Máy phay CNC : Cấu tạo, Ưu điểm, Phân loại và Ứng dụng
Máy phay CNC là một trong những công cụ gia công phổ biến nhất trong ngành cơ khí chế tạo hiện nay. Nhờ khả năng gia công tự động, nhanh chóng và chính xác, máy phay CNC đã thay thế các công cụ gia công truyền thống, giúp tăng năng suất làm việc, cải thiện chất lượng sản phẩm đồng thời mang lại sự linh hoạt trong quá trình gia công.
1. Máy phay CNC là gì?
Máy phay CNC là một loại máy công cụ được điều khiển bằng chương trình máy tính (CNC – Computerized Numerical Control) nhằm thực hiện các thao tác phay trên vật liệu. Trong quá trình gia công, dao phay chuyển động theo đường đi được lập trình sẵn để cắt gọt vật liệu và tạo ra biên dạng mong muốn.
Máy phay CNC ZOPO
Các nguyên công phay phổ biến trên máy phay bao gồm: phay mặt, phay rãnh, phay hốc. Ngoài ra, máy phay cũng có thể thực hiện khoan, mài, taro ren, vát mép, cắt bánh răng…
2. Cấu tạo máy phay CNC
Về cơ bản, cấu tạo của máy phay CNC gồm 12 bộ phận chính dưới đây:
2.1. Khung máy (frame)
Khung máy là bộ phận đảm bảo sự ổn định và chính xác cho quá trình gia công, hạn chế rung động. Khung máy thường được làm từ các vật liệu cứng, như thép đúc hay gang. Nó thường đi kèm với một đế và cột có thể tháo rời.
2.2. Trục chính (spindle)
Trục chính máy phay CNC chịu trách nhiệm xoay dao phay và tạo ra chuyển động quay cho phôi. Tùy theo từng loại máy mà trục chính sẽ được đặt theo chiều dọc hay chiều ngang. Cụ thể, với máy phay ngang, trục chính sẽ được xoay ngang. Với máy phay dọc, trục chính sẽ được xoay dọc.
Trục chính của máy phay CNC thường được điều khiển bằng các hệ thống servo hoặc bước. Theo các lệnh được lập trình sẵn, trục chính tạo ra các phép gia công theo yêu cầu trên vật liệu.
2.3. Gá đỡ dao (tool holder)
Gá đỡ dao được gắn vào trục chính của máy phay CNC. Nhiệm vụ của nó là giữ dao chắc chắn, đảm bảo dao không bị rung hay di chuyển để quá trình gia công chính xác nhất. Với các máy phay lớn thì đây sẽ là 1 hệ thống lên tới 200 – 300 ổ chứa dao.
2.4. Bộ thay dao tự động (ATC)
Đúng như tên gọi, bộ thay dao tự động (ATC – automatic tool changer) có chức năng tự động thay đổi dao hiện tại bằng một dao khác đã được lập trình sẵn. Công cụ này giúp giảm thời gian gá dao thủ công và hạn chế sai sót trong quá trình gia công. Với một số máy gia công nhỏ, ít dao thì bộ chứa dao chính là đài thay dao ATC. Đài dao này được gọi là “magazine”.
2.5. Bảng điều khiển CNC (CNC control panel)
Bảng điều khiển CNC là nơi điều khiển và tương tác với máy phay CNC. Nó là nơi người vận hành thiết lập và điều khiển quá trình gia công để tạo ra sản phẩm mong muốn.
2.6. Bàn máy (work table/ machine table)
Bàn máy là nơi đặt và cố định vật liệu gia công. Bàn máy CNC cần đảm bảo độ cứng, độ phẳng để quá trình gia công diễn ra chính xác và ổn định.
2.7. Vít me bi (lead screw)
Vít me bi là một hệ thống truyền động nhằm biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến theo cơ chế con vít – bu lông. Giữa trục vít và đai vít là một lớp bi thép để giảm ma sát xuống mức thấp nhất.
2.8. Dao phay (milling tool)
Tùy theo yêu cầu của sản phẩm gia công mà người vận hành sẽ lựa chọn loại dao phay phù hợp. Có thể kể đến một số loại dao phay phổ biến trên máy phay CNC như: mũi khoan, dao phay mặt đầu, dao khắc…
2.9. Đồ gá (fixture)
Đồ gá là bộ phận dùng để cố định vật liệu gia công trên bàn máy CNC. Đồ gá đảm bảo vật liệu được giữ chắc chắn, giúp quá trình gia công diễn ra theo yêu cầu và đạt được độ chính xác mong muốn. Một số loại đồ gá phổ biến như: ê tô, bàn kẹp, mỏ kẹp, vấu kẹp, khối V…
2.10. Hệ thống làm mát (cooling system)
Hệ thống làm mát của máy phay CNC cung cấp nước làm mát cho trục quay, bề mặt cắt và dụng cụ cắt trong quá trình gia công. Mục đích của hệ thống làm mát là duy trì nhiệt độ ổn định và an toàn trong suốt thời gian gia công, giảm độ ma sát và mài mòn của dao cắt đồng thời tăng tuổi thọ của máy phay CNC.
2.11. Hệ thống bôi trơn (lubrication system)
Hệ thống bôi trơn hỗ trợ máy CNC hoạt động một cách mượt mà và ổn định, giảm ma sát và mài mòn của các bộ phận trong máy. Nó cũng giúp duy trì độ chính xác và tin cậy trong quá trình gia công.
2.12. Hệ thống truyền động (power transmission system)
Hệ thống truyền động được sử dụng để truyền chuyển động đến các trục chính và trục phụ trong quá trình gia công. Hệ thống này bao gồm bộ vít me bi, gối đỡ bi hai đầu trục vít me, ray trượt bi, khớp nối động cơ… Chúng có ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác gia công của máy phay CNC.
3. Ưu điểm của máy phay CNC
Máy phay CNC sở hữu nhiều ưu điểm so với các loại máy phay truyền thống. Dưới đây là những ưu điểm chính của máy phay CNC:
- Độ chính xác cao: Máy phay CNC có khả năng gia công chính xác hơn so với máy phay truyền thống. Nhờ ứng dụng hệ thống điều khiển CNC, máy có thể di chuyển dao phay CNC đến đúng vị trí đã được lập trình sẵn. Điều này đảm bảo chi tiết gia công đạt được độ chính xác đến mức tối đa.
- Tính hiệu suất lớn: Với tốc độ cắt nhanh và khả năng gia công tự động, máy phay CNC có thể hoàn thành công việc trong thời gian ngắn hơn, từ đó nâng cao hiệu suất gia công và giảm chi phí sản xuất.
- Tính linh hoạt cao: Máy phay CNC có thể làm việc trên nhiều loại vật liệu gia công khác nhau. Máy cũng có thể được sử dụng để gia công các chi tiết có hình dạng phức tạp mà máy phay truyền thống khó thực hiện được.
- Tính tự động hóa: Với hệ thống CNC, quá trình phay được tự động hóa, giảm thiểu sự can thiệp của con người vào quá trình vận hành. Từ đó, giảm thiểu sai sót và tăng năng suất.
- Tính an toàn: Máy phay CNC được trang bị thêm các tính năng an toàn nhằm đảm bảo an toàn cho người vận hành. Một số tính năng an toàn có thể kể đến như: hệ thống bảo vệ quá tải, hệ thống dừng khẩn cấp hay hệ thống che chắn an toàn…
4. Phân loại máy phay CNC
Có nhiều cách phân loại máy phay CNC dựa trên từng tiêu chí cụ thể. Dưới đây là ba cách phân loại phổ biến trên thị trường.
4.1. Phân loại máy phay CNC theo cấu trúc
- Máy phay đứng CNC : trục chính xoay dọc theo hướng vuông góc với bàn máy. Dao phay di chuyển ngang theo trục X.
- Máy phay ngang CNC : trục chính xoay ngang hướng song song với bàn máy. Dao phay di chuyển dọc theo trục Z.
4.2. Phân loại máy phay CNC theo số trục
- Máy phay CNC 3 trục (3-axis CNC milling machine): gồm trục X, Y, Z, cho phép di chuyển dao phay theo ba hướng.
- Máy phay CNC 4 trục (4-axis CNC milling machine): ngoài trục X, Y, Z, máy phay 4 trục còn có thêm một trục quay (trục A) cho phép phôi hoặc dao có thể di chuyển, xoay, lật nhằm tạo sự linh hoạt khi gia công.
- Máy phay CNC 5 trục (5- axis CNC milling machine): máy phay 5 trục có thêm hai trục A, B quay quanh ba trục X, Y, Z cho phép dao phay theo nhiều hướng khác nhau, hỗ trợ gia công các bề mặt phức tạp và đòi hỏi độ chính xác cao.
4.3. Phân loại máy phay CNC theo tính năng
- Máy phay CNC chuyên dụng: dùng để gia công một dạng bề mặt nhất định như phay răng, then hoa, chép hình…
- Máy phay CNC đa chức năng: có thể gia công nhiều bề mặt khác nhau trên cùng một máy. Ngoài ra, máy này cũng có thể thực hiện các chức năng khác như khoan, mài, ren…
5. Ứng dụng của máy phay CNC
Máy phay CNC ngày càng phổ biến và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm:
- Ngành cơ khí & chế tạo máy: gia công các chi tiết cơ khí như bánh răng, trục, khuôn mẫu, vỏ máy,..
- Ngành khuôn mẫu: gia công các loại khuôn mẫu cho các ngành công nghiệp khác nhau như nhựa, cao su, kim loại…
- Ngành điện tử: gia công các chi tiết điện tử như vi mạch, tụ điện, điện trở…
- Ngành y tế: gia công các thiết bị, vật tư y tế như van, ống, vít, ốc, các bộ phận trong máy điều trị y tế, máy quét hình ảnh y tế…
- Ngành gia dụng: gia công nồi, chảo, dao, kéo…