Chủ đề 2 trình bày vai trò, nguyên lý hoạt động và kết cấu của cụm trục chính trên máy CNC so sánh với trục chính máy công cụ thường

CƠ SỞ MÁY CNC GVHD: TS Nguyễn Thùy Dương Chủ đề 2: Trình bày vai trị, ngun lý hoạt động kết cấu cụm trục máy CNC So sánh với trục máy cơng cụ thường Thành viên MSSV Bùi Văn Hịa 20195021 Đinh Phú Bình 20194914 Vương Trung Kiên 20195063 NỘI DUNG I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Vai trò Kết cấu Các phương pháp dẫn động trục CNC II SO SÁNH TRỤC CHÍNH MÁY CƠNG CỤ CNC VỚI MÁY CƠNG CỤ THƯỜNG I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Vai trị Cụm trục máy CNC đóng vai trị quan trọng cung cấp cơng suất cắt gọt, phần chuỗi truyền động lực máy CNC dụng cụ chi tiết, đảm bảo cứng vững gia công Tùy theo loại máy mà trục có đặc tính khác I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Các yêu cầu cụm trục chính: Độ xác chuyển động quay: Được đo độ đảo đầu trục theo phương hướng kính dọc trục Sự sai lệnh chuyển động quay so với lý thuyết nguyên nhân chủ yếu gây sai số gia cơng máy Độ cứng vững module trục chính: Xác định theo chuyển vị đầu trục chính, bao gồm độ cứng vững thân trục ổ trục Độ cứng vững theo phương hướng kính dọc trục có ảnh hưởng lớn đến độ xác gia cơng I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Các yêu cầu cụm trục chính: Đảm bảo độ bền cứng vững • Tăng đường kính trục, rút ngắn chiều dài gối trục • Thêm gối đỡ phụ • Tránh cho trục chịu trực tiếp lực căng dây đai • Ít chi tiết truyền động trục chính; bố trí chi tiết gần ổ đỡ Tính tốn thiết kết kiểm nghiệm độ bền trục chính: d  2,17   1   k (1  c ) M   k c M    uc   2 xc       ; ( m)      n1 I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Các yêu cầu với cụm trục chính: Độ chịu mài mịn cao: Các bề mặt chịu ma sát cổ trục ổ trượt đảm bảo độ chịu mài mòn cao Truyền động êm xác: Sự rung động ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết, đến tuổi thọ máy Tính chịu rung: Rung động cụm trục ảnh hưởng đến độ bóng bề mặt hạn chế chế độ gia công cho phép máy Ngồi với máy cao tốc cịn gây tượng cộng hưởng nguy hiểm Tuổi thọ cụm trục chính: Đặc biệt tuổi thọ ổ, tức thời gian làm việc ổ đảm bảo độ xác quay ban đầu Yêu cầu đặc biệt quan trọng với ổ trục dùng ổ lăn Độ tin cậy: Cụm trục phải đảm bảo hoạt động với độ tin cậy cao, xác suất xảy hư hỏng bất thường thấp Giảm thiểu ảnh hưởng biến dạng nhiệt: Các ổ trục làm việc với số vịng quay cao ln nguồn nhiệt lớn gần với gia công Kết cấu gá đặt dụng cụ phôi: Yêu cầu định tâm kẹp dụng cụ cắt hay chi tiết gia cơng cách xác, nhanh chóng, tin cậy Đối với máy đại, khuynh hướng tự động hóa gá đặt dụng cụ hay chi tiết trọng I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Kết cấu Vỏ trục Housing) (Spindle Động (Motor) Trục Hệ thống gá kẹp (Chuck) Hệ thống phanh Ổ lăn (Spindle bearings) Hệ thống bơi trơn, làm mát I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Kết Đối với máy tiện, trục lắp trực tiếp cố định với nòng truyền động, lắp trực tiếp với cấu mâm cặp chi tiết máy cần gia công cắt gọt Mâm cặp Mặt định vị để lắp mâm cặp Bạc đạn Thân trục Lỗ trục Vịng bi đũa Bích chặn Bích đỡ động Đầu trục Hình ảnh cấu tạo bên cụm trục máy tiện 10.Nắp chặn I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Kết Đối với dịng gia cơng máy phay, trục mang dụng cụ cắt dụng cụ hỗ trợ cấu đặc biệt Chúng quay với nhau, độ xác – cứng vững - ổn định máy phụ thuộc lớn dựa vào trục kiểu trục mang dụng cụ cắt gọt Hình ảnh cấu tạo bên cụm trục điện I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Kết cấu2.1 Vỏ trục chính: Chứa tất phận khác trục tách riêng trục khỏi cấu trúc dụng cụ máy • Định vị xác bảo vệ thành phần cụm trục khỏi tác động mơi trường • Độ xác hình dáng hình hoc vỏ máy vô quan trọng việc láp ráp định vị vị trí vịng bi trục • Cung cấp chất bơi trơn, làm mát vịng bi động trục Hình dạng vỏ trục 10 I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Kết 2.7 Bố trí cụm ổ trục cụm trục máy cơng cấu cụ:Tiêu chí: Trong trục quay máy cơng cụ, thường yêu cầu cao độ bền, độ xác, giảm xóc, độ cứng đồng thời có khả bôi trơn dễ dàng ma sát thấp  Dựa vào tiêu chí trên: người ta thường dùng loại ổ lăn: Vịng bi tiếp xúc góc Ổ lăn hình trụ (ổ dũa) Hình Vịng bi tiếp xúc góc Hình : Ổ lăn hình trụ (ổ dũa) 22 I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Kết cấu 2.8 Ổ lăn: Ổ lăn thành phần khí dùng thiết kế khí để giảm ma sát giữ trục gối đỡ  hiệu suất ổ lăn đặc biệt quan trọng tới hiệu trục Ổ lăn sử dụng máy công cụ phải đạt yêu cầu tốc độ quay, tải trọng tuổi thọ đặc biệt độ xác Tốc độ lớn ổ lăn hoạt động hệ số d.n Trong đó: d đường kính ổ lăn n tốc độ quay theo vòng/phút 23 I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Kết cấu2.8 Ổ lăn: Để thực tải trọng trục theo hai hướng tăng độ cứng trục dọc trục xuyên tâm, vòng bi kết hợp xếp theo cách khác dọc theo trục 24 I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Kết 2.8 Ổ lăn: cấu Bố trí back-to-back - Thơng dụng - Vịng ổ lăn gắn chặt với - Trục vận hành với tải trọng lớn Bố trí trước-sau - Vịng ngồi có độ lệch, tạo khả tải cao - Chịu tải trọng dọc trục lớn theo chiều không chịu tải có hướng ngược lại Bố trí mặt đối mặt trước sau - Vịng ngồi giữ nhau, cách gọi cách bố trí chữ “X” hình dạng đường tiếp xúc - Độ cứng vũng dọc trục cao , độ đồng tâm tốt - Khả chịu tốc độ nhỏ kiểu back-to-back 25 I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Kết cấu 2.8 Ổ lăn: Trong vịng bi tiếp xúc góc, góc tiếp xúc α ảnh hưởng đến tải dọc trục tải hướng tâm tốc độ cho phép ổ đỡ Giá trị α cao khả chịu tải dọc trục cao hơn, tốc độ thấp Góc tiếp xúc điển hình cho vịng bi tiếp xúc góc 15º, 25º 30º Ảnh hưởng góc tiếp xúc khả chịu tải 26 I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Kết cấu 2.8 Ổ lăn: Tải trước vòng bi trục chính: Ổ bi lăn thường tồn khe hở bên hoạt động Tuy nhiên, số trường hợp, người ta mong muốn cung cấp dư ứng lực lên viên bi ca bi Điều gọi tắt “tải đặt trước” Mục đích: • Tăng độ cứng vững ổ trục • Giảm tiếng ồn • Cải thiện dẫn hướng • Bù đắp hao mịn • Nâng cao tuổi thọ vòng bi Cách xác định giá trị preload: Cách 1: Đo lực siết bu lông cách dùng cờ-lê lực Cách 2: Đo độ dịch chuyển ban đầu đồng hồ xo 27 I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Kết cấu2.8 Ổ lăn: Lực không đổi Chuyển vị dọc trục Các phương pháp tải trước: • Phương pháp dịch chuyển dọc trục: Dựa mối tương quan độ lớn dự ứng lực (preload) độ biến dạng đàn hồi hệ thống ổ lăn -> thường sử dụng thành phần khác hệ thống ổ lăn lắp trước cách sử dụng miếng chêm, vòng trung gian ống điều chỉnh độ dịch chuyển dọc trục đạt trị số mong muốn: o Lắp vòng trung gian vào gữa vòng hai ổ lăn o Chèn miếng chêm vào vai gơi đỡ vịng ngồi vỏ máy gối đỡ o Lắp vòng cách vai trục vòng ổ lăn 28 I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Các phương pháp dẫn động trục máy CNC Trục dẫn động đai • Ưu điểm: Sử dụng phổ biến máy gia cơng truyền thống vì: Chi phí thấp, hiệu suất truyền động cao đạt 95% • Trục đạt tốc độ quay 15.000 vg/ph truyền momen xoắn tốt tốc độ thấp (1000 vg/ph) Nhược điểm:• Bị giãn nở nhiệt đáng kể • Gây nhiều tiếng ồn • Độ kéo căng dây đai gây nên lực hướng kính lên trục, gây nên tải ổ đỡ 29 I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Các phương pháp dẫn động trục máy CNC Trục dẫn động bánh Ưu điểm: • Có thể đạt momen xoắn cao số vịng quay thấp chúng có nhiều dải cấp tốc độ • Phù hợp cho gia cơng thô gia công với công suất lớn Nhược điểm: • Gây nên rung động ảnh hưởng đến độ bóng bề mặt chi tiết • Hiệu suất truyền động thấp dạng khác (dưới 90%) • Khơng hoạt động tốt tốc độ cao tổn hao cơng suất mức độ rung động tăng 30 I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Các phương pháp dẫn động trục máy CNC Trục dẫn động trực tiếp • Ưu điểm: • Nhược điểm: • Hiệu suất truyền động cao (gần 100%) Hoạt động tốc độ cao đạt độ bóng bề mặt tốt Momen xoắn thấp • Khơng thể tăng momen xoắn để giảm tốc độ động 31 I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Các phương pháp dẫn động trục máy Trục CNC dẫn động tích hợp Động động điện đồng khơng đồng tích hợp vào kết cấu trục ổ đỡ trước sau Ưu điểm: • Tốc độ quay cao từ 15000 vg/p, giảm rung động tiếng ồn • Phổ biến máy gia cơng cao tốc, kiểm soát tốt truyền nhiệt bên trục giãn nở nhiệt Giá thành trục cao Nhược điểm: • • Yêu cầu lắp ráp khắt khe 32 II SO SÁNH TRỤC CHÍNH MÁY CÔNG CỤ CNC VỚI MÁY CÔNG CỤ THƯỜNG Yếu tố so sánh Nguồn động lực (động cơ) Tốc độ truyền động Máy công cụ thường Máy công cụ CNC Các động điện cho truyền dẫn chính, truyền chuyển động chạy dao có số cấp tốc độ hạn chế, động thủy lực hay kết hợp điện thủy lực Các động điện vơ cấp tốc độ dùng dịng chiều điều khiển theo dòng điện phần ứng, động xoay chiều biến tần vô cấp động bước kết hợp với hệ điều khiển Phân cấp Vô cấp 33 II SO SÁNH TRỤC CHÍNH MÁY CƠNG CỤ CNC VỚI MÁY CÔNG CỤ THƯỜNG Yếu tố so sánh Truyền động Biến đổi truyền dẫn Máy công cụ thường Máy công cụ CNC Liên hệ nối tiếp (không qua hộp số) Độc lập Thanh / bánh Vít me / đai ốc thường Thanh / bánh yêu cầu có cấu kẹp khử khe hở Vít me / đai ốc bi 34 II SO SÁNH TRỤC CHÍNH MÁY CÔNG CỤ CNC VỚI MÁY CÔNG CỤ THƯỜNG Yếu tố so sánh Điều khiển Tính điển hình xích động Máy công cụ thường Máy công cụ CNC Các cơng tắc tay gạt khí (điều khiển tay) Điều khiển số, bảng điều khiển với hình hiển thị Dài thơng qua nhiều cấu Cứng, khó thay đổi Ngắn Mềm dẻo ( mang tính linh hoạt q trình thay đổi tốc độ) Ưu điểm máy cơng cụ CNC: Độ xác cao; Thời gian gia công ngắn hạn, đáp ứng nhanh; Nâng cao suất đặc biệt sản xuất đơn chi tiết phức tạp; Thuận lợi cho việc tự động hóa q trình sản xuất 35 THANKS WATCHI FOR NG ... CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Vai trò Kết cấu Các phương pháp dẫn động trục CNC II SO SÁNH TRỤC CHÍNH MÁY CÔNG CỤ CNC VỚI MÁY CÔNG CỤ THƯỜNG I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Vai trị Cụm trục máy CNC. .. thuộc vào yêu cầu tải, tốc độ quay động 21 I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Kết 2. 7 Bố trí cụm ổ trục cụm trục máy cơng cấu cụ: Tiêu chí: Trong trục quay máy công cụ, thường yêu cầu cao độ bền, độ xác,... ngừa giãn nở nhiệt theo chiều trục 20 I CỤM TRỤC CHÍNH TRÊN MÁY CNC Kết cấu  Cụm ổ (cụm ổ chịu lực) phía trước do: •  Cụm phụ (cụm ổ đỡ) phía sau: Đa phần máy công cụ chịu tải trước Do tải đặt