Nghiên cứu hệ thống bôi trơn cho các máy điều khiển số

Có thể tóm tắt quá trình phát triển của máy công cụ trên thế giới theo sơ đồ sau: Ý tưởng điều khiển một dụng cụ thông qua một chuỗi lệnh kế tiếp liên tục mà chúng ta được ứng dụng trong

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan các kết quả và các số liệu nêu trong luận văn là do bản thân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Trần Thị Thanh Hải, Bộ môn Máy và Ma sát học - Viện Cơ khí - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Ngoài phần tài liệu tham khảo được liệt kê, các số liệu và kết quả thu được là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả

Vũ Văn Sỹ

LỜI NÓI ĐẦU

Tác giả xin chân thành cảm ơn TS Trần Thị Thanh Hải, Bộ môn Máy và

Ma sát học - Viện Cơ khí - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, là người được hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đến quá trình thực hiện hoàn chỉnh luận văn này

Tác giả bày tỏ lòng cảm ơn tới tất cả các thầy giáo, cô giáo đã giảng dạy trong Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, các thầy cô giáo Viện Cơ Khí, đã tạo điều kiện cho tác giả hoàn thành luận văn này

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên luận văn không tránh khỏi khiếm khuyết, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy giáo, cô giáo, các nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp để đề tài được tốt hơn

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC 3

1.1 Lịch sử phát triển của máy công cụ CNC 3

1.2 Các cụm kết cấu chính của máy CNC 6

1.2.1 Thân máy 6

1.2.2 Cụm trục chính 7

1.2.3 Bàn máy, bàn xoay 10

1.2.4 Băng dẫn hướng 13

1.2.5 Bộ phận vít-me đai ốc bi 13

1.2.6 Bộ phận thay dao tự động (ATC) 15

1.2.7 Bàn xe dao 15

1.3 Hệ thống điều khiển cho máy CNC 15

1.4 Các đặc trưng cơ bản của máy CNC 16

1.5 Kết luận chương 1 23

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÔI TRƠN CHO MÁY CNC 24 2.1 Hệ thống bôi trơn cho máy CNC 24

2.1.1 Mục đích của việc bôi trơn 24

2.1.2 Các yêu cầu cơ bản của hệ thống bôi trơn 25

2.1.3 Các cụm kết cấu cần thiết có bôi trơn 25

2.1.4 Các phần tử của hệ thống bôi trơn 26

2.1.5 Vật liệu bôi trơn 32

2.1.6 Chế độ bôi trơn 35

2.2 Một số phương pháp bôi trơn 38

2.2.1 Bôi trơn bằng mỡ 38

2.2.2 Bôi trơn bằng dầu 43

2.3 Bôi trơn cụm trục chính 47

2.3.1 Nghiên cứu về bôi trơn đối với trục tốc độ cao 47

2.3.2 Quá trình hình thành hỗn hợp bôi trơn 52

2.4 Kết luận chương 2 54

CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG BÔI TRƠN CỦA MỘT SỐ MÁY CNC 55

3.1 Máy phay CNC Bridgeport TC-1 55

3.1.1 Hệ thống bơm dầu trong máy CNC Bridgeport 55

3.1.2 Hệ thống khí nén trong máy CNC Bridgeport 56

3.1.3 Bộ tạo hỗn hợp bôi trơn sương dầu 57

3.1.4 Van phân phối 59

3.2 Máy phay CNC GV-503 59

3.2.1 Hệ thống bơm dầu 60

3.2.2 Hệ thống khí nén 61

3.2.3 Những vị trí cần thiết bôi trơn của máy phay CNC GV-503 62

3.2.4 Sơ đồ hệ thống bôi trơn của máy phay CNC GV-503 62

3.3 Hệ thống bôi trơn của máy SL-153 63

3.3.1 Những vị trí cần thiết bôi trơn của máy tiện CNC SL-153 64

3.3.2 Hệ thống khí nén 65

3.3.3 Sơ đồ hệ thống bôi trơn của máy tiện CNC SL-153 65

3.4 Ứng dụng phần mềm ANSYS tính toán và mô phỏng quá trình hình thành hỗn hợp bôi trơn trong máy phay CNC Bridge Port TG-1 67

3.4.1 Thiết lập 67

3.4.2 Mô phỏng quá trình tính toán hỗn hợp chất bôi trơn 67

3.5 Kết luận chương 3 76

KẾT LUẬN 77

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Máy tiện CNC 7

Hình 1.2 Trục chính của máy CNC 7

Hình 1.3 Dẫn động trục chính bằng dây đai 8

Hình 1.4 Dẫn động trục chính trực tiếp 9

Hình 1.5 Dẫn động trục chính bằng bánh răng 9

Hình 1.6 Một số hình ảnh về bàn xoay 10

Hình 1.7 Bàn xoay tiêu chuẩn nằm ngang 10

Hình 1.8 Bàn xoay có động cơ lắp phía sau 11

Hình 1.9 Bàn xoay có lỗ trục chính lớn 11

Hình 1.10 Bàn xoay 4 trục chính 12

Hình 1.11 Bàn xoay CNC điều khiển nghiêng bằng tay 12

Hình 1.12 Bàn xoay CNC điều khiển nghiêng tự động 12

Hình 1.13 Băng dẫn hướng 13

Hình 1.14 Kết cấu vít-me đai ốc bi 14

Hình 1.15 Kết cấu chỉnh khe hở vít-me đai ốc 14

Hình 1.16 Bộ thay dao tự động trong máy CNC 15

Hình 1.17 Xử lý các thông tin 18

Hình 2.1 Các loại bơm thể tích 27

Hình 2.2 Bơm bánh răng ăn khớp trong (a) và ăn khớp ngoài (b) 28

Hình 2.3 Bơm cánh gạt đơn 29

Hình 2.4 Bơm cánh gạt kép 29

Hình 2.5 Bộ lọc dầu bôi trơn 31

Hình 2.6 Van an toàn và van tràn 31

Hình 2.7 Van tiết lưu điều chỉnh dọc trục 32

Hình 2.8 Bổ sung mỡ với lỗ thoát bên dưới 39

Hình 2.9 Bơm mỡ vào rãnh lõm trên ổ lăn 40

Hình 2.10 Cơ cấu thoát mỡ cạnh bên 41

Hình 2.11 Đường dẫn mỡ ngắn nhất 41

Hình 2.12 Ổ lăn với rãnh lõm ở giữa và rãnh vành ngoài 42

Hình 2.13 Bôi trơn bằng ngâm dầu 43

Hình 2.14 Bôi trơn bằng vòng văng dầu 44

Hình 2.15 Bôi trơn tuần hoàn 45

Hình 2.16 Bôi trơn phun dầu 45

Hình 2.17 Bôi trơn nhỏ giọt 46

Hình 2.18 Sơ đồ đo kiểm tra trục chính 48

Hình 2.19 Hệ thống bôi trơn hỗn hợp khí - dầu 48

Hình 2.20 Ảnh hưởng của khối lượng dầu mỗi chu kỳ tới nhiệt độ 51

Hình 2.21 Ảnh hưởng bởi thời gian mỗi chu kỳ tới nhiệt độ 51

Hình 2.22 Ảnh hưởng của áp suất khí tới sự gia tăng nhiệt độ 52

Hình 2.23 Bộ trộn khí - dầu bôi trơn 53

Hình 3.1 Máy CNC Bridgeport 55

Hình 3.2 Hệ thống bơm dầu 56

Hình 3.3 Hệ thống khí nén 57

Hình 3.4 Sơ đồ hình thành hỗn hợp bôi trơn 58

Hình 3.5 Van phân phối dầu 59

Hình 3.6 Máy phay CNC GV-503 60

Hình 3.7 Bơm dầu trong máy phay CNC GV-503 61

Hình 3.8 Hệ thống khí nén trong máy phay CNC GV-503 61

Hình 3.9 Sơ đồ hệ thống bôi trơn của máy phay CNC GV-503 63

Hình 3.10 Máy tiện CNC SL-153 64

Hình 3.11 Sơ đồ hệ thống bôi trơn của máy tiện CNC SL-153 66

Hình 3.12 Lập thông số đầu vào 67

Hình 3.13 Mô phỏng mô hình 68

Hình 3.14 Mô hình thiết kế trong ANSYS Workbench 68

Hình 3.15 Chia lưới 69

Hình 3.16 Nhập các thuộc tính đầu vào 70

Hình 3.17 Đồ thị biểu thị sự thay đổi độ lớn sau 950 bước lặp 71

Hình 3.18 Đường biên áp suất 71

Hình 3.19 Phân bố trọng lượng riêng 72

Hình 3.20 Phân bố vận tốc 72

Hình 3.21 Phân bố nhiệt độ 73

Hình 3.22 Phân bố dòng chảy rối trong ống 73

Hình 3.23 Thay đổi kết cấu Gíc lơ 74

Hình 3.24 Mô hình thay đổi kết cấu Gíc lơ 74

Hình 3.25 Thay đổi kết cấu Gíc lơ 75

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Một số vật liệu bôi trơn quan trọng 33

Bảng 2.2 Bảng so sánh giữa hai kiểu bôi trơn mỡ và dầu 34

Bảng 2.3 Chỉ số và các mức độ thực hiện 50

Bảng 3.1 Bảng so sánh các kết quả thu đƣợc 75

1

PHẦN MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài

Một trong những thành tựu quan trọng nhất của tiến bộ khoa học kỹ thuật

là tự động hóa sản xuất, trong đó máycông cụ điều khiển số CNC là một điển hình, loại máy này ngày nay đã có sự phát triển vượt bậc cả về chủng loại, số lượng, tính năng, hiệu quả sử dụng

Sử dụng máy công cụ CNC cho phép giảm khối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ chính xác gia công và hiệu quả kinh tế, đồng thời cũng rút ngắn được chu kỳ sản xuất Chính vì vậy mà hiện nay nhiều nước trên thế giới đã và đang ứng dụng rộng rãi các máy điều khiển số vào lĩnh vực cơ khí chế tạo

Để tăng năng suất, chất lượng sản phẩm gia công, tốc độ quay của trong máy và các phần tử đã không ngừng được cải thiện Do vậy vấn đề bôi trơn trong máy CNC cũng có vai trò vô cùng quan trọng, việc áp dụng những thành tựu khoa học về bôi trơn nhằm nâng cao tuổi thọ của máy đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm

Công dụng cơ bản của hệ thống bôi trơn là giảm sự tổn hao vì ma sát, tăng độ bền mòn của các bề mặt công tác, đảm bảo nhiệt độ làm việc bình thường cho phép Nghiên cứu, thiết kế hệ thống bôi trơn đúng sẽ bảo vệ được lâu dài độ chính xác ban đầu của máy trong toàn bộ thời gian sử dụng máy, tăng được tuổi thọ của máy và thiết bị

Bản thân tác giả hiện đang công tác tại Liên doanh Dầu khí Việt Nga - Vietsovpetro, một trong những ngành công nghiệp lớn của đất nước, nơi được trang bị khá nhiều các máy móc tiên tiến và hiện đại, điển hình là các máy tiện, máy phay CNC…mà vấn đề tìm hiểu, nghiên cứu về hệ thống bôi trơn cho các máy này là rất quan trọng

Từ những lý do trên tác giả đã lựa chọn: “Nghiên cứu hệ thống bôi trơn cho máy điều khiển số” làm đề tài luận văn tốt nghiệp cao học của mình

2

Mục đích nghiên cứu

 Tầm quan trọng của hệ thống bôi trơn trong máy CNC

 Tìm hiểu về hệ thống bôi trơn của máy CNC, các yêu cầu cơ bản, các phần tử trong hệ thống, các kết cấu cần bôi trơn, vật liệu bôi trơn, chế độ bôi trơn, phương pháp bôi trơn

 Nghiên cứu về bôi trơn cao tốc, quá trình hình thành hỗn hợp bôi trơn

 Nghiên cứu về hệ thống bôi trơn của một số máy điều khiển số

 Mô phỏng quá trình hình thành hỗn hợp bôi trơn với sự hỗ trợ của phần mềm Ansys

Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

 Các phần tử trong hệ thống bôi trơn trong máy CNC

 Các kết cấu cần bôi trơn trong máy CNC

 Nghiên cứu bôi trơn cao tốc, quá trình hình thành hỗn hợp bôi trơn

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết, thực tiễn kết hợp tính toán với sự hỗ trợ của phần mềm Ansys

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Với đề tài: “Nghiên cứu hệ thống bôi trơn cho các máy điều khiển số” Tác giả đã hoàn thành được đề tài và đạt được kết quả sau:

 Hệ thống bôi trơn của máy CNC, các yêu cầu cơ bản, các phần tử trong hệ thống, các kết cấu cần bôi trơn, vật liệu bôi trơn, chế độ bôi trơn, phương pháp bôi trơn

 Nghiên cứu về bôi trơn cao tốc, quá trình hình thành hỗn hợp bôi trơn

 Nghiên cứu về hệ thống bôi trơn của một số máy điều khiển số

Tuy nhiên, do thời gian có hạn nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các nhà khoa học, bạn

bè đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn

3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MÁY CNC

1.1 Lịch sử phát triển của máy công cụ CNC

Máy công cụ cắt gọt kim loại là trang thiết bị chủ yếu trong các nhà máy, phân xưởng cơ khí để chế tạo ra các chi tiết của máy móc, khí cụ, các dụng cụ, các sản phẩm dùng trong sản xuất và các sản phẩm dùng trong đời sống Máy công cụ có lịch sử phát triển lâu dài gắn liền với sự phát triển của khoa học kỹ thuật Trình độ cơ khí hóa, tự động hoá của máy công cụ ngày càng cao Ngày nay số lượng, chủng loại và mức độ hiện đại hóa của máy ngày càng tăng do được ứng dụng những thành tựu mới nhất và tiên tiến nhất của tin học vì vậy năng suất lao động ngày càng tăng góp phần đáng kể vào sự phát triển của nền kinh tế của đất nước, đáp ứng nhu cầu của xã hội Có thể tóm tắt quá trình phát triển của máy công cụ trên thế giới theo sơ đồ sau:

Ý tưởng điều khiển một dụng cụ thông qua một chuỗi lệnh kế tiếp liên tục

mà chúng ta được ứng dụng trong các máy CNC ngày nay, thực ra đã được phát

Cơ khí

thủ công

Cơ khí hóa

Làm việc

bằng tay

Làm việcbằng máy

 Trung tâm gia công CNC

 Dây chuyền sản xuất linh hoạt và tích hợp (FMS & CIM )

(Dùng cho dạng sản xuất loạt nhỏ)

đã được phát kiến

Năm 1938, Claud.E Shannon trong khi làm luận án tiến sỹ tại M.I.T (Massachusees Intitute of Technology) đã đi tới kết luận việc tính toán và truyền tải nhanh dữ liệu có thể duy nhất thực hiện được nhờ dạng mã nhị phân

Cơ sở khoa học cho các máy tính hiện nay kể cả các hệ điều khiển số đã được hoàn thiện

Năm 1946, Dr.Jonh.W.Mauchly và Dr.J.Presper Eckert đưa ra các máy tính số đầu tiên “ENIAC” cho quân đội Mỹ Cơ sở của xử lý số bằng điện tử đã đạt được

Năm 1949/52, John Parsons và M.I.T đã thiết kế theo hợp đồng của không lực Hoa Kỳ “Một hệ thống điều khiển máy công cụ, để điều khiển trực tiếp vị trí của các trục thông qua dữ liệu đầu ra của một máy tính làm bằng chứng cho chức năng gia công một chi tiết” Parsons đã đưa ra 4 tiêu đề cho ý tưởng này như sau:

1 Những vị trí được tính ra trên biên dạng được ghi nhớ vào các băng đục lỗ

2 Các băng đục lỗ được đọc ở trên máy một cách tự động

3 Những vị trí đã đọc ra được liên tục chuyển đi và bổ sung thêm tính toán cho các giá trị trung gian nội tại

Năm 1952, Tại M.I.T đã cung cấp chiếc máy phay điều khiển số đầu tiên

mang tên “Cincinnati Hydrotel” có trục thẳng đứng tủ điều khiển lắp các bóng

đèn điện tử có thể dịch chuyển đồng thời trên 3 trục toạ độ (nội suy tuyến tính 3 kích thước bằng 3D Linearinterpolation), tiếp nhận dữ liệu qua băng đục lỗ mã nhị phân

Năm 1954, Bendix mua bản quyền phát minh của Parsons và chế tạo thiết

bị điều khiển NC công nghiệp đầu tiên, thiết bị này vẫn dùng các bóng đèn điện

6

Năm 1980, Trong khi phát kiến các công cụ trợ giúp lập trình tích hợp CNC đã xuất hiện một “Cuộc chiến lòng tin” ủng hộ hay chống đối giải pháp cấp lệnh bằng tay

Năm 1984, Hệ điều khiển CNC có công năng mạnh mẽ được trang bị những công cụ trợ giúp lập trình graphic tiến thêm một bước mới là “lập trình tại phân xưởng”

Năm 1986/87, Các giao diện tiêu chuẩn hoá (Inteface) mở ra con đường tiến tới các xí nghiệp tự động trên cơ sở một hệ thống trao đổi thông tin liên thông CIM (Computer Integrated Manufacturing)

Năm 1990, Các giao diện số giữa điều khiển NC và hệ truyền động cải thiện độ chính xác và đặc tính điều chỉnh của các trục điều khiển NC và trục chính [1]

Từ những năm 1990 trở lại đây cùng với sự phát triển với tốc độ rất cao của công nghệ máy tính nên các máy công cụ điều khiển số được trang bị những thiết bị có khả năng lập trình và tính toán nhanh do đó độ chính xác gia công được nâng cao và có khả năng thực hiện việc gia công các bề mặt phức tạp

1.2 Các cụm kết cấu chính của máy CNC

1.2.1 Thân máy

Do gang có độ bền cao, nên thân máy thường được chế tạo bằng gang đúc, thân máy sau khi đúc đều phải được kiểm tra để đảm bảo không có khuyết tật đúc, bên trong thân máy chứa hệ thống điều khiển, động cơ của trục chính và rất nhiều hệ thống khác Thân máy cần nặng hơn, chắc chắn hơn, như vậy sự chịu lực và độ bền sẽ làm giảm rung động Quá trình rung động sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác gia công Với một máy có kết cấu vững chắc, nó sẽ hấp thụ những dao động này, đảm bảo máy sẽ thực hiện với công suất và độ chính xác cao nhất Do đế máy phải đỡ toàn bộ trọng lượng máy để tạo sự ổn định và cân bằng và đạt được độ chính xác gia công cao do vậy khi sản xuất thân máy cần đạt các yêucầu sau:

8

Trục chính được điều khiển bởi các động cơ, thường sử dụng động cơ Servo theo chế độ vòng lặp kín bằng công nghệ số để tạo ra tốc độ điều khiển chính xác và hiệu quả cao dưới chế độ tải nặng

Hệ thống điều khiển chính xác góc giữa phần quay và phần tĩnh của động

cơ trục chính để tăng mômen xoắn và gia tốc nhanh, hệ thống điều khiển này cho phép người sử dụng có thể tăng tốc độ trục chính lên rất nhanh

Các dạng dẫn động trục chính:

 Dẫn động đai (hình 1.3): Trục chính loại này được truyền chuyển động

từ một động cơ bên ngoài thông qua bộ truyền đai răng hoặc đai thang Loại này được sử dụng khá phổ biến trong các máy gia công truyền thống vì chi phí thấp

và hiệu suất tốt khi truyền công suất danh nghĩa của động cơ thành công suất có ích trên trục chính Hiệu suất của trục chính dẫn động đai, về mặt truyền công suất động cơ đến trục chính, đạt khoảng 95% Như vậy nó kém hiệu quả hơn so với trục chính truyền động trực tiếp (gần 100%) nhưng lại tốt hơn loại truyền động bánh răng (bé hơn 90%) Trục chính dẫn động đai có thể đạt tốc độ quay 15.000 vg/ph và truyền mô men xoắn tốt ở tốc độ thấp (1000 vg/ph) tùy thuộc vào loại đai và tỉ số truyền Tuy nhiên, truyền động đai thì rất linh hoạt và chúng được dùng cho một dải rộng lớn nhiều công việc khác nhau với các yêu cầu giữa mô men xoắn cao/tốc độ quay thấp và mô men xoắn thấp/tốc độ quay cao

Hình 1.3 Dẫn động trục chính bằng dây đai

9

 Dẫn động trực tiếp (hình 1.4): Có ưu điểm tạo quá trình làm việc êm, các trục chính được dẫn động trực tiếp đạt hiệt suất truyền công suất từ động cơ đến dao gần 100% Chúng có thể làm việc ở tốc độ quay cao nhưng mô men xoắn thấp Vì không có xích truyền động nên không thể tăng mô men xoắn một cách cơ học để đáp lại sự giảm tốc độ động cơ Hệ thống truyền động này ứng

xử tốt về mặt rung động, có nghĩa là có thể đạt các tốc độ cao và vẫn đạt được

độ bóng bề mặt tốt

Hình 1.4 Dẫn động trục chính trực tiếp

 Dẫn động bánh răng (hình 1.5): Trục chính dẫn động bằng bánh răng

có thể đạt mô men xoắn cao ở số vòng quay thấp và chúng có nhiều dải cấp tốc

độ Tuy nhiên các bánh răng có thể gây nên rung động, tạo ảnh hưởng xấu lên

độ bóng bề mặt chi tiết gia công Hơn nữa, hiệu suất của chúng kém hơn các dạng khác khi chúng chuyển đổi công suất danh nghĩa của động cơ thành công suất cắt của dao Trục chính dẫn động bánh răng không phù hợp cho các trường hợp gia công cao tốc mặc dù rất thích hợp cho các công việc nặng

Hình 1.5 Dẫn động trục chính bằng bánh răng

10

1.2.3 Bàn máy, bàn xoay

Bàn máy là nơi đặt chi tiết gia công hay đồ gá Nhờ có sự chuyển động linh hoạt và chính xác của bàn máy mà khả năng gia công của máy CNC đƣợc tăng lên rất cao, có khả năng gia công đƣợc những chi tiết có biên dạng rất phức tạp Đa số trên máy CNC hay trung tâm gia công hiện đại thì bàn máy đều là dạng bàn máy xoay đƣợc, nó có ý nghĩa nhƣ trục thứ tƣ, thứ năm của máy, làm tăng tính vạn năng cho máy CNC

Yêu cầu của bàn máy: Phải có độ ổn định, cứng vững, đƣợc điều khiển

chuyển động một cách chính xác

Hình 1.6 Một số hình ảnh về bàn xoay

Bàn xoay trên máy CNC và các trung tâm gia công có các loại nhƣ sau:

1.2.3.1 Loại tiêu chuẩn

Là loại bàn xoay để gá đặt chi tiết sao cho tâm của chi tiết trùng với tâm của trục chính (hình 1.7), có thể gia công đƣợc nhiều loại bề mặt khác nhau nhƣ gia công mặt phẳng, gia công rãnh thẳng hoặc rãnh xoắn và gia công các mặt định hình với dao định hình, đôi khi dùng để cắt bánh răng với dao phay moodul Loại này có thể có trục chính nằm ngang hay thẳng đứng

Hình 1.7 Bàn xoay tiêu chuẩn nằm ngang

11

1.2.3.2 Loại bàn xoay có động cơ lắp phía sau

Loại bàn xoay này có khả năng hạn chế sự rung động khi máy đang làm việc (hình 1.8), loại động cơ này có thể che chắn nước, phoi vụn để không rơi vào động cơ

Hình 1.8 Bàn xoay có động cơ lắp phía sau

1.2.3.3 Loại bàn xoay có lỗ trục chính lớn

Loại bàn xoay này có trục chính có lỗ lớn (hình 1.9), dùng để gia công các phôi dài hoặc các ống Kích thước lỗ trục chính của chúng có khả năng được mở rộng để mở rộng phạm vi làm việc cho máy Loại này thích hợp cho việc sản xuất hàng khối, loại này cũng có loại trục chính nằm ngang hay thẳng đứng

Hình 1.9 Bàn xoay có lỗ trục chính lớn

1.2.3.4 Loại bàn xoay có nhiều trục chính

Loại bàn xoay có nhiều trục chính cho phép gá đặt cùng lúc nhiều chi tiết (hình 1.10), loại này có năng xuất gấp nhiều lần so với loại bàn xoay tiêu chuẩn, thích hợp cho việc sản xuất hàng loạt và hàng khối

12

Hình 1.10 Bàn xoay 4 trục chính

1.2.3.5 Loại bàn xoay nghiêng

Loại này có thể xoay nghiêng nhờ xoay quanh đƣợc một trục nào đó (hình 1.11/12), do vậy có khả năng công nghệ cao, có thể làm đồ gá để gia công các mặt phẳng, các rãnh, các gờ lồi và đặc biệt là gia công các bề mặt nghiêng ở nhiều góc độ khác nhau, chúng có thể đƣợc điều khiển góc nghiêng tự động hoặc bằng tay

Hình 1.11 Bàn xoay CNC điều khiển nghiêng bằng tay

Hình 1.12 Bàn xoay CNC điều khiển nghiêng tự động

13

1.2.3.6 Loại bàn xoay cỡ lớn

Ngoài các loại nêu trên, các nhà sản xuất còn chế tạo loại bàn xoay có kích thước bàn lớn, thường từ 1 đến 3 mét hoặc lớn hơn Loại này có trục chính thẳng đứng hay nằm ngang với độ chính xác cao Chúng được dùng để gia công các chi tiết lớn, nặng và cho các ứng dụng về đo lường

1.2.4 Băng dẫn hướng

Hệ thống thanh trượt dẫn hướng có nhiệm vụ dẫn hướng cho các chuyển động của bàn dao theo trục X, Y và chuyển động lên xuống theo trục Z của trục chính (hình 1.13)

Yêu cầu của hệ thống thanh trượt phải thẳng, có khả năng tải cao, độ cứng vững tốt, không có hiện tượng trượt dính, trơn khi trượt

Hình 1.13 Băng dẫn hướng

1.2.5 Bộ phận vít-me đai ốc bi

Nhiệm vụ: Dùng để dẫn động các trục chuyển động theo đường dẫn hướng Trục vít-me được dẫn động nhờ các động cơ bước hoặc động cơ Servo

Vít-me đai ốc bi là một loại vít-me đặc biệt có thể khử khe hở triệt để, ít

ma sát Vì vậy khi đổi chiều chuyển động không tồn tại khe hở đảm bảo được

độ chính xác gia công

Kết cấu của bộ phận vít-me đai ốc bi (hình 1.14) như sau:

14

Hình 1.14 Kết cấu vít-me đai ốc bi

Để có thể dịch chuyển chính xác trên các biên dạng, các trục truyền dẫn không đƣợc phép có khe hở, và cũng không đƣợc phép có hiệu ứng Stick - slip (hiện tƣợng trƣợt lùi do lực cản ma sát) Bộ truyền vít-me đai ốc bi là giải pháp

kỹ thuật đảm bảo đƣợc yêu cầu đó [2]

Hình 1.15 Kết cấu chỉnh khe hở vít-me đai ốc

Ƣu điểm của vít-me bi:

 Mất mát do ma sát nhỏ, hiệu suất của bộ truyền lớn gần 0,9

 Đảm bảo chuyển động ổn định vì lực ma sát hầu nhƣ không phụ thuộc vào tốc độ

 Có thể loại trừ khe hở và sức căng ban đầu nên đảm bảo độ cứng vững dọc trục cao

15

 Đảm bảo độ chính xác làm việc lâu dài

1.2.6 Bộ phận thay dao tự động (ATC)

Đây là điều quan trọng để ATC thay đổi dụng cụ trong phạm vi trục chính càng nhanh càng tốt Bằng sự thích ứng của quá trình điều khiển và động

cơ, ATC sẽ đưa dao ra khỏi trục chính một cách chính xác (hình 1.16) Một hệ thống ATC tốt có khả năng làm giảm thời gian dừng máy và làm tăng năng suất

Hình 1.16 Bộ thay dao tự động trong máy CNC

1.2.7 Bàn xe dao

Bàn xe dao phải phù hợp với mỗi máy và có lợi nhất về mặt công suất cũng như thuận lợi cho việc cắt gọt kim loại mà không ảnh hưởng đến độ chính xác khi gia công Độ cứng vững của bàn xe dao sẽ làm cho công suất của quá trình cắt kim loại được tăng lên

1.3 Hệ thống điều khiển cho máy CNC

Các máy CNC được trang bị những thiết bị có tính công nghệ cao phục

vụ cho việc lập trình và điều khiển máy Các máy tính có tốc độ xử lý cao dung lượng bộ nhớ lớn do đó có thể lưu trong bộ nhớ nhiều chương trình gia công đồng thời Căn cứ vào bản vẽ chế tạo của chi tiết mà ta lập được các chương trình gia công cụ thể cho máy thông qua các câu lệnh Từ các câu lệnh đã được

Lập trình trực tiếp trên máy (Online): Các chương trình được lập trực tiếp tại phân xưởng gia công thông qua bàn phím của máy Thường áp dụng cho những chi tiết gia công đơn giản

Các dạng điều khiển của máy CNC

Từ chương trình gia công được đưa vào máy bộ nội suy của máy sẽ tính toán ra các đường đi cụ thể của dụng cụ Bộ phận điều khiển sẽ phát ra các lệnh điều khiển các thông số của quá trình gia công cũng như các quá trình phụ trợ (điều khiển tốc độ quay của từng động cơ servo ứng với từng trục X, Y, Z, đóng hoặc mở dung dịch trơn lạnh, thay đổi dụng cụ cắt) Trong các máy gia công điều khiển theo chương trình số, quãng đường chạy của các dụng cụ hoặc của chi tiết đã được cho trước một cách chính xác thông qua các chỉ dẫn điều khiển trong chương trình NC Tùy theo dạng của các chuyển động giữa điểm đầu và điểm cuối của quãng đường chạy này mà người ta chia thành 3 dạng điều khiển:

 Điều khiển theo điểm

 Điều khiển theo đường

 Điều khiển theo đường viền (Contour)

1.4 Các đặc trưng cơ bản của máy CNC

Điều khiển số (NC) trong 30 năm qua đã tác động mạnh đến ngành chế tạo máy, đã tạo ra những máy mới và công cụ tự động hoá cơ khí mới Ngày nay máy điều khiển số (NC machine) là thành phần cơ bản của thiết bị gia công

sở đó đã trang bị cho chúng các hệ thống đo và hệ khởi động dùng cho chế độ điều khiển số (NC) Nhờ đó chỉ một năm sau thế hệ máy mới ra đời, đó là máy điều khiển số (Numerical Control Machine)

Những nét đặc trưng cơ bản của máy công cụ điều khiển theo chương trình số (NC và CNC) là:

 Tự động hoá cao

 Tốc độ dịch chuyển, tốc độ quay cao

 Độ chính xác cao (sai lệch kích thước gia công đạt tới 0,001mm )

 Năng suất gia công đạt cao

 Tính linh hoạt cao (thích nghi nhanh với đối tượng gia công thay đổi, thích hợp với xu thế sản xuất loạt nhỏ hiện nay)

 Tập trung nguyên công cao (gia công nhiều bề mặt trên chi tiết trong một lần gá đặt)

 Chuẩn bị công nghệ để gia công chi tiết khác với các máy thường là phải lập trình chương trình NC để điều khiển máy theo ngôn ngữ mà hãng chế tạo máy đã cài đặt cho hệ điều khiển NC, CNC

 Máy gia công CNC có giá trị kinh tế lớn nhưng đắt tiền

Mỗi máy công cụ có đặc điểm là nó được chế tạo từ một tổ hợp nhiều trục thẳng và quay (Liner and Rotate axises) Để có thể điều khiển các trục này bằng

số phải có hai tiền đề cho mỗi trục:

 Mỗi trục NC cần có một hệ thống đo về dịch chuyển điện tử

18

 Mỗi trục NC cần có một bộ phát động điều chỉnh và điều khiển được

Hệ thống đo dịch chuyển và bộ phát động được nối ăn khớp trực tiếp với

hệ điều khiển số

Hình 1.17 Xử lý các thông tin

Nhiệm vụ của hệ NC là so sánh các giá trị cần đạt về vị trí đã định trước với các giá trị thực tế về vị trí do hệ thống đo thông báo và khi có sai lệch giữa hai giá trị này, sẽ phát ra một tín hiệu điều chỉnh truyền đạt tới các bộ phát động của các trục để cân bằng các sai lệch đó

Nguyên lý nạp và xử lý các thông tin hình học trong một vòng tròn điều khiển khép kín - Control Cycle (hình 1.17)

Điều khiển theo quỹ đạo liên tục thông báo các giá trị mới mà các trục điều khiển phải đạt tới, nhờ đó có thể đạt tới những chuyển động liên tục theo quỹ đạo

Ở máy tiện, trục chính của máy cũng được xác lập là trục NC nếu những dụng cụ được phát động để khoan và phay

Phần lớn các trung tâm gia công được trang bị các bàn tròn quay điều khiển NC Bàn tròn quay theo nhịp, ví dụ: nhịp quay 4x900 hoặc 12x300, không tính vào các trục điều khiển NC

19

Cấu trúc điện tử của các hệ điều khiển CNC ngày nay được thiết lập trên

cơ sở sử dụng các bộ vi xử lý (Microprocessors) 16 và 32 bit và các mạch tích hợp IC (Integrated Circuit) Số lượng các bộ vi xử lý thường được dùng là 2 5

Máy NC là máy có khả năng lập trình tự do, nghĩa là các chuyển động theo từng trục được định trước thông qua một chương trình

Những hệ điều khiển số ngày nay được thiết lập trên cơ sở sử dụng máy

vi tính, còn được gọi là hệ thống điều khiển CNC tức là điều khiển số bằng máy

 Có khả năng hiệu chỉnh các chương trình lưu trữ

 Có lượng hiệu chỉnh dụng cụ (lượng bù dao) về chiều dài, đường kính, tuổi bền,v v có thể được lưu trữ

 Có nhiều nhất 5 đến 10 phím mềm với các chức năng thay đổi

 Có thể cắm một hệ phím bấm ASCII tích hợp hoặc tuỳ chọn

 Không có công tắc thập phân và thường không có công tắc (núm) xoay

 Thể tích nhỏ hơn và phát sinh nhiệt ít hơn

 Có phạm vi chức năng rộng hơn

20

 Có phạm vi tuỳ chọn thích ứng theo nhu cầu sử dụng của khách hàng

và có phạm vi dành để mở rộng

 Có các chu trình gia công, đo kiểm có khả năng lưu trữ

 Có nhiều chức năng mới thường xuyên được bổ sung

Các hệ CNC được chế tạo theo mô đun có khả năng đáp ứng nhiều chức năng Khách hàng phải kiểm tra xem mình dùng mô đun nào cho phù hợp và có hiệu quả nhất

Những hệ CNC có khả năng lập trình tại xưởng có những công cụ trợ giúp lập trình rất mạnh

Các hệ CNC sử dụng nhiều bộ nhớ đa dạng và hoàn hảo về cấu tạo cho những mục sau:

 Chương trình sản xuất của xí nghiệp

 Các chương trình gia công chi tiết có thể nạp lại tự động

 Các chu trình cố định và thay đổi

 Những chỉ dẫn tích hợp cho người vận hành

 Phần mềm chẩn đoán và những trợ giúp tìm lỗi

 Những dữ liệu về nhà máy và xí nghiệp, chỉ dẫn và hiển thị sai số với văn bản rõ ràng

 Quản lý dụng cụ và quản lý bệ (phiến gá)

 Các dịch chuyển điểm không, bù dao, các dữ liệu dụng cụ

21

Máy CNC là những máy gia công tự động và lập trình tự do, đặc biệt phù hợp để tự động hoá gia công sản phẩm hàng loạt nhỏ và vừa Ưu điểm cơ bản của máy CNC là khả năng điều chỉnh nhanh để thích nghi với các chương trình gia công thay đổi, mà không cần phải tác động thủ công hoặc thay đổi máy

Ưu điểm của gia công CNC

Đối với sản xuất hàng loạt nhỏ và vừa, máy CNC trong nhiều trường hợp

là công cụ gia công có những nét ưu việt hơn so với các máy thường ở những điểm sau:

 Gia công được những chi tiết phức tạp hơn

 Quy hoạch thời hạn sản xuất tốt hơn

 Thời gian lưu thông ngắn hơn do tập trung nguyên công cao và giảm thời gian phụ

 Tính linh hoạt cao hơn

 Độ chính xác gia công ổn định đều

 Chi phí kiểm tra giảm

 Chi phí do phế phẩm giảm

 Hoạt động liên tục nhiều ca sản xuất

 Một công nhân có thể vận hành nhiều máy đồng thời

 Hiệu suất cao hơn

 Tăng năng lực sản xuất

 Có khả năng tích hợp trong hệ thống gia công linh hoạt

Những nét ưu việt trên của máy CNC là không phụ thuộc vào kiểu máy Những máy CNC có khả năng lập trình tại phân xưởng sản xuất, theo nhận xét của các nhà sản xuất có kinh nghiệm, cũng có tính linh hoạt cao hơn và đồng thời còn tiết kiệm thời gian Điều quan trọng là người ở xưởng chấp nhận máy CNC, vận hành được máy, được đào tạo tốt và có khả năng khắc phục được các

sự cố nhỏ

22

Độ chính xác của gia công CNC

Trong nhiều trường hợp, độ chính xác tuyệt đối và độ chính xác lặp lại cao có thể đạt được cũng rất quan trọng để triển khai sử dụng máy CNC Độ chính xác này làm giảm nhiều hao phí cần thiết cho việc kiểm tra Những sai lệch được xác định có thể được hiệu chỉnh đơn giản

Độ chính xác của một máy CNC được đánh giá theo nhiều luận điểm khác nhau, do vậy trong thực tế có các quy định quốc gia để vận dụng, ví dụ, quy định VDI/DGQ của Đức Tiền đề ở đây là độ chính xác hình học, tức là từng trục NC phải có vị trí chính xác so với nhau Thân máy CNC có độ cứng vững cao là điều kiện đảm bảo khi các trục dịch chuyển và khi gia công độ chính xác được giữ vững Độ chính xác của một máy CNC cũng được đánh giá thêm theo dung sai dịch chuyển vào (dựa trên sai lệch vị trí do sai số hệ thống

và bề rộng phân bố của vị trí do sai số ngẫu nhiên) Đối với các kiểu máy CNC còn có những quy định đánh giá theo các chi tiết kiểm tra đơn giản Với những chi tiết kiểm tra này, máy công cụ cần được khảo sát về những sai số điển hình

Tính chất động học của hệ điều khiển số cũng dẫn đến sai số kích thước Tại những máy CNC có tốc độ cao, với trị số gia tốc là 10m/s và cao hơn nữa sẽ xuất hiện biến dạng động học

Cuối cùng, hệ thống đo được sử dụng và lắp đặt, các bộ phát động và sai

số thiết kế của máy (nhiệt độ, rung động, dẫn hướng ) cũng có vai trò quan trọng đối với độ chính xác có thể đạt được

Để đạt được độ chính xác cao theo yêu cầu, máy phải có độ cứng vững cao, phải giảm chấn động Vì vậy phải có ổ đỡ và trục vít-me không có khe hở, các động cơ, các bộ truyền và các trục vít-me cân bằng tuyệt đối, các sống trượt cứng vững cao và hầu như không có ma sát để tránh hiện tượng quay trượt khi máy hoạt động Ngày nay, kết cấu thông dụng là trục vít-me có ren hình thang

đã được thay thế dần bằng kết cấu trục vít-me có chuỗi viên bi cầu chạy tuần hoàn trên trục có ren (vít-me đai ốc bi) có ma sát nhỏ và có thể coi là không có

23

khe hở Kết cấu vít-me đai ốc bi có hiệu suất đạt tới 98%, nhờ có ít nhiệt, có độ chính xác cao về bước ren và có khả năng truyền lực dịch chuyển lớn hơn so với các kết cấu thông thường cùng kích thước

Muốn đạt độ cứng vững chịu xoắn theo yêu cầu, khi trục vít-me càng dài thì đường kính của nó càng phải lớn (tới 150mm) và mômen quán tính về khối lượng cũng lớn Vì vậy, trong trường hợp này thường không truyền động tới trục vít-me, mà là truyền động vào đai ốc có quán tính ít hơn, còn trục vít-me bị ngàm chặt

1.5 Kết luận chương 1

Qua lịch sử phát triển của máy công cụ CNC ta đã thấy được sự phát triển mạnh mẽ của loại máy này Máy CNC ngày càng phức tạp hơn, gia công được nhiều loại chi tiết hơn và đặc biệt là khả năng có thể chế tạo được những bề mặt phức tạp mà những máy công cụ thông thường rất khó có thể gia công được Đi kèm theo đó là các cụm kết cấu chính, hệ thống điều khiển của máy ngày càng hoàn thiện hơn tạo cho máy CNC có công suất lớn, gia công được chính xác ngay cả những bề mặt phức tạp nhất, làm giảm công sức lao động của người đứng máy, nâng cao năng suất và chất lượng của sản phẩm

Để nâng cao năng suất và chất lượng của sản phẩm, tốc độ trục chính của máy không ngừng được nâng cao, do vậy vấn đề bôi trơn trong máy CNC, đặc biệt là bôi trơn cụm ổ lăn trục chính có vai trò rất quan trọng Vậy mục đích của việc bôi trơn trong máy CNC là gì, các cụm kết cấu, các phần tử bôi trơn ra sao, các phương pháp bôi trơn như thế nào Chương 2 sẽ tìm hiểu về hệ thống và phương pháp bôi trơn của máy CNC và quá trình bôi trơn ở tốc độ cao trong máy CNC

24

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÔI TRƠN

CHO MÁY CNC

2.1 Hệ thống bôi trơn cho máy CNC

2.1.1 Mục đích của việc bôi trơn

Tuổi thọ của máy công cụ phụ thuộc chủ yếu vào tuổi thọ của cụm dẫn hướng trên thân máy, bàn máy và hệ thống cụm trục chính Nguyên nhân chủ yếu làm giảm tuổi thọ là do xuất hiện độ mòn không đều trên bề mặt của các sống trượt

Việc các cơ cấu máy và dụng cụ cần phải làm việc trong điều kiện môi trường khác nhau đã đề ra yêu cầu phải không ngừng tăng cường độ tin cậy và tuổi thọ của các thiết bị

Trong vấn đề chung về độ tin cậy và tuổi thọ, vấn đề ma sát bôi trơn và mài mòn là những vấn đề có quan hệ rất phức tạp với nhau và chiếm một vị trí quan trọng

Mài mòn là vấn đề trung tâm của các vấn đề chung về ma sát và bôi trơn Mỗi bước phát triển của máy móc cơ cấu dụng cụ đều gắn liền với việc nghiên cứu các hiện tượng diễn ra tại phần tiếp xúc giữa các cặp ma sát với nhau

Do ý nghĩa quan trọng của máy công cụ mà việc áp dụng những thành tựu khoa học trong bôi trơn nhằm nâng cao tuổi thọ của máy được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm

Công dụng cơ bản của hệ thống bôi trơn là giảm sự tổn hao vì ma sát, tăng độ bền mòn của các bề mặt công tác, đảm bảo nhiệt độ làm việc bình thường cho phép Thiết kế hệ thống bôi trơn đúng sẽ bảo vệ được lâu dài độ chính xác ban đầu của máy trong toàn bộ thời gian sử dụng máy

Bôi trơn là một trong những biện pháp bảo vệ các bề mặt ma sát hiệu quả nhất hiện nay là sử dụng các loại dầu bôi trơn thích hợp để bôi trơn Mục đích của bôi trơn là tạo ra một lớp dầu có chiều dày đủ lớn trên các bề mặt ma

25

sát tránh sự tiếp xúc trực tiếp giữa chúng, do đó giảm được sự mài mòn bề mặt các chi tiết và tăng được tuổi thọ của máy và thiết bị Có nhiều cách để phân loại bôi trơn:

Theo dạng ma sát, ta còn có bôi trơn giới hạn, bôi trơn nửa ướt (thường gắn với việc cung cấp dầu, mỡ định kỳ) và bôi trơn ướt

Theo vật liệu bôi trơn có bôi trơn chất bôi trơn rắn (graphít hay bisunphua môlípđen), chất bôi trơn lỏng (nước, dầu, mỡ) và bôi trơn chất khí [3]

2.1.2 Các yêu cầu cơ bản của hệ thống bôi trơn

Máy công cụ CNC cần có độ chính xác gia công cao và phải duy trì được

độ chính xác đó trong một khoảng thời gian nhất định do đó ngoài việc chế tạo các chi tiết, các cụm, bộ phận chính xác thì việc bôi trơn đóng một vai trò quan trọng Để làm được điều này thì hệ thống bôi trơn cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

 Đảm bảo cung cấp đủ dầu, mỡ bôi trơn cho tất cả các nơi cần thiết

 Dầu được cung cấp phải sạch không được lẫn các tạp chất

 Hệ thống đường ống phải được bố trí gọn gàng tránh va chạm với bàn máy và các khâu dịch chuyển trong quá trình gia công

 Dầu bôi trơn phải có độ nhớt thích hợp

 Các thiết bị của hệ thống phải là các thiết bị tiêu chuẩn để dễ thay thế, sửa chữa

2.1.3 Các cụm kết cấu cần thiết có bôi trơn

độ lớn của sức cản và kết cấu của bơm

Tuỳ thuộc vào lượng dầu do bơm đẩy ra trong một chu kỳ làm việc mà ta

có thể phân biệt được hai loại bơm thể tích (hình 2.1):

 Bơm có lưu lượng cố định, gọi tắt là bơm cố định

 Bơm có lưu lượng có thể điều chỉnh, gọi tắt là bơm điều chỉnh

Trong những năm gần đây, bơm điều chỉnh được sử dụng ngày càng rộng rãi, vì với sự phát triển của công nghệ chế tạo máy việc đảm bảo các yêu cầu về chế tạo bơm điều chỉnh không thành vấn đề lớn Mặt khác, công suất truyền động của máy tăng, đòi hỏi những cơ cấu ít bị tổn thất năng lượng nhất Bơm điều chỉnh chỉ đưa vào hệ thống thuỷ lực một lượng dầu cần thiết để thực hiện truyền động, không có lượng dầu thừa, nên hạn chế được nguồn sinh nhiệt

Đứng về mặt kết cấu, bơm thể tích (cả bơm cố định và bơm với lưu lượng thay đổi) có thể phân thành các loại sau:

 Bơm bánh răng

 Bơm cánh gạt

 Bơm pít-tông

27

Hình 2.1 Các loại bơm thể tích

Tuy nhiên trong hệ thống bôi trơn của máy CNC chủ yếu dùng hai loại máy bơm là bánh răng và bơm cánh gạt, bơm piston rất ít khi sử dụng cho hệ thống bôi trơn của máy

28

* Bơm bánh răng: Là loại bơm sử dụng khá rộng rãi, vì nó có kết cấu

đơn giản, chế tạo dễ dàng Phạm vi sử dụng của bơm bánh răng chủ yếu ở những hệ thống có áp suất nhỏ trên các máy khoan, doa, tổ hợp, bào, phay Đối với những máy đòi hỏi áp lực cao như máy ép, máy dập thì cần phải có các loại bơm có áp suất cao hơn Bơm bánh răng có thể chia làm hai loại như sau:

 Bơm bánh răng ăn khớp trong

 Bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Hình 2.2 Bơm bánh răng ăn khớp trong (a) và ăn khớp ngoài (b)

Ưu điểm của bơm bánh răng ăn khớp trong là có kích thước bé hơn và tổn thất thể tích bé hơn bơm bánh răng ăn khớp ngoài khi có cùng lưu lượng và dung sai chế tạo, nhưng loại bơm này khó chế tạo do đó giá thành cao hơn

* Bơm cánh gạt: Cũng là loại bơm được dùng rộng rãi sau bơm bánh

răng và cũng chủ yếu dùng trong các hệ thống có áp suất thấp và trung bình So với bơm bánh răng, bơm cánh gạt đảm bảo một lưu lượng đều hơn, hiệu suất thể tích cao hơn, do đó nó rất phù hợp trong các hệ thống bôi trơn của khá nhiều máy CNC và máy công cụ, như thực hiện lượng chạy dao cho máy tổ hợp, máy doa, máy tiện, máy phay; thực hiện chuyển động của bàn máy và các cơ cấu khác của máy mài, của các băng chuyền, của cơ cấu kẹp chặt, cấp phôi trên máy

tự động và dây chuyền tự động Có thể chia bơm cánh gạt thành hai loại như sau:

29

 Bơm cánh gạt tác dụng đơn, gọi tắt là bơm cánh gạt đơn

 Bơm cánh gạt tác dụng kép, gọi tắt là bơm cánh gạt kép

30

* Bơm piston

Bơm piston là loại bơm dựa trên nguyên tắc thay đổi thể tích của cơ cấu piston – xilanh Vì bề mặt làm việc của cơ cấu này hình trụ tròn, do đó dễ dàng đạt được độ chính xác gia công cao, đảm bảo được hiệu suất thể tích tốt Loại bơm này có thể làm việc tạo ra được áp suất lớn (p=700bar) do vậy bơm piston thường được dùng trong hệ thống thủy lực, ít khi được lắp đặt cho hệ thống bôi trơn của máy CNC [6,7]

2.1.4.2 Bộ lọc

Do yêu cầu của việc bôi trơn là dầu bôi trơn phải không có các tạp chất các chất bẩn có tác dụng như những hạt mài lẫn vào nên dầu bôi trơn khi cung cấp vào hệ thống phải đảm bảo là không lẫn các tạp chất có hại đó Trong quá trình làm việc của máy các hạt kim loại bị bong tách ra lẫn vào trong dầu bôi trơn và bản thân dầu cũng có các tạp chất Do đó để có dầu sạch người ta dùng

bộ lọc dầu Bộ lọc dầu có tác dụng lọc bỏ các tạp chất có trong dầu Tuỳ theo yêu cầu làm việc của bề mặt ma sát mà người ta sử dụng các bội lọc có khả năng loại bỏ những chất bẩn có kích thước nhỏ đến cỡ nào Tuỳ theo kích thước nhỏ nhất của chất bẩn mà bộ lọc có thể loại bỏ được người ta chia bộ lọc thành các loại sau:

 Bộ lọc thô: Có thể lọc được những chất bẩn có kích thước đến 0,1mm

 Bộ lọc trung bình: Có thể lọc được những chất bẩn có kích thước đến 0,01mm

 Bộ lọc tinh: Có thể lọc được những chất bẩn có kích thước đến 0,005mm

 Bộ lọc đặc biệt tinh: Có thể lọc được những chất bẩn có kích thước đến 0,001mm

Trong máy CNC, bộ lọc thường được gắn ở đường hút và đường hồi của bơm dầu, một số hệ thống bôi trơn còn gắn thêm bộ lọc tại vị trí lỗ nạp dầu để hạn chế bụi bẩn khi nạp dầu bôi trơn (hình 2.5)

31

Hình 2.5 Bộ lọc dầu bôi trơn

2.1.4.3 Các loại van

Để dẫn dầu bôi trơn từ một bơm dầu đến tất cả các điểm cần bôi trơn ta

sử dụng các van phân phối, thông thường là các van có một đầu vào nhiều đầu

ra Ngoài ra để an toàn cho hệ thống người ta còn trang bị cho hệ thống các loại van an toàn, van tràn (hình 2.5)

Hình 2.6 Van an toàn và van tràn

2.1.5 Vật liệu bôi trơn

Bôi trơn là biện pháp đưa vật liệu bôi trơn vào vùng ma sát, làm giảm ma sát mà giảm mòn, do vậy chọn đúng vật liệu bôi trơn là rất quan trọng, vật liệu bôi trơn được đưa vào vùng ma sát, chúng có những nhiệm vụ sau:

 Đảm bảo tính truyền dẫn

 Giảm mất mát năng lượng cơ học

 Giảm sinh nhiệt

 Chống mài mòn

 Chống bụi bẩn của môi trường

 Chống rung tốt