CHƯƠNG 4: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
4.4 Lựa chọn phương án và kết cấu máy
Có thể dễ dàng thấy rằng hiện nay hầu hết tất cả các loại máy được thiết kế hoạt động 3 trục yêu cầu độ chính xác cao như các loại máy máy CNC, máy mài 3 trục, …đều được ứng dụng những cơ cấu truyền động dẫn hướng đã nêu ở mục 3.4. Vì vậy, nhóm đã tiến hành so
36
sánh để lựa chọn ra được những cơ cấu truyền động dẫn hướng phù hợp cho từng cụm truyền động của máy mài phẳng
4.4.1 Phương án lựa chọn các cơ cấu truyền động cho cụm 3 trục của máy mài phẳng Các loại cơ cấu truyền động là một thành phần quan trọng trong các hệ thống cơ khí và tự động hóa. Chúng được sử dụng để chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến và ngược lại. Điều này đặc biệt quan trọng trong các máy công cụ, máy CNC, và các thiết bị tự động hóa, nơi yêu cầu độ chính xác và độ tin cậy cao.
Nhóm đưa ra bốn phương án lựa chọn cơ cấu truyền động phổ biến nhất được sử dụng trong các loại máy cần độ chính xác cao thích hợp với yêu cầu của máy mài phẳng, dưới đây là bảng so sánh các đặc điểm của bốn loại cơ cấu:
Bảng 4.1 Phân tích lựa chọn cơ cấu truyền động cho cụm 3 trục của máy mài phẳng [12]
Phương án Ưu điểm Nhược điểm
01. Vít me đai ốc thường (ma sát trượt)
- Khả năng chịu tải cao.
- Bảo trì, sửa chữa, thay thế dễ dàng.
- Rất phổ biến, được sử dụng rộng rãi.
- Giá thành tốt.
- Độ cứng vững dọc trục không tốt do có khe hở giửa vít me và đai ốc.
- Không đảm bảo độ chính xác cao.
- Ma sát lớn, hiệu suất giảm.
02. Vít me đai ốc bi (ma sát lăn)
- Chỉ cần lực nhỏ để có thể di chuyển đai ốc.
- Mất mát do ma sát nhỏ, hiệu suất của bộ truyền lớn - Có thể loại trừ khe hở và
sức căng ban đầu nên đảm bảo độ cứng vững dọc trục cao.
- Khả năng chịu tải kém.
- Chế tạo, bảo trì khó khăn.
- Giá thành cao.
- Chóng mòn.
37
- Đảm bảo độ chính xác làm việc lâu dài.
03.Cơ cấu thanh răng – bánh răng
(bánh răng thẳng)
- Truyền động tốt, không rung, không gây ra độ trượt.
- Nguyên lý hoạt động đơn giản.
- Dễ dàng thiết kế cho cụm trục không cần chuyển động có độ chính xác không quá cao.
- Dễ bảo trì và thay thế.
- Giá thành tương đối thấp.
- Độ chính xác không cao bằng truyền động vít me và bộ truyền thanh răng bánh răng nghiên.
- Khả năng chịu tải lớn.
- Gây tiếng ồn lớn khi hoạt động.
04.Cơ cấu thanh răng – bánh răng
(bánh răng nghiêng) - Độ chính xác cao hơn bánh răng thẳng.
- Độ truyền tải lớn hơn do độ tiếp xúc cao hơn bánh răng thẳng.
- Dễ bảo trì và thay thế.
- Giá thành cao - Nhanh mòn do
ma sát trực tiếp và độ tiếp xúc cao.
38
➢ Kết luận:
Sau khi nghiên cứu về máy mài phẳng 3 trục có trục chính nằm ngang và bàn máy tịnh tiến, nhóm quyết định thiết kế kết cấu của từng cụm truyền động 3 trục của máy như sau:
• Sử dụng cơ cấu vít me – đai ốc bi để truyền động cho cụm truyền động trục Z và Y vì yêu cầu độ chính xác về chiều sâu lớp cắt và độ bóng bề mặt của máy mài phẳng nên bắt buộc phải chọn cơ cấu truyền động có độ chính xác cao nhất.
• Sử dụng cơ cấu thanh răng bánh răng thẳng cho cụm truyền động trục X vì trong quá trình mài phẳng, đầu mài (đá mài) chỉ cần di chuyển cắt hết chiều rộng cơ sở của chi tiết nhưng vẫn cần độ chính xác nhất định, nên việc chọn bộ truyền này sẽ đảm bảo phù hợp cả về hiệu năng làm việc và chi phí sản xuất máy.
4.4.2 Phương án lựa chọn cơ cấu dẫn hướng cho cơ cấu truyền động 3 trục
Cơ cấu dẫn hướng cho ba cụm trục truyền động có hai loại phổ biến được ứng dụng vào hầu hết các loại máy cần dẫn hướng là thanh trượt vuông và thanh trượt tròn. Việc chọn lựa thanh trượt dẫn hướng phù hợp với máy mài phẳng tùy thuộc vào đặc điểm của máy như độ chính xác, ổn định. Quan trọng hơn là tuổi thọ làm việc, khả năng chịu tải ứng với điều kiện làm việc của máy.
Bảng 4.2 Phân tích lựa chọn dẫn hướng cho các cơ cấu truyền động của 3 trục
Phương án Ưu điểm Nhược điểm
01.Cơ cấu dẫn hướng thanh trượt vuông
- Con trượt vuông gồm 4 rãnh bi với cơ cấu chuyên dụng.
- Thanh trượt vuông được thiết kế với 4 rãnh bi hướng tâm 45° tôi luyện lên độ cứng 58 - 62 HRC giúp con trượt chuyển động ôm sát, chịu lực theo nhiều phương giúp tăng độ bền và tải trọng lớn.
- Độ chính xác và độ bền cao.
- Giá thành cao hơn trượt tròn.
- Đòi hỏi phải lắp đặt trên mặt phẳng.
39
- Chuyển động mượt mà, êm ái.
- Lắp đặt dễ dàng, chỉ cần lắp đặt trên mặt phẳng và 2 thanh trượt song song.
- Con trượt ôm sát thanh trượt nên không có độ rơ, lắc ngang.
02.Cơ cấu dẫn hướng thanh trượt tròn
- Cơ cấu thiết kế con trượt tròn không chuyên cho mục đích chịu tải trọng cao.
- Giá thành rẻ hơn thanh trượt vuông.
- Con trượt có khả năng lắc ngang giúp hỗ trợ phù hợp với các cơ cấu lắp đặt có bề mặt không phẳng tuyệt đối.
- Thanh trượt tròn trơn được lắp đặt trên 2 gối đỡ 2 đầu dẫn đến tình trạng cong võng khi sử dụng quá dài hoặc phải tăng đường kính thanh trượt để phù hợp.
- Độ chính xác và độ bền kém hơn trượt vuông.
- Chuyển động phát ra tiếng ồn.
➢ Kết luận: Chọn sử dụng thanh (ray) trượt vuông cho cả 3 cụm trục truyền động trên máy mài phẳng vì:
• So với các loại thanh ray trượt dẫn khác chẳng hạn như thanh trượt tròn thì loại thanh ray này sẽ đáp ứng được độ chính xác, cứng vững và chịu được trọng tải nặng gấp 1,5 lần.
• Thanh ray trượt vuông thường được ứng dụng trong chế tạo mô hình máy CNC vì đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác cao.
• Cả ba cụm trục X, Y, Z đều đảm nhiệm chuyển động cần cực kỷ chính xác trong quá trình mài, do đó để tăng độ chính xác, tăng thời gian làm việc, cần sử dụng ray trượt vuông dẫn hướng cho cả 3 cụm truyền động trục X, Y, Z.
40