tác. Hệ thống gá dao bao gồm một hệ thống cấp bậc các dụng cụ và các khối gá lắp và chúng lắp vừa vặn vào đầu rơ-vôn-ve. Việc định vị và kẹp chặt nhanh đạt được bởi những gá lắp có thiết kế đặc biệt như kiểu one-key hoặc twist-type.

Trên hình 4 là collect hệ thống gá lắp đa giác côn của hãng Sanvik.

Chiều dài phần côn và các bề mặt tiếp xúc chính xác với áp suất bề mặt bé. Điều này cho phép tuổi thọ của dao cao và độ chính xác lập lại cao. Đường cong phân bốứng suất không có những đỉnh nhọn nên tránh được các rủi ro của rung động và biến dạng. Với những thiết kế đặc biệt đã làm giảm đáng kể thời gian gá đặt và hiệu chỉnh dao. Tổng thời gian gá đặt dao có thể giảm từ 60 phút xuống còn 10 phút và thời gian thay một dao có thể giảm từ 10 phút xuống còn 1 phút. Những tiến bộ gần đây còn cho phép giảm thời gian nhiều hơn nữa so với các con số nói trên.

Một số đặc điểm khác của hệ thống nhằm giảm thời gian thay đổi dụng cụ là:

• Lắp sẵn các đầu đo dùng cho mục đich offset dao - nhập dữ liệu trục tiếp vào bộ điều khiển của máy.
• Thay đổi chấu cặp nhanh.
• Thay đổi mâm cặp nhanh.
• Điều chỉnh, lắp đặt trước các đồ gá (sử dụng cho lắp đặt trước các dụng cụ).

Hệ thống vận chuyển phôi và chi tiết gia công

Cùng với việc gia tăng sử dụng hệ thông sản xuất linh hoạt và vận hành không có con người, các hệ thống vận chuyển phôi và chi tiết đã được phát triển cho các trung tâm tiện CNC có kiểu kẹp chi tiết gia công bằng mâm cặp. Các dạng hệ thống vận chuyển phôi và chi tiết gia công phổ biến nhất là:

• Ổ tích phôi nạp phôi trực tiếp vào máy.
• Một robot chuyển phôi vào máy từ một ổ tích phôi hoặc băng chuyền. - Một dàn cần cẩu kiểu cổng với một cánh tay/cánh tay robot chuyển phôi vào máy từ một ổ tích phôi hoặc băng chuyền.

Phương pháp dùng các ổ tích phôi đưa trực tiếp phôi vào máy phương pháp rẻ nhất nhưng chúng thường bị hạn chế để nạp các chi tiết có hình dạng đối xứng nhằm ngăn các chi tiết bị kẹt trong các rãnh của bộ phận cấp phôi.

Các robot có thể là đóng vai trò là các đơn vị nhỏ, là hệ thống phôi của trung tâm tiện CNC. Chúng có thể vận chuyển dễ dàng các chi tiết bất đối xứng. Những chi tiết này không thể nạp vào ổ tích phôi và những chi tiết cần được đảo đầu cho nguyên công thứ hai.

Các hệ thống cần cẩu kiểu co thường được áp dụng cho các mặt cỡ lớn. Kết cấu của chúng bao gồm các trụ đỡ và một xà ngang (cao hơn máy). Một cánh tay/cánh tay robot chuyển động trên xà ngang này. Hệ thống này đứng tách riêng ra khỏi máy.

• Công nghệ cắt Lazer (22.05.2015)
• Công nghệ phay CNC (22.05.2015)