Hình 1-29.Trục chính máy CNC cĩ hệ thống thay dao tự động
Trục chính máy CNC rất phức tạp (hình 1-29). Thơng thường trong lỗ trục chính cĩ hệ thống để kẹp rút dao với dẫn động bằng khí nén và thủy lực. Những máy CNC cĩ hệ thống thay dao tự động, trục chính cần cĩ vị trí chính xác để tay máy cĩ thể lấy dao ra và lắp dao mới vào.
Hình 1-30. Bộ biến đổi điện áp và biến tần dùng cho động cơ xoay chiều.
a) Sơ đồ tổng thể; b) Sơ đồ biến tần dùng thirisstor; 1 - Nắn dịng 3 pha thành một chiều; 2- Biến tần dùng thiristor; 3- ộng cơ xoay chiều 3 pha; 4- Mạch đĩng mở
thiristor; 5- Thiristor SD1 - SD6; 6 - Diod VD1 - VD6.
Dẫn động trục chính của máy CNC phức tạp hơn rất nhiều so với máy cơng cụ thơng thường vì các lý do sau:
39
- Mức ổn định tốc độ cao, khoảng thay đổi số vịng quay rộng, với momen lớn, khả năng quá tải cao.
- Cần bảo đảm độ chính xác định vị trục chính khi thay thế dao cắt hoặc thay phơi.
Điều này cĩ thể thực hiện được nhờ sử dụng các loại động cơ điện một chiều. Các loại động cơ điện một chiều tuy đắt hơn động cơ xoay chiều và cĩ kích thước lớn hơn vẫn được sử dụng trên các máy CNC để dẫn động trục chính. Thời gian gần đây thế giới đã sử dụng hệ thống dẫn động trục chính dựa vào động cơ xoay chiều, gọi là động cơ servo AC, thay đổi tốc độ bằng bộ biến tần. Trên hình 1-30 là một sơ đồ của bộ biến tần sử dụng mạch điện tử cơng suất.
Bộ biến đổi điện áp biến đổi điện áp xoay chiều 3 pha thành điện áp một chiều 2 pha. Đầu ra của bộ biến đổi điện áp nối với bộ biến tần sử dụng thiristor (hình 1- 30b). Đầu ra của bộ biến tần là dịng xoay chiều 3 pha cĩ tần số điều khiển được.
Cũng như trên các máy thơng thường, trục chính trên máy CNC đảm bảo chuyển động cắt chính. Trên máy phay, trục chính mang dao phay; trên máy tiện trục chính mang phơi; cịn trên máy mài, trục chính mang đá mài. Trục chính là bộ phận tiêu tốn năng lượng nhiều nhất trên máy. Vì vậy cơng suất trục chính thường được dùng làm chỉ tiêu đánh giá cơng suất gia cơng của máy.
Trên máy CNC, tốc độ trục chính cần được điều khiển vơ cấp, tự động theo chương trình, trong phạm vi rộng. Điều đĩ rất cần thiết, nhất là khi thay đổi đường kính dao phay hoặc đường kính phơi tiện mà lại cần duy trì vận tốc cắt khơng đổi. Một số cơng việc, ví dụ gia cơng ren bằng đầu ta rơ cứng, gia cơng ren nhiều đầu mối,... cịn địi hỏi phải định vị chính xác gĩc trục chính. Từ các yêu cầu trên, người ta sử dụng các loại động cơ dễ điều khiển tự động tốc độ, như động cơ một chiều, xoay chiều đồng bộ. Gần đây, nhờ tiến bộ về kỹ thuật điều khiển số, các động cơ khơng đồng bộ điều khiển bằng biến tần được sử dụng rộng rãi. Khi cần định vị gĩc trục chính, người ta gắn encoder lên trục động cơ (động cơ servo).
So với trục chính của máy thơng thường, trục chính của máy CNC làm việc với tốc độ cao hơn (tới hàng vạn v/ph), thường xuyên cĩ gia tốc lớn. Vì vậy, yêu cầu cân bằng, bơi trơn đặc biệt cao ở các máy CNC. Ngồi ra, do nhu cầu thay dao nhanh, thay dao tự động, kết cấu kẹp dao trên máy phay CNC khác so với máy thơng thường. Cơ cấu kẹp dao, phơi trên các máy CNC thường được điều khiển tự động bằng khí nén hoặc thu lực.