Sổ Tay Gia Công CNC (Trần Thế San - Nguyễn Ngọc Phương).pdf

Sổ Tay Gia Công CNC (Trần Thế San - Nguyễn Ngọc Phương).pdf Sổ Tay Gia Công CNC (Trần Thế San - Nguyễn Ngọc Phương).pdf Sổ Tay Gia Công CNC (Trần Thế San - Nguyễn Ngọc Phương).pdf Sổ Tay Gia Công CNC (Trần Thế San - Nguyễn Ngọc Phương).pdf

7N\ Bis Yah is NGUYEN NGOC PHUONG

KHOA CG KHi CHE TAO MAY

TRUONG ĐẠI HỌC 0) PHAM KY THUAT TP HO CHI MINH

GIA CONG CHU - HOA VAN

TRẤN THẾ SAN - NGUYÊN NGỌC PHƯƠNG

l Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy

TRUGNG BAI HOC SU PHAM KỸ THUẬT TP.HCM

SO TAY GIA CONG

Gia Cong Chi - Hoa Van

LoGo - Trang Iri Quang Lao

Sy „ NHA XUAT BAN KHOA HOC VA KY THUAT

Giới thi "ct

đang là định hướng chủ đạo trong công nghệ chế tạo máy hiện đại Có nhiều

nội dung trong quy trình gia công, cả kiến thức và phương pháp thực hành,

€NG, và tuy đã có nhiều cuốn sách về CNC, lập trình mã G, cấu trúc của máy, hệ điều khiển, nhưng dường như vẫn chưa có tài liệu nào hướng dẫn quy trình tổng quát Cuốn sách này không nhằm thay thế các tài liệu đã có về CNC, cùng không

tập trung vào lĩnh vực chuyên sâu Tuy nhiên, theo thời gian khí bạn đọc xong tài

liệu này, bạn sẽ có kiến thức cơ bản về toàn bộ quy trình CNC, từ đầu đến cuối

S: dụng CNC, dù chuyên nghiệp hay nghiệp dư, đều là công việc rất thú vị,

Nội dung cuốn sách hướng đến các bạn đọc:

©Ẳ làm oiệc trong môi trường đào tạo 0à dạU nghề: cung cấp cho thây cô giáo và học viên thông tin về Ap dung CNC, cdc máy móc và công dụng của chúng, các dụng cụ cần thiết dược dùng trong quy trình công nghệ

Chủ dunnh nghiệp: vấn đề phát triển từ doanh nghiệp nhó lên doanh nghiệp

cỡ vừa, hoặc khởi đầu hoạt động, từ quy trình gia công trên các máy công cụ truyền thống, chuyển sang công nghệ chính xác, tự động hóa cao, do CNC

cung cấp Cuốn sách này cung cấp cho bạn đọc định hướng cơ bản để hiểu về

CNG, các ưu nhược điểm, và các nguyên công dựa trên CNC, giúp bạn quyết định lựa chọn hướng dầu tư trong trào lưu phát triển công nghệ mới,

Cá nhân: nhiều người hiện nay đang quan tâm đến kiến thức và các vấn đề kỹ

thuật của CNC, nhưng chưa biết nên bắt đầu từ đâu, cần có những gì, phần

cứng và/hoặc phẫn mềm nào là thích hợp Có nhiều tùy chọn phần mềm

miễn phí hoặc giá thấp được liệt kê để bạn đọc quyết định tùy theo ứng dụng cụ thể của họ Các bạn làm việc trong lĩnh vực thiết kế và chế tạo các

sản phẩm trang trí, tác phẩm nghệ thuật, sử dụng công nghệ CNC trên các

vật liệu gỗ, nhựa, nhôm,

« Bạn đọc cần tìm hiểu uễ huớng dẫn công nghiệp, Có thể sử dụng cuốn sách này đưới dạng tài liệu hướng dẫn, liệt kê các tiêu chuẩn công nghiệp trong lĩnh

vực CNC, giới thiệu một số hệ thống phần cứng và phần mềm tương ứng

Tùy theo nhụ cầu, cuốn sách này có thể giúp phát triển hoặc làm rõ những điều thực sự cần thiết đối với ứng dụng cụ thể của bạn đọc Thông tin này có thể giúp bạn xác định phân cứng và phần mém đáp ứng yêu cầu của bạn, trước khi bạn quyết định đầu tư

“Trăm nghe không bằng một thấy”, do đó, trong cuốn sách này có các hình minh họa nhằm giúp bạn đọc tham khảo và hình dung các chỉ tiết và nội dung tương ứng dựa trên các khái niệm cơ bản.

Cuốn sách này còn nhằm:

« ơn gián hóa và cụ thể hóa CNC cho bạn đọc, cố gắng cung cấp các thao tác

hoặc nguyên công theo thứ tự logic và dễ hiểu

« Liệt kê phần cứng và phần mềm đã được kiểm chứng trong thực tiễn

« Giải thích các bước và các thao tác thông dung trong qua trinh gia cong CNC

« Cung cấp danh sách và trình bày khái quát các lệnh thông dụng trong ngôn

ăn đao, tốc độ trục chính, chiều sâu

cắt thích hợp khi gia công các vật

liệu thông dụng, định hướng phay

(thuận, nghịch), các kính nghiệm về

định vị, kẹp chặt, Bạn cũng nên

dành thời gian ghi lại các thông số

hoặc chế độ cắt tối ưu của một số vật

liệu Ngoài ra bạn cũng nên đầu tư

và sử dụng các dụng cụ đo có độ

chính xác cao, không chỉ để kiểm tra

kích thước của chỉ tiết gia công mà

còn để đo đạc khi gá lấp chỉ tiết mới

Micromet và caliper

Có một điều, mà mọi máy móc tự động hóa đều không thể làm thay bạn, đó là

sự an toàn của người vận hành máy, bạn hãy đeo kính bảo hộ, mặc y phục lao

động và tuân thủ các quy: định về an toàn lao dộng Ngoài ra, bạn cần giữ hoặc lắp các bộ phận bảo vệ cẩn thiết hoặc được trang bị kèm theo máy CNC Cac chỉ tiết

chuyển động hoặc quay, có thể là nguồn gây ra tai nan Cẩn thận không bao giờ là

thừa.

KET CAU CUA MAY CNC

CAC LOAI MAY CNC

CAC UNG DUNG GNC PHO BIEN

Hiện có nhiều ứng dụng có thể được truyền động hoặc tự động hóa bằng kỹ thuật

số hoặc điều khiển với máy tính Có thể hiểu và suy luận các đặc tính cơ bản và tống quát của máy ƠNC thông dung thông qua một số ví dụ điển hình

Máy gia công cắt hể mặt/máy chạm khắc

Máy gia công cắt bề mặt, còn gọi là máy cắt biên dạng, hiện có nhiều kích cỡ và

hình dạng khác nhau Tùy theo loại sắn phẩm gia công, kiểu máy này sẽ sử dụng

loại đầu máy, động cơ điện, tỷ số truyền, tốc độ, chiều cao gia công tương ứng Về

nguyên tắc, nguyên lý hoạt động của loại máy này là sử dụng chuyển động quay

để cắt hoặc chạm khác Hầu như có thể sử đụng tất cả các loại động cơ truyền động trục chính, với công suất (mã lực hoặc lkW) và số vòng quay (rpm - v/ph) tùy theo vật liệu gia công và dụng cụ cắt Máy chạm khắc có thể vận hành với động

cơ 1⁄20 mã lực có khả năng truyền động đến 40.000 v/ph, trong khi hệ thống được dùng để gia công ván ép có động cơ trục chính 40 mã lực (HP) và tốc độ quay

tối đa 18.000 v/ph Nói chung, các đầu máy gia công gỗ được lắp trên máy gia

công biên dạng Kiểu động cơ này hoàn toàn khác, về nhiều khía cạnh, so với

đầu trục chính tần số cao được điểu khiển bằng mạch truyền động biến tần, VFD Sử dụng đầu trục chính tần số cao có nhiều ưu điểm, chẳng hạn, giảm tiếng

én khi vận hành, tuổi bền dài hơn, tăng công suất (HP), và khả năng tích hợp

với bộ thay dụng cụ cắt tự động (ATC)

Một trong các khác biệt chính giữa hai kiểu thiết bị này là định mức công

suất (HP) của chúng Để bạn đọc hiếu sự khác biệt này, dưới đây sẽ trình bày hai

kiểu đầu gia công

Đầu gia cũng và đầu trục chính

Đối với những người mới tham gia vào công nghệ ƠNC, câu hỏi chính thường là

các khác biệt giữa đầu trục chính và đầu gia công, và loại nào được coi là máy

tiện ƠNG Tuy cả hai đều đáp ứng các tiêu chí của máy công cụ ÔNC nhưng giữa

hai loại này vẫn có các khác biệt rõ rệt Dưới đây sẽ dé cập chỉ tiết từng loại đầu

máy và các khác biệt cơ bản

Đầu gia công

Kiểu đầu gia công gỗ cơ bản thường được sử đụng trên các máy CNC mức trung

bình Lý đo chính để sử dụng kiểu đầu động cơ này là giá tương đối thấp Chú ý, nếu bạn thường xuyên sử dụng máy công cụ với kiểu động cơ này, bạn nên có

thiết bị bảo vệ tai, đo loại động cơ này vận hành khá ồn

Các loại máy tiện chuyên dùng để gia công gỗ và được thiết kế chủ yếu là điều khiến bằng tay hoặc chuyển đổi sang bàn máy tiện không ƠNC Về cơ bản, loại

10

máy này không được thiết kế cũng không nhằm sử dụng với thiết bị CNC Chúng ding 6 bị đỡ hướng kính tiêu chuẩn để đờ hai đầu trục, do đó độ rơ có thể tương đối lớn Hầu hết đều có khả năng chọn tốc độ quay theo v/ph Dau gia cong, minh

họa trên Hình 1-1, có khả năng lựa chọn tốc độ trong khoảng 10.000-21.000 v/ph

với số gia 2.000 va 3.000 v/ph Loại máy này sử dụng ống lắp dao kích cỡ cố định theo số gia 1⁄4, 3/8, và 1⁄2 inch; có thể có thêm các ống lót khi sử dụng loại dụng

cụ cất có đường kính nhỏ (chắng hạn, mũi khoan đường kính 1/8 inch)

Kiểu đầu gia công này thường sử dụng động cơ có công suất không dưới 3.25

HP Sau đây sẽ nêu rõ các định mức công suất thực và lý thuyết, tính theo W hoặc lkW và HP, có thể đạt được và cách thức các nhà chế tạo đưa ra giá trị công suất

Công suất, tính theo W, là tích giữa điện áp và cường độ dòng điện, công suất

lý thuyết khi dùng điện gia đụng (125 V ae) là:

công suất lý thuyết tính theo mã lực, hp

Hình 1-1 Đầu gia công gỗ.

Hình 1-2 Dụng cụ tháo ổ

Điều này có nghĩa là, về lý thuyết, có thể đạt được công suất hữu dụng tối đa

tính theo mã lực (hp) khi sử dụng điện tiêu chuẩn gia dụng 15 A, là 2.5 hp Giá

trị này quá thấp so với yêu cầu chung là không dưới 3.95 hp

Giá trị 2.5 hp chỉ là lý thuyết Động cơ cảm ứng có tổn thất thậm chí đến

40% Do đó, nói chung có lẽ chỉ nhận được 60% công suất hữu dụng từ giá trị lý

thuyết này Như vậy, trừ đi tốn that chung sẽ nhận được công suất thực:

125 Vx 1B A x 60% = 1125 W

công suất thực tính theo watt

hoặc

1125 W/746 W = 1.5 hp

công suất thực tỉnh theo mã lực

Giá trị tính toán này chưa bằng một nửa công suất quy định của nhà chế tạo

Vậy, nhà chế tạo đưa ra giá trị của họ như thế nào? Họ sử dụng giá trị đo

cường độ dòng điện (A) cần thiết tại thời điểm khởi động động cø cảm ứng cụ

thể Đây là dòng điện khởi động, chỉ xảy ra trong thời gian ngắn, và được coi là đồng điện đỉnh và xảy ra bên trong động cơ Thời gian xảy ra dòng điện đỉnh rất

ngắn, không đủ để kích hoạt bộ ngắt mạch trên tú điện điều khiển Nếu sử dụng

các phương trình nêu trên, bạn sẽ thấy dòng điện đính là khoảng 20 A, nhưng

đây thực chất là công suất hầu như không hữu dụng

Nếu muốn chỉ phí ban đầu tương đối thấp, có lẽ bạn nên chọn đầu gia công

Rõ ràng là, tày thuộc nhiều yếu tố, ổ bị là chỉ tiết cần thay thế nhiều lần Có thể thực hiện điều này một cách đễ dàng, bạn nên tự chế tạo một dụng cụ thao 6 bi đơn giản, Hình 1-2 Dụng cụ này giữ cho rotor không quay khi tháo đầu gia công,

và ổ bì được kéo ra bằng cảo tháo ổ bí Loại ổ bị tiêu chuẩn này tương đối thông dụng trên thị trường, bạn có thể mua dễ dàng

Đầu trục chính

Đầu trục chính có hình thức gần tương tự đầu gia công, nhưng luôn luôn vận hành với bộ truyền động biến tần, VFD, được điều khiển bằng tần số để thay đổi tốc độ quay, v/ph Đầu trục chính được thiết kế và sử dụng trên máy CNC công

ul

12

Hình 1-3 Dầu trục chính 3 HP

suất lớn, thường có ổ đỡ trục kiểu vật liệu gốm, cho phép giảm tiếng ổn rõ rệt khi vận hành với các tải lớn, đẳng thời giảm độ rơ cho trục quay

Đầu trục chính có nhiều kích cỡ, là kiểu động cơ với moment quay không đối,

có thể đạt được công suất định mức (kW hoặc hp) theo quy định của nhà chế tạo Các thiết bị này thường yêu cầu công suất, điện nguồn, 240 V, 20 - 40 A Khoảng

kích cỡ thông dụng trong các máy cỡ nhỏ đến trung bình là 1.5 - 7.0 hp, tùy theo vật liệu gia công và chế độ cắt Động cơ 3 hp, mình họa trên Hình 1-3, do Công ty PDS Colombo chế tạo, rất thông dụng, vận hành tương đối tin cậy Các trục

chính quay rất êm, hầu như không phát ra tiếng động, và có vài tùy chọn làm nguội: quạt truyền động từ trục chính, quạt điện, hoặc làm nguội bằng nước,

Hình 1-4

Hình 1-4 Bộ truyền động biến tần.

Chức năng của bộ truyền động biến tần VFD là cung cấp nguồn điện ba pha

cho trục chính, do mọi trục chính đều sứ dụng điện ba pha Đây là điện cung cấp

vào bộ biến tần VED, có thể là một hoặc ba pha Tùy chọn phần cứng điều khiển

là sử dụng thẻ mạch điều khiến tốc độ giao tiếp với VFD, cho phép chỉnh trục chinh ON/OFF, chay tới hoặc lui, và điều khiển tần số hoặc số vòng quay trên dia hoặc đồng hồ Có thể tiếp cận các điều khiển này một cách trực tiếp thông

qua phần mềm hoặc qua các lệnh mã G trong chương trình gia công Ngoài ra,

người dùng vẫn có thể vận hành trục chính bằng tay thông qua giao diện đặt trên bệ truyền động biến tần VED Một số phương tiện giao điện trục chính có

thể được coi là tiêu chuẩn hoặc tùy chọn nâng cấp khi mua bộ điều khiển phần

cứng

Hệ thống ống lót (ống, kẹp rút) lắp đao hoặc dụng cụ cắt dùng cho loại thiết

bị này 1A series ER, Hinh 1-5, trong dé ting kích cỡ ống lót nén tương ứng đường

kính dụng cụ cắt đang sử đụng Có lẽ bạn không cần đặt mua tất cả các dụng cụ cắt đều có đường kính tương ứng đường kính trục chính, như với hệ thống ống lót trên máy dụng cụ Sẽ là thuận lợi, do một số trục chính sử dụng hệ thống kẹp chặt kiểu thanh rút, bằng điện hoặc khí nén, cho phép thay dụng cụ cắt một cách

tự động, bằng cách dùng bộ thay dao (dụng cụ cắt) tự động, ATC Bộ này được lắp trên hoặc gần đầu trục chính; các loại dao cắt khác nhau được đặt tại vị trí cố định trên bàn máy Thông tin về từng dụng cụ cắt, đường kính, chiều dài lưỡi cắt, và vị trí tọa độ chính xác được lưu trong một bảng trong phần mềm điều khiển Bằng cách dùng mã G, có thể thay dao hoàn toàn tự động, mà không cần

chạm vào trục Z

Các máy chạm khắc chuyên dùng thường sử dụng trục chính nhỏ với động cơ

servo Do dụng cụ cất thường có đường kính nhỏ, không quá 1/8 inch, trục chính

có thể đễ dàng đạt đến tốc độ quay 40.000 víph Hình 1-6 minh họa trục chính chạm khắc sử dụng dao cắt chuôi côn, đường kính 1/8 inch

Hình 1-5, Bộ ống lót lắp dung cy cat ER25 Hình 1-6 Trục chính chạm khắc

13

Bộ nhân giải

Đối với các máy có biên đạng gia công nhỏ, hành trình tốc độ cao không quá

quan Lrọng Tuy nhiên, trên các máy cỡ lớn, tốc độ đóng vai trò chính về thời gian cần thiết để đầu cắt gọt chạy từ một đầu bàn máy đến đầu kia Yếu tố chính

khi xét đến tốc độ, giả sử cùng động cơ và hệ thống truyền động, là tỷ số truyền trong hệ thống truyền động Đối với hệ thống tổng quát, luôn luôn có số bước

chuyên biệt (có thể coi đó là các tín hiệu truyền động) liên quan với quá trình tạo

ra khoảng hành trình tuyến tính xác định - thường quy ước theo đơn vị chiều dài,

chẳng hạn 1 inch Số bước/inch của máy chạm khắc có thể đến 10.000, loại có

ban máy lớn (8-10 fL) có thể chỉ có 2.000 bước/ inch Sự khác biệt giữa hai ví dụ này là bội 86 5 Do đó, với cùng tốc độ quay của động cơ, máy có 2.000 budée/inch

sẽ nhanh hơn ð lần, nhưng khả năng cắt thấp hơn rõ rệt

Đối với các kiểu máy này, có hai lựa chọn bộ truyền động: bánh răng-thanh răng, và trục vít me Nói chung, các bàn máy có biên dạng làm việc dài không đưới 4 ft thường sử dụng bánh răng-thanh răng trong hệ truyền động Khi dùng

cơ cấu bánh răng-thanh răng, cần có bộ giảm tốc lắp giữa động cơ và bánh răng Nếu không có bộ giảm tốc (nghĩa là thực hiện truyền động trực tiếp giữa động cơ

và bánh răng), độ phân giải của hệ thống sẽ thấp, chất lượng cắt gọt giảm rõ rệt Đối với các khẩu độ tương đối ngắn, và thường trên trục Z„ có thể sử dụng truyền

động trục vít me hoặc trục vít bi dẫn Trục vít có các giá trị số reninch khác: nhau, và thường được chọn khi yêu cầu giá trị độ phân giải trên trục Z cao hơn

các trục X và Y Các ứng dụng, chẳng hạn gia công khuôn mẫu, chạm khắc nổi

3D, thường yêu cầu độ phân giải cao trên trục 2

Các phương pháp kẹp giữ

Thi gia công cắt gọt với chuyển động quay, chẳng hạn khoan, mũi khoan chuyển

động quay sẽ tác dụng lực lên chi tiết gia công Để chịu các lực này, cần có

phương pháp kẹp chặt hoặc định vị chỉ tiết gia công Tuy các phương pháp kẹp

chặt được trình bày đưới đây đều tương đối hiệu quả, nhưng có thể chưa phải là giải pháp tối ưu cho từng trường hợp cụ thé Người gia công phải lựa chọn và áp

dụng kỹ thuật kẹp chặt, bảo đảm đủ lực và an toàn cho từng công việc cắt gọt

được thực thí; đặc biệt, bạn không nên dùng tay để giữ chỉ tiết gia công, điều này rất không an toàn và không bảo đảm chất lượng gia công

Chân không

Rẹp chặt bằng chân không là phương pháp tương đối thông dụng, đặc biệt khi cần gia công chỉ tiết đạng tấm Trong công nghiệp gia công gỗ và vật dụng bằng

gỗ, thường gia công các tấm gỗ hoặc ván ép Ngành công nghiệp này còn sử dụng

các tấm chất déo, vật liệu composite, va tam nhôm mỏng Áp suất chân không

thường được tạo ra từ thiết bị hút chân không Các thiết bị này tương đối cổng kênh, khi vận hành thường phát ra tiếng ồn, và tiêu thụ nhiều năng lượng Các tấm được ghép lại và nối bằng ống nhựa PVC để tạo ra vùng làm việc (với chân không) Thay vì phải tạo chân không trên toàn bộ bàn máy, có thể dùng các tấm ngăn 1⁄2 hoặc 1⁄4 để tạo ra các vùng chân không

Lưới T Track

Đối với những người thường xuyên gia công các phôi kích cỡ không đều, gỗ cứng,

và các bộ phận đô gỗ, thanh T Track là công cụ rất hữu ích, có.thể đặt lên bề mặt

tấm phôi cần gia công Các loại bulông và kẹp giữ được dùng để định vị hầu hết,

mọi thứ trên bàn máy Nhôm là vật liệu thường dùng để chế tạo thanh T track

và phần cứng, khi lưỡi cắt có khả năng tiếp xúc đôi chút với các dụng cụ kẹp chặt

Băng dán hai mặt

Các xưởng gia công nhỏ thường sử dụng tấm melamine (hoặc vật liệu tương tự) làm bể mặt tấm gia công Sử dụng băng đán hai mặt, có thể đặt vài đải băng lên

bể mặt tấm melamine sẽ giữ được tấm phôi, chẳng hạn nhôm, PVC, acrylic,

Loại băng này tương đối rẻ tiên, và có thể là giải pháp khá tốt để định vị chỉ tiết

gia công thay cho phương pháp kẹp chặt bằng chân không

Tấm mờ Fat Mat

Fat Mat là tên thương mại của tấm vật liệu cao su hóa Loại vật liệu này chủ yếu được đùng trong các nguyên công cham khắc, tấm phôi được kẹp chặt một cách

an toàn bằng các tấm chất dẻo hoặc kim loại nhỏ để gia công Để sử dụng, đơn

giản, bạn hãy đưa phôi chạm khắc vào vị trí và ép chặt lên tam fat mat Sau khi

gia công hoặc khi cần thiết, bạn có thể tháo dễ dàng bằng cách tách phôi chạm khắc ra khỏi bề mặt tấm fat mat

Cam hiến, tù tìm

Các thiết bị, được gọi là đầu đò, được sử dụng nhiều khi gia công trên máy CNC Máy CNC được lệnh thực hiện các hành trình cắt liên tiếp trên diện tích do người dùng xác định, vùng đó sẽ được quét liên tục Quá trình quét có thể là cơ

hoặc quang học Kết quả quét sẽ được phản ánh đưới đạng đám mây điểm

Dò tìm cơ

Các đầu đò cơ học được lắp trên mâm cặp trục chính vào thời điểm trục không

quay Đầu đò cơ, Hình 1-7, có chuỗi các tiếp điểm, đóng hoặc ngắt khi đầu đò chạm vào vật thể đang được quét Chuỗi đóng-ngắt tiếp điểm được kết hợp với

hệ tọa độ quy chiếu theo các vi tri X va Y, va được lưu dưới dạng tập tin Có thể

hiển thi lai tap tin này và sử dụng để tái tạo vật thể đã quét

Đò tìm quang

Trên thị trường có nhiều loại máy quét quang và máy quét nên phẳng Một số tương đối mới, sử dụng camera lắp trên máy CNC (máy tiện, máy phay, tao ra bản quét rất chỉ tiết, Camera hiển vi dua trên USB chụp nhiều hình ảnh của vật thể quét khi trục di chuyển Sau khi quết xong, phần mềm sẽ ngoại suy hình ảnh chỉ tiết để biểu thị bản quét Loại đầu đò này, của công ty Tormach, khả dụng

trên website của họ: http:/Awww.tormach.com/ Product_CNC_Scanner.html

Phần mềm này làm việc cùng với trình diéu khién Mach3

Truc A quay

Các may CNC dua trên trục X, Y, và Z có khả năng chuyển động theo các quỹ đạo tương đối phức tạp Nếu bổ sung thêm trục quay (thường được ký hiệu là trục A),

có thể phay hoặc gia công theo kiểu cột ngang Chú ý, trục quay này thường được

coi là đầu hoặc trục phân độ Đầu phan độ khác với trục trên máy tiện, là có thể đổi chiêu quay và tốc độ quay Các tập tin CAD và CAM được lập trình sao cho chiều cao phân độ bằng chu vi của phôi quay Sự thay đổi khoảng cách Y trong tập tin phải bằng số độ (góc) quay chuyên biệt Về cơ bản, tập tin này được lập

trình theo trục quay Nếu áp dụng trên máy tiện, kích cỡ bộ phân độ và đường

kính cột bằng chiều cao mâm cặp

Máy cất plasma

Máy cắt plasma là loại thiết bị gia công, có khả năng cắt đứt nhiều loại vật liệu

kim loại chỉ trong một đường (hành trình) cắt Thiết bị này được cung cấp với các

chiều dày cắt cực đại khác nhau và hầu hết dau có hình dáng và kích cỡ tương tự

máy hàn MIG (cấp dây hàn liên tục) cỡ nhỏ Ngay khi thiết lập hỗ quang plasma

để cắt, không khí nén được dùng để thổi kim loại nóng chảy ra xa đường cắt Bàn máy cắt plasma ƠNC thường tương tự bàn máy công cụ Điều khác biệt cơ bản là đâu trục chính được lắp với mỏ đốt plasma

Chiều cao đâm xuyên ban đầu trên tấm phôi được dùng để tạo ra lỗ cắt qua phôi kim loại Sau khi thiết lập lễ cắt ban đâu, thiết bị điều khiển, thường được gọi là bộ điều khiển chiều cao mó đốt (THC), sẽ duy trì khoảng cách thích hợp giữa đầu mỏ đốt và bể mặt phôi kim loại thông qua quá trình liên tục lấy mẫu điện áp giữa bề mặt này và đầu mỏ đốt Lý do cần liên tục đo, lấy mẫu điện áp và thực hiện các điều chỉnh nhỏ là tấm kim loại đễ bị biến đạng (cong) trong khi cắt, đặc biệt là các tấm mỏng; tấm phôi có thể nằm không hoàn toàn phẳng trên mặt bàn máy, đo đó, cần đuy trì khoảng cách không đổi giữa bề mặt phôi và đầu

mỏ cắt Hơn nữa, nhiều tấm kim loại ngay từ đầu đã không phẳng, do đó chức năng thứ hai của bộ điều khiển chiều cao mỗ đốt, THC, là theo vết bề mặt phôi

có hình dạng không đều

Hình 1-8 Bộ điều khiển chiều cao mỏ đối

Trong khi cắt bình thường, phần cứng bộ điều khiển chuyển động và phần mềm phải kiểm soát cả hai trục X và Y về các chuyến động 2D, còn bộ THC phái kiểm soát theo trục Z cho các điều chỉnh theo chiều đứng Giao điện vật lý, dùng cho thiết bị THƠ thường thông qua cổng song song thứ hai đến máy tính và phần

mềm điều khiển Do đó, cần sử dụng hai cổng đb-25; một cho bộ điều khiển

chuyển động, và một cho bộ điều khiển chiều cao Cơ sở đữ liệu điều khiển có thể lưu thông tin về dụng cụ cắt, các thông số về loại vật liệu, chiều dày, tốc độ cắt; các thông số cắt plasma cũng được lưu trong tập tin dữ liệu để dễ dàng quy chiếu

Các xưởng quy mô nhỏ đến trung bình thường gia công các vật liệu cho phép

sử dụng cả máy cưa vòng và máy cắt plasma Vấn đề là sử dụng loại máy nào Nói chung, không nên dùng may CNC, vì hai lý do: Máy cắt ƠNC yêu cầu bàn máy,

gá lắp phôi, phải rất phẳng khi quy chiếu theo trục Z Sử dụng máy cắt plasma sẽ không cần bàn gá lắp phôi, thường chỉ là khung đỡ để kim loại nóng chảy lọt qua trong khi vận hành mỏ cắt, cho phép tiết kiệm thời gian, do không phải lắp và tháo bàn gá, định vị phôi mỗi khi thay đổi nguyên công cất Đơn giản, bạn chỉ cần đặt bàn định vị phôi trên lưới plasma, không cần điều chỉnh độ phẳng của phôi khi đầu cắt chuyển động

Có thể tận dụng máy CNC hiện có và lắp mỏ cắt pÌasma Nếu muốn chế tạo hoặc mua bàn máy để sử dụng plasma, bạn sẽ nhận thấy loại bàn này không yêu cầu khối lượng và độ bên cao như máy ƠNGC, do có ít hoặc hầu như không có lực

tác dụng trong quá trình cắt bằng plasma (hoặc laser, tỉa nước, ), khác với quá

trình phay hoặc tiện Bộ điều khiển THƠ, minh họa trên Hình 1-8, cũng là loại được dùng trên bàn máy cắt plasma sẽ để cập trong Chương 11, “Tự lắp ráp bàn may cit plasma CNC” Dé có thông tin chỉ tiết, bạn có thể đến địa chỉ

http://soundlogicus.com/ ctia céng ty Sound Logic, Inc

Hai truc Z

Nhiều khi quá trình gia công trên máy chỉ sử dụng hai lưỡi cắt Trong những trường hợp đó, có thể không cần mua hoặc sử dụng bộ thay dao tự động (ATC)

cho trục chính, giải pháp đơn giản là sử dụng trục chính thứ hai Cé thé dé dang

lắp đặt và điều khiển đầu trục Z thứ cấp như một trục độc lập thông qua phần mềm tương ứng Có thể lập cấu hình phần mềm CAM dưới dạng tín hiệu xuất sau

17

bộ xử lý, gán trục Z chính là “Z” và trục thứ cấp là “A” Trong quá trình xử lý tập

tin mã G, máy ỂNQ có thể tự động sử dụng trục và dụng cụ cắt thích hợp Điều này tương ứng với quá trình thay dụng cụ cắt vào thời điểm thích hợp trong khi

thực thi chương trình mã G,

Công tắc giới hạn, công tắc hành trình

Các công tắc hoặc bộ chuyển mạch được coi là tập hợp các linh kiện, thiết bị,

ngoại vi của bộ điều khiển Kiểu công tắc thông dụng là công tắc micro, còn gọi

là vi công tắc, Hình 1-9, được lắp sao cho có thể nhận biết các vị trí đầu và cuối

hành trình trên từng trục và theo từng chiều hành trình Khi sử dụng các công tắc này theo kiểu giới hạn, chúng sẽ là thiết bị an toàn, dừng ngay hành trình trên trục trước khi xảy ra va chạm hoặc giá đỡ bị lệch khỏi vị trí Khi được dùng làm công tắc hành trình, phải biết trước các vị trí on/off trên từng hành trình

của công tắc Nếu hệ thống bị mất điện nguồn hoặc thiếu các bước, phần mềm

hành trình sẽ đưa máy trở về tập hợp các tọa độ cho trước

Các vị trí đầu và cuối, nơi lắp công tắc giới hạn hành trình, được ghi rõ trong

mã G, là tọa độ máy Gõ3 Biên dạng làm việc thực và vị trí tọa độ X = 0 và Y =0

là tọa độ bàn máy G54 Khi làm việc với các công tắc, bạn cân biết rõ hệ tọa độ đang được sử dụng

Hầu hết các công tắc này là loại đơn cực hai vị trí (SPDT), có thể đấu day theo kiểu thường đóng (N/C) hoặc thường mở (N/O) Kiểu thường đóng thông dụng hơn, do an toàn hơn kiểu thường mở

Một kiểu công tắc không nên sử dụng, nếu có thể, là công tắc cảm ứng từ, Hình 1-10 Tuy loại này có khả năng đóng-ngắt mạch khá tốt, nhưng tính an toàn không cao, do được đấu dây theo kiểu thường mở (N/O)

Hình 1-9 Vi công tắc giới hạn hành trình

MÁY PHAY

Máy phay thường có chân đế nhỏ hơn các máy ƠNC khác, chức năng chính của

chúng là gia công cắt gọt vật liệu kim loại Máy phay thường có tỷ số truyền tương đối cao, cho phép gia công cắt gọt với tính lặp lại và độ chính xác đến

0.0001 hoặc cao hơn Máy phay công nghệ cao có thể thực hiện các chuyển động

Hình 1-10 Công tắc cảm ứng từ

rời rạc với số gia 0.0001 in Máy phay được sử dụng để gia công vật liệu kim loại,

do đó khung máy được thiết kế để chịu được các ứng suất cao phát sinh trong quá trình cắt gọt Thân máy phay thường được chế tạo bằng gang đúc, sử dụng trục vít cầu cho từng trục

Độ chính ác và tính lặp lại

Đối với tất cả các máy gia công vật liệu kim loại, kể cả máy phay, độ chính xác

và tính lặp lại là các yếu tố cơ bản trong thiết kế và/hoặc đặt mua máy Độ chính

xác gia công là van dé hiệu suất và các kỳ vọng của ứng dụng, còn tính lặp lại gia công là khoáng sai lệch cho phép giữa các sản phẩm cùng loạt gia công Khoảng sai lệch cho phép này càng nhỏ càng bảo đảm đệ chính xác cho hệ thống Tính

lặp lại của hệ thống được xác định theo khả năng hệ thống trớ về cùng vị trí lặp lại nhiều lần Ví dụ, hệ thống có thể được lệnh địch chuyển theo khoảng cách rời

rạc và độ chính xác được đo với một lượng sai lệch xác định Độ chính xác của hệ

thông thực chất là chênh lệch giữa vị trí thực và vị trí yêu cầu Tuy nhiên, nếu

chênh lệch này được duy trì trong khoảng cho phép, thì đó chính là tính lặp lại

MÁY TIỆN

Máy tiện được sử dụng chủ yếu để gia công cắt gọt vật liệu kim loại, tuy cũng có một số máy tiện chuyên dùng để gia công gỗ Máy có mặt phẳng X - Y, là mặt gia công cắt gọt với phôi quay bằng trục chính Chú ý, đối với máy tiện vận hành bằng tay, sử dụng bộ bánh răng ngược sẽ xác định tỷ số chuyển động của dao cắt theo số vòng quay trục chính Với điều khiến CNC, hoàn toàn không còn áp dụng điều này nữa, do trục vít me trở nên độc lập với trục chính Điều đó cho phép gia

công cả ren tiêu chuẩn và ren phi tiêu chuẩn, cho phép mở rộng các dạng ta rô ren trên phôi quay

VAT LIEU KẾT CẤU - MAY GIA CONG CAT BE MAT/MAY CAT PLASMA

Yêu cầu chung khi xây dựng các máy CNC cắt bê mặt hoặc cắt plasma là phần tĩnh (không chuyển động) phải đủ nặng để giảm rung động; thứ hai là các phần chuyển động phải nhẹ nhưng đủ bên để chịu các lực phát sinh trong quá trình gia công, nhằm tăng nhanh tốc độ với gia tốc đủ lớn và giảm quán tính

19

Loại vật liệu thông dụng thứ hai là nhôm định hình, bạn có thể tìm hiểu thêm

thông tin về vật liệu này tại địa chi http://8020-net/ Hiện có nhiều công ty

chuyên sản xuất nhôm định hình theo nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau Sử dụng loại vật liệu này, bạn có thé dé dàng lắp ráp hệ thống ƠNC với chi phí thấp hon so với sử dụng thép Nhà chế tạo nhôm định hình có thể cắt theo kích cỡ của bạn và còn cung cấp các bộ lắp ghép thích hợp Ưu điểm chính khi sử dụng nhôm định bình làm khung cho các bộ phận chuyển động, chẳng hạn bàn máy cắt plasma, chính là trọng lượng nhẹ Tuy nhiên, điều quan trọng cần chú z là hệ số

co giãn của các kim loại khác nhau sẽ gây ra sự khác biệt khi ghép chúng với nhau; chẳng hạn, rất khó hàn nhôm với thép Tuy mức độ khác biệt tương đối nhỏ, nhưng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác chung của hệ thống Trong hầu

hết các trường hợp, thay vì hàn, thường sử dụng bulông để ghép nối các phần vật

liệu khác nhau

thép nối các vật liệu khác nhau

Trên các thiết bị sử dụng thép và/hoặc nhôm, loại vật liệu và phương pháp lắp

ghép có thể đóng vai trò rất quan trọng Chẳng hạn, hệ thống với các bộ phận

được ghép với nhau bằng bu lông, theo thời gian sử dụng sẽ có xu hướng bị lệch

và giảm dân độ chính xác so với mối ghép hàn Nói chung, nếu có phương tiện, bạn có thể khoan lễ và lắp bu lông cho khung kết cấu, sau đó hàn các bộ phan với

nhau bằng phương pháp thích hợp, chẳng hạn hàn MIG, GMAW, hoặc hàn TIG,

GTAW Nếu lắp ráp khung thiết bị bằng thép và chưa biết hàn, bạn nên ghép và

định vị các bộ phận một cách chính xác sau đó mời thợ hàn đến hàn thay cho

bạn Nếu mua thiết bị, bạn nên hỏi bên bán, đây là nguyên khối hay được ghép

bằng bu lông Nếu là hệ thống ghép bu lông, bạn nên chuẩn bị để hàn các bộ

phận với nhau hoặc chọn mua loại nguyên khối

DUNG CU CAT

20

Trong lĩnh vực gia công cắt và máy ƠNC, thuật ngữ dụng cụ cắt đơn giản chỉ có

nghĩa là dao cắt Hiện có rất nhiều chủng loại dụng cụ cắt đa năng hoặc chuyên dùng cho từng loại vật liệu cắt gọt trên từng kiểu máy công cụ Hiện có nhiều kiểu dụng cụ cất liên quan đến gia công CNC, cần đến vài quyến sách để trình bày Ở đây chỉ có thể nêu các loại cơ bản thường dùng trong gia công gỗ, chất đẻo, và dùng trong chạm khắc Ngoài ra, bạn cần nhớ, các dụng cụ cắt được liệt

kê ở đây đều khá dụng với kích thước theo hệ mét và theo tiêu chuẩn SAE (Hoa Kỳ), chẳng hạn dao phay mặt đầu với đường kính 1/8 đến 1⁄2 inch

= Dao phay mat déu Đây là loại dao phay thông dụng nhất trong các nguyên

công phay CNC, Hình 1-11 Có các kiểu đao chuyên biệt theo từng loại vật

= 4

Hình 1-11 Các loại dao phay mại ở:

liệu được cắt gọt, gỗ, composite, bề mặt cứng, chất dẻo, và kim loại Dao phay

mặt đầu được dùng để gia công biên dạng, khoan, phay rãnh, Trong các

kiểu dao phay mặt đầu, thông dụng nhất là cắt thô, cắt xuống, cắt lên, gia công tỉnh,

m Dao mũi cầu Loại đao này khác với dao phay mặt đầu về dạng hình học, đầu

lưỡi cắt được làm tròn Loại dụng cụ cắt này có nhiều kiểu khác nhau, thường

dùng trong các lĩnh vực gia công 3D, cham khắc, có tính mỹ thuật

m Dao chạm khốc Hầu như mọi kiểu đao đều có thể được dùng để chạm khắc Tuy nhiên, khí bạn tập trung sử dụng máy chạm khắc ƠNC và làm việc với các loại phôi chuyên biệt (xem http://rowmark.com/ va http://www.inoplas com), bạn nên dùng dụng cụ chạm khắc kiểu côn, Hình 1-12, dù kiểu dao chữ

V cũng rất thông dụng trong chạm khắc

Quá trình chạm khắc tỉnh sử dụng bộ đao cắt hoàn toàn khác Chúng được

gọi là đao đầu côn, do đầu đao cắt có đạng côn, và có phần được mài phẳng ở phía mũi dao Hiện có loại cán dài, được dùng trên hầu hết các máy chạm khắc, đòi hỏi ống lắp dao chuyên biệt để truyền động Ngoài ra còn có loại cán dao ngắn,

1⁄4 inch, Hình 1-13, có thể lắp vào mâm cặp trục chính Một trong các nhà cung

cấp loại dụng cụ cắt này, Antares, cung cấp thông tin chỉ tiết tại địa chỉ http./

www.antaresine.net/FactCuttereometry.html

Hình 1-12 Dao kiểu

đầu côn, dùng trong

Hình 1-13 Bộ dao côn

Ngoài ra còn có các loại dao chạm khắc chuyên biệt, tuân theo đạo luật

American Disabilities Act (ADA), chẳng hạn dao cắt góc chuyên biệt, dao chạm khắc điểm để tạo chữ nối Braille cho người khiếm thị

BO DUNG CY CAT

Đối với nguyên công phay vật liệu kim loại, có một hệ thống làm việc với các

dụng cụ cắt kim loại phổ biến, được gọi chung là hệ thống dụng cụ Tormach (TTS), Hình 1-14 Nếu bạn thường xuyên thực hiện quy trình phay, sử dụng hệ

dụng cụ này sẽ giúp bạn tiết kiệm thời gian và cải thiện độ chính xác gia công Nhóm này làm việc với một loạt các giá đỡ dao, thích nghỉ nhanh với hệ thống Hình 1-14 Bộ dụng cụ cắt Tormach

22

kẹp giữ (gá) đao hiện hữu trên máy phay của bạn (R8 hoặc MT3) có thế thay đổi

dao một cách dễ dàng Mỗi giá dao này đều được lắp khớp vào ống kẹp dao theo

cùng chiều sâu và phần dao chìa ra là khoảng cách do người dùng xác định, được lưu vào tập tin trong phần mềm của bộ điều khiển Kết quả sẽ là thay dao nhanh

hơn và hầu như không cần thực hiện điều chỉnh vị trí dao về zero Đây có lẽ là bộ

dụng cụ cắt bạn nên mua và sử dụng lâu dài Bộ dụng cụ cắt TTS khả dụng trên

cả máy phay vận hành bằng tay và máy phay ƠNC, bạn hãy tìm thêm thông tìn tai website cua Tormach, http://Avww.tormach.com/Product.TTS2.html

23

HE THONG DAN HUONG

Chuong nay sé trinh bay những phương pháp phối hợp chuyển động giữa các trục may riêng rẽ Những hệ thống này đầu được coi là dẫn hướng “tuyến tính”, đó

chính là kiểu chuyển động trên từng trục máy Bất kể kiểu loại, tất cä đều phải cung cấp:

m Chuyển động tịnh tiến (tới và lụi) đọc theo trục được yêu cầu

m Chuyển động thẳng ổn định với ma sát thấp nhất có thể,

m Định hướng chắc chắn, cố định theo góc 909 (vuông góc) với các trục còn lại

= Lắp đặt chắc chắn với độ rơ nhỏ nhất giữa trục dẫn hướng và ban xe dao Các bộ dẫn hướng khác nhau về khả năng chịu lực, kiểu thiết kế, các tính

chất tĩnh và động, nhưng đều có chung nguyên lý Các lực (tải) tĩnh luôn luôn

xuất hiện trong hệ thống, còn các lực biến thiên hoặc thay đổi liên tục theo thời

gian được gọi chung là tải động Khái niệm cơ bản này là rất quan trọng trong

lựa chọn kiểu loại và kích cỡ bộ dẫn hướng lắp trên máy CNC, quyết định phần lớn khả năng chịu tải Môi trường làm việc cũng góp phần quyết định lựa chọn

kiểu loại bộ dẫn hướng, vật liệu chế tạo bộ này, và các yêu cầu về bôi trơn,

Ngoài các yêu cầu cơ bản này, có thể sử dụng thêm các thanh dẫn hướng lắp

trên khung máy sao cho không bị tác động từ các phoi phát sinh trong quá trình

cắt gọt Tuy một lượng nhỏ các phoi này có thể vướng vào hệ thống dan hướng, nhưng yêu cầu vẫn là giảm thiểu tương tác với các phoi, do phoi có thể làm mòn

hệ thống dẫn hướng và/hoặc làm ô nhiễm đầu bôi trơn Nếu lắp đặt hệ thống dẫn hướng dẫn đến sự tích tụ phoi cắt Bot, c6 thể phải sử dụng bộ dẫn hướng bảo vệ cùng với bộ thu gom bụi Khi gia công vật liệu gỗ hoặc gỗ-composite sẽ phát sinh

nhiều bụi, có thể phải dùng hệ thống thư gom bụi kiểu chân không; loại bụi này

lơ lửng trong không khí có thể đi vào hệ hô hấp của công nhân vận hành máy,

Bây ra các bệnh nghề nghiệp Ngoài việc đeo kính bảo hộ, cần bảo vệ phổi và hệ

hô hấp, tốt nhất là bằng cách làm việc trong môi trường sạch, không có bụi Các kiểu hệ thống dẫn hướng được để cập đưới đây đủ để đáp ứng yêu cầu thiết kế của hầu hết các thiết bị CNC trong xưởng cơ khí quy mô nhỏ đến trung

Có thể lắp thanh dẫn hướng theo một trong hai cách: ở phía đầu hoặc dọc theo chiều đài Xét phần trục của hệ thống này với các tùy chọn lắp đặt khả dụng Có hai kiểu khối đỡ cơ bản được dùng với thanh dẫn hướng trụ, hở và kín

Hình 2-1 Các bộ phận kèm theo thanh dẫn hướng hình trụ

Kiếu ổ đỡ là yếu tố chính khi tính toán các khả năng chịu tải theo từng phương pháp lắp đặt, Hình 2-1, Chú ý, kiểu hệ thống dẫn hướng này yêu cẩu sử dụng chất bôi trơn, đo bên trong khối đỡ có các ổ bì

Lắp ử đầu tranh

Trong phương pháp lắp thanh dẫn hướng ở phía đầu, chỉ đỡ hai đầu thanh, và phần trục giữa không được đỡ Kiểu lắp đặt này cho phép tiết kiệm chỉ phí, chủ yếu sử dụng cho các khoảng dẫn hướng tương đối ngắn Có hai kiếu cơ bản lắp các khối đỡ; kiểu vách và kiểu có giá đỡ Các khối đờ kiểu vách được sử dụng khi phần trục nối giữa hai bể mặt song song Trong các trường hợp, khi có nền chắc chắn chạy song song với phần trục, có thể sử dụng kiểu có giá đỡ Cả hai kiểu này đều dùng kiểu ổ lăn kín

Nói chung, kiểu lắp (đỡ) hai đầu trục dẫn hướng thường được dùng theo cặp, với các khối đỡ trên từng trục được lắp cố định với nhau Điều này cho phép tăng

rõ rệt khả năng chịu lực, đồng thời giám độ sai lệch Công ty Danaher Motion, http://www.danahermotion.com/, la mét trong cdc nha chế tạo loại hệ thống dẫn hướng này Họ cung cấp thông tin chỉ tiết và các phương trình tương ứng, giúp

người dùng xác định chính xác các yêu cầu về tải

48 in (1,2 m) Do kết cấu đỡ, kiểu đẫn hướng này được gọi là kiểu mở Có thể tìm hiểu thêm thông tin tại http:/www.vxb.com/,

THANH DẪN HƯỚNE BIÊN DẠNG

26

Hệ thống dẫn hướng này, Hình 2-2, sử dụng thanh dẫn với các biên dạng, tiết

điện, khác nhau Thanh có đường dẫn biên dạng để tiếp nhận b thép chứa trong hộc di trượt Đây là lựa chọn phổ biến trong thực tế; đặc biệt phù hợp với các thiết kế yêu cầu chịu lực lớn và/hoặc dẫn hướng với độ chính xác cao Hệ thống này có nhiều ưu điểm, nhưng đắt tiền và hơi khó lắp đặt

Kích cỡ thanh đẫn hướng được xác định theo chiều rộng, đo ở vị trí đáy Khoảng kích cờ thông dung từ 15 đến 35 mm, thường ghi theo hệ mét Kiểu

thanh dẫn hướng này có dung sai rất chính xác giữa hộc di trượt và thanh dẫn, là lựa họn tối ưu cho nhiều ứng dụng,

Tùy theo chiều dài thanh ray cần lắp đặt, rất khó lắp một thanh thăng và thanh thứ hai song song với thanh thứ nhất trong giới hạn dung sai 0.001-0.002

inch Do đó, hầu hết các nhà chế tạo thiết bi CNC dau gia công các rãnh chuẩn trên phần nên lắp ráp để bảo đảm các thanh này song song với nhau Ngoài ra,

mục đích thứ hai trong lĩnh vực gia công phay là bảo đảm các thanh dan hướng có cùng chiều cao Nếu không đáp ứng một trong các tiêu chí này, các biến thiên kích thước sẽ làm cho hộc di trượt bị mòn nhanh,

Một trong các ưu điểm của kiểu đẫn hướng này là đặc tính tái hầu như không thay đổi so với phương lắp đặt thanh dẫn hướng Cùng với yêu cầu về không gian biên dạng không cao, loại dẫn hướng này thường là giải pháp thiết kế tốt nhất, thậm chí là duy nhất

Hộc (hoặc xa) di trượt, được dùng với thanh dẫn hướng biên đạng, thường sử

dung day bi, do có ma sát thấp và có thể vận hành với tốc độ cao

Các tùy chọn hộc di trượt có thế gồm cả loại thấp hơn chiều cao biên dang

tiêu chuẩn, với các chiều rộng khác nhau, cho phép mở rộng các đặc tính lắp đặt

Bôi trơn và loại bỏ phoi, thường được thực hiện thông qua bộ chuyên dùng, lắp

bằng bu lông vào một hoặc cả hai đầu hộc di trượt Thanh dẫn hướng biên dang nêu trên có nhiều biến thể khác nhau, Trong đó có kiểu hệ thống sử dụng thanh dẫn hướng với lớp tráng phủ bề mặt ma sát thấp Sự khác biệt chính thường là kiểu hộc di trượt, một số có thể không sử dung bỉ thép Thay vào đó, mặt trong

Neel:

Hinh 2-2, Vi du vé thanh dan hướng biên dạng.

của hộc đi trượt có lớp tráng phủ ma sát thấp, cho phép giảm ma sát khi hộc này

trượt theo chiều dài thanh dẫn hướng Một số công ty có uy tín trong lĩnh vực

công nghệ này bao gồm công ty Pacific Bearing, http://vww.pacificbearing.com/

và công ty HiWin, http:/www.hiwin.com/

CON LAN CHU W

Kiéu hệ thống dẫn hướng tuyến tính này rất thông dung trén cdc may tién CNC

và các thiết kế bảng plasma Con lăn chữ V có thiết kế đơn giản, đễ lắp dat, dé

sử dụng, không hoặc ít đòi hỏi bảo trì - bảo dưỡng, nhưng có thời gian su dung -

tuổi bên khá đài Kiểu dẫn hướng này dùng các con lăn thép với rãnh biên dạng

chữ V trên chu vi và trượt theo thanh thép đã nhiệt luyện, có biên dạng tương hợp với nhau Các con lăn này sử dụng ổ bị hai đấy để tăng khả năng chịu lực hướng kính khi kích thước tương đối nhỏ

Hệ thống này tương đối thông dụng, nhờ các lý do:

m Tất cả các chỉ tiết đều khả dụng đưới dạng rời, bạn có thể đã đàng lắp thanh

dẫn hướng một cách trực tiếp lên khung máy

m Các hộc (xa) di trượt và thanh dẫn được lắp theo bộ với các chiều đài và kích

cỡ khác nhau

m Rất kinh tế, do thường có giá thấp nhất trong các hệ thống dẫn hướng

m Không kén chọn môi trường vận hành

khả năng chịu tải hướng kính cao hơn nhiều so với tải ngang, do đó phương hoặc

chiều thích bợp của thanh dẫn là phương sao cho tải lớn nhất tác dụng theo

hướng kính

Vì nhiều lý do khác nhau, một số ứng dụng trong công nghiệp (bán dẫn, chế biến thực phẩm, ) có xu hướng chỉ sử dụng kiểu công nghệ dẫn hướng này Cả con lăn và thanh dẫn đều được chế tạo bằng thép không rỉ có tính chống ăn mòn

cao Hệ thống này cũng thích hợp trong các điều kiện làm việc đòi hỏi độ sạch cao và định kỳ rửa sạch trang thiết bị, Ngoài ra, các con lăn, đù được bảo vệ hoặc làm kín, vẫn phải bảo đảm không ảnh hưởng đến sự bôi trơn bên trong Ưu điểm

kế tiếp của hệ thống này là không cần bôi trơn các bề mặt làm việc giữa con lăn

và thanh dẫn, do đó không có dầu/mỡ tích tụ các chất ô nhiễm, đặc biệt ở nơi yêu cầu độ sạch cao, chẳng hạn trong công nghiệp bán dẫn

Một tính năng quan trọng bên trong thiết kế này là khả năng tự làm sạch theo kiểu quét liên tục Điều này là nhờ cơ chế quét con lăn, loại bỏ các phoi cắt

27

28

Hình 2-3 Cặp thanh

dẫn hướng và con lăn

Song song theo hai

phia

khi con lăn chuyển động trên thanh dẫn Ngoài ra, còn có thể lắp các đệm nỉ hoặc vải trên hộc đi trượt để làm sạch sơ bộ và bôi trơn (nếu thấm dầu bôi tron cho các đệm này), cho phép tăng tuổi thọ sử dụng của hệ thống dẫn hướng Kiểu đân hướng này có khả năng chuyên biệt hóa rất cao, sử dụng thanh dẫn hướng đơn hoặc theo cặp Nếu dùng theo cặp, có thể bố trí đối diện hoặc cùng chiều với nhau Hình 2-3 minh họa cặp dẫn hướng đối diện nhau

Trong những trường hợp đó, có thể điều chỉnh con lăn theo chiều ngang thông qua các ống lót lệch tâm Có thể dễ đàng thiết lập mức độ đặt tải trước bằng cách quay đầu lục giác trên ống lót Chú ý, ống lót lệch tâm có lễ lệch tâm Các con lăn đối điện được định vị theo chiều ngang và sử dụng ống lót đồng tâm Ống lót đồng tâm có đầu bo tròn và không cần điều chỉnh Hình 2-4 minh hoa ca ống lót lệch tâm và ống lót đồng tâm cùng với các con lăn chữ V cỡ số #3 Hình

2-5 minh họa bộ dẫn hướng hoàn chỉnh cùng với hộc đi trượt

Nếu lần đầu tiên sử dụng hoặc thiết kế hệ thống CNC để vận hành trong môi

trường có nhiều bụi hoặc phoi vụn, bạn nên sử dụng hệ thống đẫn hướng kiểu con

lăn chữ V Hệ thống này có chỉ phí tương đối thấp và đễ lắp đặt, đễ bảo trì, vận hành ổn định và tin cậy, do đó sẽ giúp bạn tiết kiệm thời gian và tiên bạc,

Có nhiều công ty cung cấp hệ thống dẫn hướng đồng bộ và các bộ phận rời,

nhưng bạn cần chú ý giá bán, Công ty Modern Linear, http:/www.modernlinear,

com, là một trong các nhà cung cấp hệ thống dẫn hướng này, bảo đảm về chất lượng, giá cả hợp lý, và liên tục cải tiến sản phẩm

Hình 2-4 Các kiểu ống lót lệch tâm

(bên phải)

Hình 2-5 Bộ dẫn hướng hoàn chỉnh với hộc di trượi

Một vài điều cần lưu ý

Đôi khi các cá nhân hoặc công ty sử dụng vật liệu, chẳng hạn thép góc, làm thanh dẫn hướng con lăn thay cho loại được gia công chính xác, tôi cứng và mài

bóng Tuy loại thanh này vẫn có thể làm việc và đủ bên, nhưng có nhiều nhược điểm Thứ nhất, thép góc, còn gọi là thép V, có hàm lượng carbon thấp, không

được tôi cứng, do đó mau bị mòn và mòn không đều trên bề mặt làm việc 5au một thời gian sử dụng, hể mặt làm việc sẽ có các vị trí lỗi lõm đọc theo chiều đài

Thứ hai, dù có thể mài bể mặt dọc theo chiêu đài để tương hợp với con lăn V, nhưng vẫn không đủ chính xác và không thể duy trì góc nghiêng phù hợp với chuyển động quét cần thiết để giữ sạch con lăn và thanh dẫn hướng Thứ ba, độ thẳng và độ cứng vững tương đối thấp khi so với thanh dẫn hướng được chế tạo

và lắp ráp tại nhà máy Nếu muốn tự lắp ráp hệ thống dẫn hướng riêng, bạn nên

lựa chọn vật liệu thích hợp Tuy nhiên, nếu đặt mua, hệ thống mới hoặc đã qua

sử dụng, bạn cần chú ý, thép góc không thể thay cho thanh dẫn con lăn được chế tạo bằng loại thép thích hợp, mài chính xác, và tôi cứng

DẪN HƯỚNG VỨI PIN LAN BAN NGUYET

Có cùng nguyên lý hoạt động như công nghệ con lăn chữ V, một số nhà chế tạo sử đụng con lăn có biên dạng bán nguyệt kết hợp thanh dẫn hướng bằng thép tôi

cứng ghép lên thanh đế Hệ thống này được minh họa trên Hình 2-6

Hinh 2-6 -

Hệ thống dẫn hướng

con lăn bán nguyệt 29

30

Hình 2-7 Hộc di trượi và dẫn hướng

kiểu con lăn bán nguyệt

Hệ thống này chỉ được cung cấp dưới dạng nguyên cụm hoặc đồng bộ, có nhiễu kích eỡ và chiều dài để lựa chọn, nghĩa là thường không cưng cấp các bộ phận riêng rẽ Từ minh họa trên Hình 2-7 có thể thấy, con lăn ở giữa được lắp

hơi lệch và cung cấp tải trước cho các ổ đỡ.

HỆ THONG TRUYEN BONG

Hiện có vài phương pháp cung cấp năng lượng từ động cơ cho các bộ phận máy để thực hiện các kiểu chuyển động khác nhau, chẳng hạn thủy lực, khí nén, truyền

động đai, bánh răng- thanh răng, cặp bánh răng, trục vít-bánh vít, Tuy nhiên,

trén may CNC, điều quan tâm chính là độ phân giải, độ chính xác, và hành trình hai chiều Chương này sẽ trình bày hai phương pháp thông dụng, trong đó

chuyển động quay của động cơ được đổi thành chuyển động tuyến tính Chức

năng chính của hệ thống truyền động là chuyển năng lượng quay của động cơ thành chuyển động tuyến tính Để đáp ứng các yêu cầu này, hầu như mọi thiết bị CNC đều sử dụng cơ cấu bánh răng - thanh răng hoặc cơ cấu trục vít - đai ốc để

tạo ra chuyển động tịnh tiến Ngoài ra, có thể có các hệ thống lai, trong đó tích hợp cả hệ thống dẫn hướng và truyền động trong cùng một bộ

TRUC ViT - DAI GC

Hiện có nhiều dạng truyên động trục vít - đai ốc, có thể khác nhau về cách thức lắp đặt (đầu cố định), lắp đai ốc, phương pháp truyền động trục vít và các giá trị

bước vít (chuyển động đọc trục/Vòng quay trục chính)

Đầu cố định

Bat ké kiểu trục vít được sử dụng, có bốn phương pháp cơ bản lấp trục vít (còn gọi

là trục vít me), bao gồm:

m Cố định cả hai đầu

m Một đầu cố định và một đầu được đỡ (trên gối tựa)

m Cả hai đầu đều được đỡ (trên gối tựa)

m Một đầu cố định và một đầu tự do

Trước khi tiếp tục, bạn cần hiểu ý nghĩa các thuật ngữ cố định, tự do, va dé

(trên gối tựa) Thuật ngữ “cố định”, được hiểu là sử dụng khối ổ đỡ có bộ ổ bi tiếp xúc góc Obi tiếp xúc góc là bộ hoặc cặp vòng bi đối lưng nhau, có thể chịu được tải hướng tâm (như ổ bì đỡ), đồng thời chịu được lực đọc trục, đo đó được gọi là ố

bị đỡ-chặn Chú ý, các kiểu ố bị tiêu chuẩn (ổ bi đỡ) chỉ chị được lực hướng tâm

Rhi dùng thuật ngữ “ổ đỡ”, có thể hiểu là đầu trục chi c6 6 bi đỡ chịu lực hướng

tâm Đầu “tự do” được hiểu là đầu trục hoàn toàn không được đỡ với ố lăn hoặc ổ

bị

Kiéu lắp đầu cố định đòi hỏi phải xác định kiểu đầu phay/tiện cho từng đầu của trục vít Các kiểu đầu này thường được tiêu chuẩn hóa và có thể nhận được

đữ liệu về kích thước đầu trục qua Internet

Lượng tải (giá trị lực) đai ốc có thế chuyển động, thường được xác định theo cách thức lắp trục vít và có thể chọn từ các giản đồ lực tương ứng Tuy có các ứng dụng, trong đó có thể sử dụng trục vít chỉ với lực kéo thuần túy, nhưng hầu hết

31

32

các máy CNC đều sử dụng lực cắt theo cả hai chiều, kéo và nén Khi ren vít chịu

lực kéo, trục vít sẽ có các lực động khác nhau, điều tương tự cũng xảy ra với lực nén Trong khi chịu nén, trục vít có xu hướng bị cong Tốc độ quay càng cao, kha năng bị uốn cong đọc trục càng lớn, dẫn đến sự lệch tâm Độ lệch tâm được hiểu

là mức độ trục vít bị lệch so với đường tâm thẳng dọc trục, đặc biệt trong khi quay với tốc độ cao Tốc độ tới hạn, được định nghĩa là tốc độ quay lớn nhất, trục vít có thể thực hiện, chưa dẫn đến sự lệch tâm

Cac gia tPị hước vít

Giá trị bước oít được hiểu đơn giản là lượng hành trình đọc trục của đai ốc khi trục vít quay một vòng Khi chọn trục vít, bạn cần chú ý, cùng một đường kính trục nhưng có thể có vài giá trị bước vít Chẳng hạn, nếu sử dụng động cơ bước vi m6 (vi dụ 2.000 bước trong một vòng quay trục chính) lắp trực tiếp với trục vít có giá trị bước 0.2 in, hệ thống của bạn sẽ phải tạo ra đến 10.000 bước trong hành

trình chỉ một inch Cân lưu ý, ứng tụng yêu cầu nhiều bước trong một hành trình

sẽ không chuyển động hoặc cất nhanh 150-200 in/phut), do dé sẽ không làm việc tốt trên các máy cỡ lớn; nhưng có thể thích hợp trên m áy chạm khắc, nếu có yêu

cầu cao về độ phân giải Nếu chọn trục vít với bước vít 0.5, trục động cơ quay hai vòng sẽ làm cho đai ốc địch chuyển tịnh tiến 1 inch, do do, giá trị tỉnh chỉnh

động cơ của hệ thống này sẽ là 4.000 bước/in Sử dụng cùng hệ thống điều khiển

và truyền động, hệ thống này có khả năng đạt được tốc độ hành trình khoảng

600 in/phút Chú ý, 600 in/phút là khoảng 10 in/giây Đối với máy cỡ lớn (chẳng hạn cắt đường bao đến 8 ft), đây là tốc độ cắt tương đối thích hợp, khoảng hành trình càng dài, thời gian chuyển động sẽ càng lâu,

Hiện có vài phương pháp xác định đường kính trục và bước vít cần thiết cho

ứng dụng cụ thể Điều cần quan tâm là sai số bước tích lũy, xảy ra theo chiều dài

hành trình và tích tụ dân trong quá trình sử dụng

cứng được dùng giữa trục động cơ và trục vít tạo thành nối ghép cứng thông qua

Ẩ HÃ

của kiểu ly hợp này là người dùng có thể đễ dàng tháo động cơ ra khỏi trục

không cần văn ren trên một đầu ly hợp, như trong kiểu ly hợp cứng Trong hai kiểu này, ly hợp cứng có khả năng chịu tải cao hơn, nhưng đắt tiền hơn do cần

gia công nhiều hơn Ngoài ra còn có phương pháp lắp gián tiếp Các đai ốc này được truyền động thông qua pulley thời chuẩn lắp trên trục vít và trục động cơ với đai thời chuẩn được điều chỉnh thích hợp giữa hai pulley Kiểu bố trí này có

ưu thế là có thể lắp động cơ ở xa và/hoặc khả năng thay đổi tỷ số truyền giữa động cơ và trục vít Điều này sẽ được trình bày chỉ tiét trong phan “Pulley va Dai thời chuẩn”

Bude vit

Một trong các thông số để phân biệt giữa các kiểu trục vít là bước hoặc số vòng,

và cách tính giá trị này Tùy theo nhà cung cấp trục vít và quy ước đặt tên của

họ, hành trình đọc trục của đai ốc được gọi là bước vít (ram hoặc in) hoặc số vòng (trong một inch hành trình), hai giá trị này thực chất là nghịch đảo với nhau

Bảng 3-1 Các giá trị bước/inch và số vòng/inch thông dụng

Bước vít Số vòng/inch Số bước/inch

cao) thường chọn bước 0.250 hoặc 0.200 cho trục vít của họ Có thể sử đụng đai

thời chuẩn và pulley để tiếp tục tình chỉnh cho ứng dụng của bạn Chú ý, cách tính số vòng/inch và số bước/inch cho trục vít đai ốc cầu cũng được thực hiện theo

bằng loại trục do công ty chuyên cung cấp trục vít Các công ty chuyên môn hóa

về trục vít thường cung cấp sản phẩm với tính chống mài mòn cao, xử lý bé mat

Hình 3-1 Bộ trục ví-đai ốc nguyên khối

chẳng hạn acetal Loại đai ốc hai nửa có tính chống rơ cao, chế tạo từ chất déo acetal, rất thông dụng, Hình 3-9

Đôi khi, các đai ốc hai nửa được chế tạo với lớp bao phía ngoài Độ rơ được hiếu là mức độ lệch hoặc độ địch chuyển khi đai ốc đổi chiều trục đọc theo chiều

đài trục vít Thiết kế đai ốc hai nửa, chống rơ, Hình 3-3, thường sử dụng hai đai

ốc lắp cố định với nhau theo chiều quay, nhưng ngăn cách nhau bằng lực lò xo

Điều này cho phép lực từ một trong hai đai ốc luôn luôn tác dụng lên ren vít theo

chiều đi tới Đồng thời, có lực ngược tác dụng lên mặt lưng của ren vít, do đó hầu

như không có chuyển dịch hoặc độ rơ giữa đai ốc và trục vít Độ rơ cho phép giữa trục vít và đai ốc chỉ trong khoảng 0.003-0.010 in/ft

Đặc tính quan trọng khí sử dụng trục vít là ma sát phát sinh giữa ren vít và

đai ốc Các đai ốc trục vít có tỷ số điện tích tiếp xúc giữa đai ốc và trục vít tương

Hình 3-2 Bộ trục vít với

dai ốc hai nửa chống rơ.

Hình 3-3 Bộ đai ốc chống rơ

đối lớn Ngay cả khi sử dụng các vật liệu có ma sát thấp để chế tạo đai ốc hoặc lớp tráng phủ chống ma sát trên trục vít, các bể mặt tiếp xúc lớn vẫn cản trở chuyển động của đai ốc trong khí trục vít quay Khi đặt mua bộ trục vít - đai ốc,

bạn nên lưu ý đến tính hiệu quả, Cần chú ý, đối với đường kính trục vít bất kỳ và khả năng chịu lực cho trước, hiệu suất, tính theo số phần trăm, luôn luôn tỷ lệ

thuận với giá trị bước vít (Bước vít là khoảng hành trình đai ốc đi được trong một vòng quay trục vít) Trục vít với giá trị bước vít nhỏ có các ren gần nhau, đo

đó diện tích bể mặt tiếp xúc với đai ốc sẽ lớn hơn Ngược lại, trục vít với cùng đường kính nhưng có giá trị bước vít lớn, các ren sẽ cách nhau xa hơn, do đó ma sát thấp hơn và hiệu suất sẽ cao hơn

Hiệu suất này có thể tốt, nhưng cũng có thể xấu Sẽ là ưu thế nếu sử dụng đưới dạng trục Z trên máy tiện mặt đầu ƠNC Khi hiệu suất 60 hoặc 70%, điều này sẽ gây bất lợi do hệ trục đứng cần có đối trọng hoặc lò xo Cần có lực đàn hồi hoặc loại lực khác trong ứng đụng theo chiều đứng sao cho khi ngừng cấp năng lượng cho trục này, đầu trục chính không trượt xuống cuối hành trình Đây chính

là lý do máy tiện mặt đầu có một kiểu truyền động trên các trục X và Y và trục vít lắp trên trục Z thẳng đứng

Các máy CNC dai đầu, sử dụng trục vít thông dụng, thường gặp vấn để về tốc

độ Lý do là trục vít tiêu chuẩn thường có số vòng/ inch cao Ví dụ, nếu dùng trục vít 5/8-in-8, với đường kính chân ren 5/8 in, sẽ hành trình 1 inch trong 8 vòng

quay Do đó, trong 1 inch hành trình, bộ truyền động phải tạo ra (giả thiết là vị bước) 8 x 2000 = 16.000 vi bướcän Giá trị này phụ thuộc vào kiểu máy, nhưng luôn luôn quá cao để đạt tới tốc độ hành trình 2 in/s, đo đó có thể phải sử dụng bộ

tăng tốc, thay vì giảm Bằng cách đùng bộ tăng kiểu đai-pulley 3:1, bạn có thể sử

dụng cùng động cơ và trục vit cé 5.333,333 vi bướcñn Giá trị vi bước này sẽ cho

phép cắt nhanh hơn, tốc độ lớn hơn, trong khi vẫn có độ phân giải cao

Thay vì mua trục vít Acme thông thường, bạn có thể chọn mua loại có bước vít phù hợp với ứng dụng để tích hợp cả tốc độ và độ phân giải hợp lý trên máy của

bạn Bạn có thể xem thông tin trên http:⁄/www.thomsonlinear.com/, chẳng hạn

ở đây có trục vít đường kính ð/8 inch với các giá trị bước 0.100, 0.125, 0.200, 0.250, và 0.500

35

TRUC ViT - BAI OC BỊ DẪN

So với trục vít - đai ốc dẫn, trục vít - đai ốc bi đẫn có vài ưu điểm quan trong, bao

gồm hiệu suất, độ chính xác, khả nang chiu tdi, tuổi bên, tốc độ vận hành cao

hơn so với đai ốc quay

“Trục vít đai ốc bị đẫn có giá cao hơn nhưng khả năng làm việc tốt hơn Khác

với trục vít dẫn, trục vít bí dẫn có khả năng truyền hầu như toàn bộ năng lượng

chuyển động quay thành chuyển động tuyến tính với hiệu suất rất cao Trục vít

bi dan có tỷ số hiệu suất đến 90% hoặc cao hơn, trong khi trục vít dẫn ít khi đạt đến 7ð%, thường chỉ khoảng 50% Đạt được điều này chủ yếu do cách thức đai ốc tiếp xúc với các viên bí lăn trên rãnh trục vít Đai ốc và trục vít dẫn có diện tích

tiếp xúc lớn, đo đó có ma sát trượt lớn, còn ổ bi quay theo biên dạng ren của trục vít, điều này làm giảm rõ rệt lực cần thiết để quay trục vít Các ổ bị được lấp

khớp vào rãnh trong đai ốc bị Do đó, vào thời điểm bất kỳ không phải tất cả các viên bi này đều tiếp xúc với biên dạng ren, chúng chỉ lần lượt tiếp xúc theo số

vòng quay

Độ chính xác của trục vít bi dẫn tiêu chuẩn cao hơn trục vít đần cấp-chính xác

Các giá trị độ chính xác tiêu chuẩn trong khoảng 0.0002- 0.004 in/ft Cùng với

dung sai cao vé sai số/đơn vị chiều đài, đai ốc bi dẫn có độ rơ thấp, đo lực tác dụng

hướng tâm làm quay các bì thép theo biên đạng ren của trục vít,

Tiơn nữa, kiểu thiết kế đai ốc này còn có khả năng chịu lực lớn hơn, cho phép

tăng tuổi bên, và tăng tốc độ hành trình Hầu hết các nhà chế tạo đều cung cấp

các đô thị quan hệ giữa tuổi bên của bộ đai ốc - trục vít và tải, giữa tốc độ hành

trình cực đại và chiều đài trục vít, và giữa tải nén cực đại và chiều đài, tùy thuộc

vào kiểu lắp đầu trục vít

Đặc tính quan trọng kế tiếp của trục vít - đai ốc bị dẫn là số đầu mối, số ren độc lập, trên trục vít Giá trị phố biến là 1,2, và 4 đầu mối Bước trục vít được xác

định theo tích giữa bước ren nhân với số đầu mối, do đó số đầu mối sẽ quyết định giá trị bước Bạn can chú ý điều này khi lựa chọn trục vít

HAI OC QUAY

Một ngoại lệ đối với phương pháp truyền động nêu trên là truyền động đai ốc

quay trong khi trục vít không quay, Truyền động thông qua đai ốc quay ngày càng trở nên được ưa chuộng, do phù hợp với các máy sử dụng trục vít đài (không

dưới 6 ft hoặc 2 mét) u điểm chính là giảm khả năng làm cong trục vít, đặc biệt là khi trục vít quá dài Đai ốc có gắn pulley thời chuẩn và được truyền động thông qua đai truyền và động cơ lắp phía đưới bàn máy

BANH RANG - THANH RANG

36

Truyện động bánh xăng-thanh răng có lẽ là phương pháp truyền động cơ học phổ biến nhất khi yêu cầu các khoáng cách đài Điều này chú yếu do các vấn đề về chỉ

phí, bộ bánh răng-thanh răng có giá thấp hơn nhiều so với các bộ trục vít-đai ốc

Có hai phương pháp chính sử dụng bộ truyền động bánh răng - thanh răng

Phương pháp thông dụng là lắp thanh răng cố định vào phần tĩnh tại của máy

Hình 3-4 Một đoạn thanh răng với hai bánh răng

công cụ và truyền động bánh răng, lắp vào phần chuyến động của máy Thứ hai

là lắp bánh răng vào một vị trí và truyền động thanh răng, với băng máy chuyển

động tịnh tiến, Hình 3-4

Có hai dạng bánh răng-thanh răng thông dụng, dựa trên góc áp suất, (viết tắt

là PA) của bánh răng và biên đạng răng trên thanh răng Phổ biến nhất là góc

áp suất (PA) 20 độ, do có khả năng truyền lực cao hơn so với góc 14°30’ (14% dd)

Bất kể giá trị góc áp suất, mỗi loại đều có khoảng bước răng để lựa chọn Bước

được định nghĩa là khoảng cách từ chân răng đến chân rang theo biên dang

răng Chú ý, do các khác biệt về góc áp suất, không thể đổi lẫn hoặc dùng chung

các bánh răng và thanh răng Ví dụ, không thể sử dụng thanh răng 20 độ với

bánh rang 14% dé Để đơn giản hóa, nhà chế tạo sử dụng tiêu chuẩn, bước bằng

chiều rộng mặt tương ứng của cả thanh răng và bánh răng Ví dụ, thanh răng có

góc áp suất 20 độ và bước 20, sẽ có chiều rộng mặt là 1⁄2-in, so với chiều rộng

3/8-in của loại có góc 1414 độ và bước 20

Nếu bạn thiết kế máy và muốn sử dụng góc áp suất 20° với bước 20, diéu can

biết chỉ là số răng của bánh răng và đường kính lỗ để quay bánh răng đó Lựa chọn kích cỡ (đường kính) bánh răng tùy thuộc vào số bướcñn hành trình của máy Bánh răng có số răng trong khoảng 15-40, tương ứng khoảng đường kính bánh răng 0.75-2.0 in Bạn cần chú ý, kích thước bánh răng được quy định theo đường kính bước Đường kính bước của bánh răng được định nghĩa là số răng

chia cho bước răng Số bước trong một đơn vị hành trình (inch chắng hạn) chính

là tích giữa đường kính bước và số z (3.1416), ứng với giá trị hành trình tuyến

tính (ïneh) trong một vòng quay của bánh răng Giả sử có bộ truyền động vi bước

tiêu chuẩn (nhân 10 bước), cung cấp 2000 bước/vòng quay động cơ Nếu lấy giá trị

hành trinh/vong quay chia cho 2000, sẽ nhận được số inch/bước Do điều quan

tâm là số vi bước/inch, chỉ cần lấy giá trị đảo là sẽ nhận được kết quả Ví dụ dưới

đây có thể minh họa điều này

Giả sử cần thiết kế máy CNC với khoảng cắt gọt 400 - 500 ipm va có tốc độ không dưới 600 ipm Trong ví dụ này, cân chọn số vi bước trong khoảng

2000-4000 vị bước/inch Đối với máy này, có thể chọn sử dụng bộ bánh răng -

thanh răng có góc áp suất 20° và bước 20, chiều rộng mặt trên bánh răng và

thanh răng là 1⁄-in

37

38

Trước hết cần tính đường kính bước, PĐ:

PD = số răng bánh răng/bước răng

= 20/20 = 1

Tính số inch hành trình/vòng quay bánh răng:

In/vong quay =PD x 7

linxnx = 8.1416 in

Tinh in/vi buée:

in/vi bước = in/vong quay/2000

3.1416/2000 = 0.0016

Lay gia tri dao cua vi bude/in:

Vi bướcin = 14n/vi bước

1/0.0016 = 636.6198

Phải chăng tính toán nêu trên có sai sót, chỉ khoảng hơn 636, trong khi yêu

cầu là 2000 đến 4000 vi bước/inch? Nếu dùng bánh răng lớn hơn, giá trị bước/in

sẽ thấp hơn! Thực ra, mọi tính toán nêu trên đều đúng, nếu nối động cơ trực tiếp với bánh răng Trong ví dụ này, bàn xe dao sẽ chuyển động nhanh nhưng độ phân giải sẽ rất thấp

Chú ý, một số cá nhân và vài công ty bán trang thiết bị ƠNC có bệ truyền động bánh răng - thanh răng nối trực tiếp với động cơ

Để giải quyết vấn dé này cần sử dụng hộp giẩm tốc Hộp giảm tốc là thiết bị

cơ học cho phép giảm tốc độ quay của trục chính so với tốc độ cung cấp từ động

cơ Tý số truyền của hộp giảm tốc khi sử dụng với bộ bánh răng - thanh răng thường trong khoảng 3:1 đến 5:1 Nghĩa là động cơ quay 3 hoặc 5 vòng, qua hộp

giảm tốc, trục chính sẽ chỉ quay một vòng Nếu sử dụng tỷ số truyền 3:1, thông qua hộp giảm tốc, cho ví dụ nêu trên, số vi bướcñnch sẽ là 636.6198 x 3 = 1909.8694 vi bước/inch, và nếu dùng tỷ số ð:1, sẽ nhận được 3183.099 vi

bước/inch, do đó, giải pháp sẽ là sử dụng bộ giảm tốc 5:1 với bánh răng đủ lớn

Từ thông tin này, có thể cải tiến các công thức, tính đến khả năng sử đụng bộ giảm tốc (4:1) và bánh răng 30-răng,

Trước hết, tính đường kính bước PD:

Số vi bướcãnch = 1/0n/vi bước)

1/0.00059 = 1697.6488

Tại điểm này sẽ có hai lựa chọn, tăng tý số truyền hoặc sử dụng bánh răng

nhỏ hơn

Hệ thống truyền động bánh răng - thanh răng có khả năng chịu lực cao khi

truyền chuyển động quay thành chuyển động tuyến tính Ngoài ra, về kỹ thuật thường yêu cầu bánh răng phải được chế tạo bằng vật liệu mềm hơn so với thanh răng Với hệ thống truyền động bánh răng bất kỳ, luôn luôn phải bảo đảm bôi trơn hợp lý để giảm tốc độ mài mòn Ngoài ra cũng cần chú ý, dù không quá quan

trọng, bánh răng đường kính nhỏ có thời gian ăn khớp với thanh răng nhiều hơn

so với bánh răng lớn Điều này có nghĩa là, bánh răng nhỏ có xu hướng mòn nhanh hơn Tuy nhiên, trong thiết kế hệ thống truyền động kiểu này, bánh răng được coi là bộ phận tương đối đễ thay thế Số răng bánh răng ăn khớp với thanh răng không quá quan trọng, do các kích cỡ bánh răng được chế tạo với số văng giới hạn, và bánh răng nhỏ vẫn có khả năng đuy trì mức chịu lực cao

"Thời điểm bất kỳ, bánh răng ăn khớp với bánh răng hoặc thanh răng, đều có

độ rơ xác định Nếu thanh răng được bôi trơn một cách đều đặn (tùy theo mức sử dụng và môi trường làm việc ) độ rơ này sẽ rất nhỏ Tuy nhiên, đôi khi độ rơ

nhỏ cũng ảnh hưởng xấu đến độ chính xác và sự vận hành của cơ cấu truyền động Hiện có nhiều kiểu sắp xếp, trong đó các thanh răng song song với các bánh răng bố trí hai bên, cho phép giảm độ ro xuống dưới 0.001 in Một số hệ

truyền động còn sử dụng bánh răng côn thẳng, bánh răng xoắn, trên thanh răng Bất kể kiểu loại bánh răng hoặc nhà chế tạo, hệ truyền động bánh răng -

thanh răng vẫn có thể đạt được độ rơ bằng không, nhưng đòi hỏi chi phi rat cao

Hơn nữa, vật liệu chế tạo bánh răng thanh răng hiện nay, đối với các máy ƠNC thường là thép carbon trung bình hoặc thép hợp kim thấp; trong môi trường ăn mòn hoặc thường xuyên tiếp xúc với dung địch nước, thường sử dụng thép không rỉ, chất dẻo, hoặc vật liệu composite

của động cơ sẽ truyền động bánh răng vào (còn gọi là bánh răng dẫn) của bộ gảm tốc

Gidm tốc hằng cơ cấu bánh rang hanh tink

Kiểu giảm tốc này được ưa chuộng do nhiều nguyên nhân Chúng tương đối gọn, lắp và định vị bằng bu lông, có khả năng chịu lực cao, tương đối yên lặng (ít én)

39

40

trong khi vận hành, nhưng giá cả có thể thay đổi trong một khoảng tương đối

rộng tùy theo độ rơ Có một số ứng dụng đòi hỏi cả lực cắt cao và độ chính xác gia công Trong những trường hợp đó, bạn nên sử dụng bộ giảm tốc với cơ cấu bánh răng hành tỉnh, tuy giá hơi cao nhưng sẽ thu hồi vốn nhanh Tỷ số truyền của bộ

giảm tốc này khá rộng, từ 3:1 đến 100:1

Biảm téc banh rang true song song

Kiểu thiết bị giảm tốc này còn được gọi là bộ giảm tốc lệch trục do trục ra hơi lệch, song song nhưng không đồng tâm, so với trục vào, Hình 3-5 Bên trong hộp

là các cặp bánh răng thẳng, tương tự hộp tốc độ truyền động trên xe hơi Khả

năng chịu lực của kiểu giảm tốc này là đủ cao để đáp ứng yêu cầu của hầu hết các

máy ƠNC, trừ máy phay vật liệu kim loại Nhược điểm chính là có độ rơ lớn,

không có khá năng điều chỉnh lượng tải ăn khớp răng

Một số công ty cung cấp kiểu giảm tốc này, nhưng thường kết hợp chung động

cơ với bộ giảm tốc trong một cụm Nếu dự định mua máy CNC hoặc các bộ phận

để lắp máy CNC, điều quan tâm là độ rơ phải ở mức tối thiểu, do đó, có là bạn

không nên mua hoặc sử dụng loại bộ giảm tốc này, Tương tự hộp bánh răng kiểu

hành tỉnh, loại bộ giảm tốc này tương đối nhỏ, gọn, chiếm ít không gian, nhưng

khác biệt chính là giá khá rẻ Nguyên bộ động cơ - hộp giảm tốc lệch trục chỉ

bằng nửa giá của bộ giẩm tốc kiểu bánh răng hành tinh

Hình 3-5 Bộ giảm tốc kiểu bánh răng lệch

trục, chú ý vị trí trục ra.

PULLEY VA Al THO! CHUAN

Cơ cấu giảm tốc này sử dụng nguyên lý truyền động đai thời chuẩn và pulley thời

chuẩn, Hình 3-6 Các bộ phận này được cung cấp với nhiều mức bước khác nhau Bước, như đã để cập, được định nghĩa là khoảng cách từ rằng đến răng Đối với

bước cho trước sẽ có một khoảng pulley khả dụng với kích cỡ khác nhau dựa trên

số răng của pulley Pulley có thể được chế tạo từ nhiều loại vật liệu, chẳng hạn hop kim nhôm, gang đúc, chất dẻo, và có vành bảo vệ, được gọi là bích, giữ cho đai thời chuẩn đúng tâm trên pulley Ngoài việc lựa chọn pulley theo vật liệu, phù hợp với ứng dụng, bạn còn có các tùy chọn về kiểu loại đai thời chuẩn Các

dai nay là kiểu đơn (một phía), hai phía, hoặc kiểu đai “vô tận” Đai thời chuẩn được chế tạo từ các vật liệu chất dẻo hoặc tổng hợp, chẳng hạn neoprene, urethane/polyester, urethane, kevlar, mỗi loại đều có các tính chất và khoảng

giá trị căng đai riêng

Hình 3-6 Pulley và đai thời chuẩn

Tinh toán tỷ số truyền cho cơ cấu truyền động dai thời chuẩn là tương đối đơn giản; chỉ cần chia số răng trên pulley ra cho số răng của pulley vào Ví đụ, nếu muốn có tỷ số truyền 3:1, một khả năng là sử dụng pulley ra với 60 răng và pulley vào có 20 răng, do 60/20 = 3 Bạn cũng cần biết khoảng cách giữa các tâm của hai pulley để xác định kích cỡ đai cân dùng Để biết thêm thông tin và

phương pháp tính toán, bạn có thể dén dia chi http://sdp-si.com/ cua công ly

Stock Drive/Sterling Instrument Ban sẽ cần ít nhất là một (thường là hai) tấm

đế để lắp động cơ và ố đỡ trục ~ do đó, tính toán khoảng cách tâm sẽ giúp bạn

xác định khoảng cách bố tri hai pulley Chu ý, khá với truyền động bánh răng, các pulley này không ăn khớp với nhau Rhoảng cách gần nhất giữa hai pulley

được giới hạn theo số răng ăn khớp trên pulley nhỏ

Trong các cơ cấu truyền động gidm tốc nêu trên, truyền động đai thường được

ưa chuộng, do chí phí thấp, vận hành êm, ít tiếng Šn, có thể đạt và duy tri tỷ số truyền một cách tương đối chính xác Ngoài ra, và đây là yếu tố chính, bộ truyền động đai hầu như không có độ rơ như bộ truyền động bánh răng, nhưng thường chiếm diện tích lớn hơn so với các bộ giảm tốc bánh răng Bộ truyền động đai thường không bán sẵn trên thị trường, nếu cần, bạn phải chọn và mua các bộ phận và tự lắp ráp theo yêu cầu

At

Chú ý quan trọng về pulley: Bạn sẽ nhận được sự giảm tốc, nếu pulley truyền động nhỏ

hơn pulley được truyền động, và tăng tốc, nếu ngược lại, nghĩa là pulley truyền động lớn hơn

pulley được truyền động

LAP RAP BO GIAM TOC BAI - PULLEY

42

Lắp ráp bộ truyền động đai - pulley tương đối đơn giản Dưới đây là ví dụ chỉ tiết

về lựa chọn và lắp ráp bộ truyền động này

Trong ví dụ này, mục đích là đạt được tỷ số truyền một cấp 4.8:1, được truyền

động với động cơ bước NEMA 34, trục ra 1⁄2-in để sử dụng với bánh răng - thanh

răng Bộ truyền động này sử dụng đai XL, bước 0.200-in với chiều rộng 3/8-in Sử

dụng máy tính số trên Web site http:/sdp-si.com/, để đạt được tỷ số truyền này

có thể sử dụng các pulley có số răng 15 và 72, do 72/15 = 4.8

Nhập số inch và chọn XL là bước, với tỷ số truyền 4.8:1 Có thể chọn pulley

“A” duge ché tao bằng vật liệu kim loại (chú ý, cùng có thể dùng chất đéo thích hợp) với 1ð răng Pulley “B” cũng bằng vật liệu kim loại và có 72 răng Chú ý, giá

trị khoảng cách tâm sẽ phản ánh số răng cần chọn cho đai truyền động Mục

đích là chọn khoảng cách tâm đủ dài, hoặc đai có đủ số răng “ăn khớp” trên các pulley: A” và “B” Hình 3-7 minh hoa phần màn hình của Web site nêu trên, tính toán các giá trị tương ứng, kết quả là có thể sử dụng đai với 86 rãnh răng và

khoảng cách tâm 3.8091 inch Ngoài ra, cần chú ý, đường kính bước (PD) của pulley “B”, pulley lớn, phải trên 4.5 in, do đó cần dùng các tấm đế lắp rộng 5 in

Sử dụng chương trình CAD, vẽ hai vòng tròn cạnh nhau tương ứng đường

kính bước (PD) cha ca pulley “A” va “B”, voi khodng céch tam giữa hai pulley nay

là 3.8091 in Do phần đế của động cơ NEMA 34 là vuông 3.4 in, bạn hãy vẽ ô vuông 3.4 in ở giữa pulley nhỏ “A”: nhự vậy, chiều dài của các tấm lắp sẽ là 8.25

¡n Đối với một bộ giảm tốc, bạn sẽ cần hai tấm nhôm 5x8.25, dày 1⁄4 in Từ đó,

bạn có thể xác định khoảng cách giữa hai tấm nhôm, các pulley và đai được đặt giữa hai tấm này Đường kính các lễ khoan trên hai tấm tùy thuộc kích cỡ vít

Center Distance: (Mimimi 2/8942")

Unit! "Ine Piteh: 10.200" dL)

máy được sử dụng Khi khoan bạn nên chồng khít hai tấm lên nhau để khoan lã,

điểu này sẽ giúp bảo đảm lắp chính xác và thẳng hàng cho các pulley Chủ ý, sự chỗng chập giữa pulley lớn và chân đế động cơ không cản trở lẫn nhau, pulley

này ở phía trong và động cơ ở phía ngoài tấm này

Sẽ có trục 1⁄2-in truyền động bánh răng Trục này sẽ phải lớn hơn hai pulley

lắp trên trục — bằng các vít qua ổ pulley Trục phải quay tự do, không bị vướng, có

thể sử dụng ổ bi tiêu chuẩn cho trục Loại ổ bị đỡ này khá thông dụng Bạn có thể tìm thêm théng tin trén http://www.vxb.com/, ở đây thường cung cấp các é bi chất lượng với giá cả phải chăng Khi bộ giảm tốc sử dụng hai tấm đế, bạn nên

có hai ổ bi với đường kính trong 1⁄-in, đường kính ngoài thông đụng là 1.125 in

Đây cũng chính là đường kính lỗ cẩn gia công trên cả hai tấm và đông tâm với pulley lớn Cũng cần gia công một lỗ trên tấm lắp với động cơ Điều này cho phép

trục động cơ vươn tới phần giữa các tấm khi lắp ráp xong Nên khoan một lỗ đủ

lớn cho pulley nhỏ đễ dàng lọt qua Trong ví dụ này, có thể khoan lỗ đường kính

1.195 inch, đo đường kính pulley này không quá 1 inch 5au khi khoan lễ pulley động cơ, bạn cần lấp pulley nhỏ lên động cơ và định tâm chính xác theo lố khoan

Đánh dau vi tri trong lỗ lắp động cơ phía dưới bên phải để dùng làm điểm tựa chốt xoay Doa và ta rô ren cho lỗ này, sau đó lắp lại động cơ vào tấm phía trước Dùng tay, quay nhẹ động cơ theo cả hai chiều, đánh dấu ba lễ lắp động cơ còn lại

Sau khi khoan và làm sạch các rãnh, bạn sẽ có cặp tấm lắp, Hình 3-8

Hình 3-8 Các chí tiết được dùng khi lắp

bộ truyền đai - pulley

Quan sát mặt tấm lắp động cơ điện, bạn sẽ thấy phần quai tròn hơi nhô lên trên bể mặt lắp ráp Nếu có phương tiện tạo ra vùng lõm tương ứng trên mặt phía ngoài của tấm lắp trước, bạn hãy thực hiện điều đó Tuy nhiên, có thể dễ dàng cắt một vòng cách giữa động cơ điện và tấm trước, ứng với chiều cao của vùng nhô cao trên động cơ Có thể dùng phôi là tấm nhôm day 0.0625 in; vong cách này không cần có các rãnh V Cuối cùng, bạn dùng ngay động cơ điện này

4