Nghiên cứu tích hợp môđun trục chính, chạy dao, thay dao của máy tiện cnc cỡ nhỏ với phần mềm điều khiển cnc

TíNH CấP THIếT CủA đề TàI Ngày nay, với ưu điểm và tiện lợi của tính năng làm việc của máy công cụ điều khiển số CNC là gia công rất chính xác và nhanh chóng, tránh được các sai số khi

bộ giáo dục và đào tạo trường đại học bách khoa hà nội

Hà nội – 2009

LờI CAM đOAN

Tôi xin cam đoan những kết quả trong luận văn là do bản thân tôi thực hiện dựa trên sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn khoa học và các tài liệu tham khảo trích dẫn

Học viên Bùi Duy Thịnh

Mục lục

LờI CảM ơN 4

Mở đầU 5

CHƯƠNG I 7

TổNG QUAN Về ĐIềU KHIểN Số 7

1.1 Cá C KH á I NI ệ M C ơ B ả N Và đị NG NGH ĩ A V ề đ I ề U KHI ể N Sẩ 7

1.2 Q U á TR ì NH PH á T TRI ể N , TR ì NH đ ẫ HI ệ N T ạ I M á Y C ô NG Cễ Và C ô NG NGH ệ GIA C ô NG đ I ề U KHI ể N THEO CH ươ NG TR ì NH Sẩ 8

1.3 C HỉC N ă NG Và C ấ U T ạ O đ I ề U KHI ể N Sẩ 9

1.4 Hệ THẩNG D ữ LI ệ U Và C ấ U TRểC CH ươ NG TR ì NH LàM VI ệ C TRêN M á Y đ I ề U KHI ể N Sẩ 14

Chương II 19

Máy Tiện CNC 19

2.1 Cá C THàNH PH ầ N CẹA M á Y TI ệ N CNC 19

2.2 K H ả N ă NG C ô NG NGH ệ CẹA M á Y TI ệ N CNC 24

2.3 Môđ UN TROC CH í NH : 24

2.4 Môđ UN THAY DAO : 27

2.5 Môđ UN CH ạ Y DAO 28

2.6 Cơ C ấ U TRUY ề N đ ENG : 30

2.7 Cơ C ấ U D ẫ N H ư ING TRONG M á Y C ô NG CO CNC 38

Chương III Thiết kế phần cứng 46

3.1 P H â N T í CH đ ẫNG HÄC M á Y TI ệ N CNC D ạ Y HÄC : 46

3.2 T HI ế T K ế đ ENG LUC HÄC TRONG M á Y 48

3.3 Môđ UN TROC CH í NH : 49

3.4 Môđ UN CH ạ Y DAO : 53

3.5 Môđ UN THAY DAO : 61

3.6 Cơ C ấ U D ẫ N H ư ING : 66

Chương IV Thiết kế mạch điều khiển 69

Chương V: tích hợp phần mềm điều khiển 98

mach 3 turning 98

5.1 GIÍI THI ệ U PH ầ N M ề M MACH 3 TURNING : 98

5.2 C á C đặ C đ I ể M Và THU ậ T NG ữ 100

5.3 K ế T NẩI MACH 3 VÍI PH ầ N CỉNG 102

5.4 THI ế T L ậ P MACH 3 VÍI M á Y TI ệ N CNC 107

KếT LUậN 117

tài liệu tham khảo 118

LờI CảM ơN

Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS TS Phạm Văn Hùng, PGS.TS Liang Chi Chen đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu trong quá trình nghiên cứu và làm luận văn PGS đã dành nhiều thời gian, công sức giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi

để tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô giáo trong Bộ môn Máy và Ma sát học, Khoa Cơ khí, Trường ĐHBK Hà nội cùng bạn bè và đồng nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn cũng như toàn bộ khóa học

Học viên Bùi Duy Thịnh

II TíNH CấP THIếT CủA đề TàI

Ngày nay, với ưu điểm và tiện lợi của tính năng làm việc của máy công cụ điều khiển số CNC là gia công rất chính xác và nhanh chóng, tránh được các sai số khi gia công trên máy công cụ thông thường nên việc ứng dụng máy công cụ điều khiển

số ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy ở Việt Nam Tuy nhiên, máy công cụ điều khiển số CNC là thiết bị cơ điện tử với hệ điều khiển phức tạp đòi hỏi người vận hành phải nắm vững cả ba lĩnh vực: cơ khí, điện tử và tin học

Máy công cụ điều khiển số CNC hiện đang được trang bị cho rất nhiều các nhà máy nhưng để tận dụng hết hiệu quả của nó thì yêu cầu người vận hành phải nắm

được những vấn đề cơ bản của máy Do vậy, việc đào tạo ra nguồn nhân lực có trình

độ kỹ thuật để ứng dụng hết khả năng của máy công cụ điều khiển số CNC là yêu cầu cấp bách hiện nay Vì vậy, đề tài mong muốn góp phần nâng cao kỹ năng thực hành và sự hiểu biết của sinh viên về máy điều khiển số CNC nói chung và máy tiện CNC nói riêng

III MụC đíCH, đốI TượNG, PHạM VI NGHIêN CứU CủA đề TàI

Mục đích của đề tài là nghiên cứu chế tạo, nối ghép, điều chỉnh và chạy thử thành công máy tiện CNC cỡ nhỏ phục vụ dạy học

Phạm vi nghiên cứu gồm 3 phần: Nghiên cứu về các môđun cơ khí cơ bản, hệ thống điều khiển và nối ghép chúng với phần mềm điều khiển CNC; thiết kế chế tạo các môđun cơ khí, các mạch phần cứng điều khiển, nối ghép phần mềm điều khiển với phần cứng

IV ý NGHĩA KHOA HọC Và THựC TIễN CủA đề TàI

Các nghiên cứu về nối ghép máy tính và phần cứng của máy tiện CNC phục vụ dạy học Và hiện nay nhu cầu máy tiện CNC cỡ nhỏ phục vụ đào tạo trong các trường đại học, cao đẳng là rất lớn

CHƯƠNG I TổNG QUAN Về ĐIềU KHIểN Số1.1 Các khái niệm cơ bản và địng nghĩa về điều khiển số

Điều khiển

Là quá trình xảy ra trong một hệ thống giới hạn, trong đó một hay nhiều đại lượng

là đại lượng đầu vào , các đại lượng khác là đại lượng đầu ra, chúng tác động và ảnh hưởng đến hệ thống theo những quy luật riêng, nhất định

Thông tin hình học

Là hệ thống thông tin điều khiển các chuyển động tương đối giữa dao cụ và chi tiết, liên quan trực tiếp đến quá trình tạo hình bề mặt, còn gọi là thông tin về đường dịch chuyển (hình thành đường sinh và đường chuẩn của bề mặt hình học muốn tạo

ra )

Thông tin công nghệ

Là hệ thống thông tin cho phép máy thực hiện gia công với những giá trị công nghệ yêu cầu: chuẩn hoá các gốc toạ độ, xác định chiều sâu cắt, tốc độ chạy dao, số vòng quay trục chính, chiều quay trục chính, vị trí xuất phát của dao, đóng hay ngắt mạch dung dịch trơn nguội

Máy công cụ điều khiển theo chương trình số

Là thế hệ máy công cụ có hệ thống điều khiển được điều khiển theo chương trình

số và chương trình này được viết bằng mã kí tự, chữ cái, con số và các ký tự chuyên dụng khác, trong đó hệ thống điều khiển có cài đặt các bộ vi xử lý MP

(Microprocessor) làm việc với các chu kỳ thời gian từ 1 đến 20 MS và có bộ nhớ tối thiểu 4Kbyte, để đảm nhiệm chức năng cơ bản của chương trình điều khiển số như : tính toán toạ độ trên các trục điều khiển theo thời gian thực, giám sát các trạng thái của máy, tính toán các giá trị chỉnh lý dao cụ, tính toán nội suy trong điều khiển quỹ

đạo biên dạng, thực hiện so sánh các cặp giá trị cần- thực

1.2 Quá trình phát triển, trình độ hiện tại máy công cụ và công nghệ gia công

điều khiển theo chương trình số

1.2.1 Qúa trình phát triển

Cuối những năm 40, dự án nghiên cứu kỹ thuật điều khiển số được triển khai tại Học viện công nghệ MIT (Massachusetts) trong sự phối hợp với ngành công nghiệp hàng không Hoa Kỳ

Năm 1953 công bố sáng chế máy phay điều khiển theo chương trình số NC

Năm 1959 Những máy NC đầu tiên của Châu Âu được trưng bày tại triển lãm máy công cụ tại Paris

Năm 1960, máy NC ở thời kỳ này được ứng dụng chủ yếu trong công nghiệp hàng không Bởi kích thước còn lớn, nhạy cảm với môi trường và đắt do trình độ kỹ thuật

đương thời của bóng đèn điện tử và rơ le (cơ/ điện/ thuỷ)

Trong những năm 70, là thời kỳ của máy điều khiển số ứng dụng kỹ thuật vi điện

tử và vi mạch tích hợp Những hệ NC sử dụng các bản mạch logic nối cứng được thay thế bởi các hệ điều khiển có bộ nhớ với dung lượng lớn Do nối ghép các cụm

vi tính vào hệ điều khiển số mà những phần cứng có nhiệm vụ chuyên dụng trước

đây được thay thế bởi các phần mềm linh hoạt hơn Dung lượng nhớ ngày càng được

mở rộng, tạo điều kiện lưu trữ trong hệ điều khiển số trước hết là từng chương trình

đơn lẻ, sau đó là cả một thư viện chương trình, lại có thể sửa đổi chương trình đã lập một cách dễ dàng thông qua cấp lệnh bằng tay, thao tác trực tiếp trên máy

1.2.2 Trình độ hiện tại

Chức năng tính toán trong hệ thống CNC ngày càng hoàn thiện và đạt tốc độ xử lý cao do tiếp tục ứng dụng những thành tựu phát triển của các bộ vi xử lý MP Các hệ thống CNC được chế tạo hàng loạt lớn theo công thức xử lý đa chức năng, dùng cho nhiều mục đích điều khiển khác nhau

Vật mang tin từ từ băng đục lỗ, băng từ , đĩa từ tiến tới đĩa compact (CD) có dung lượng nhớ ngày càng mở rộng , độ tin cậy và tuổi thọ cao

Việc cài đặt các computer trực tiếp vào hệ NC để trở thành hệ CNC đã tạo điều kiện ứng dụng máy công cụ CNC ngay cả trong xí nghiệp nhỏ, không có phòng lập trình riêng Nghĩa là người điều khiển máy có thể lập trình được trực tiếp trên máy Dữ liệu nạp vào, nội dung lưu trữ, thông báo về tình trạng hoạt động của máy cùng các dữ liệu chỉ dẫn khác cho người điều khiển đều được hiển thị trên màn hình

Các hệ CNC riêng lẻ có thể ghép mạng cục bộ hay mạng mở rộng để quản lý điều hành một cách tổng thể hệ thống sản xuất của một xí nghiệp hay của một tập toàn công nghiệp

1.3 Chức năng và cấu tạo điều khiển số

1.3.1 Chương trình gia công chi tiết và phương thức nạp dữ liệu

Những thông tin cần thiết để gia công một chi tiết nào đó, được tập hợp một cách

hệ thống (gọi là chương trình gia công chi tiết) Chương trình này có thể

o Được soạn thảo và lưu trữ trong vật mang tin (băng từ, đĩa từ, CD ROM ) và

được đưa vào hệ điều khiển số qua cửa nạp tương thích

o Được đưa vào hệ điều khiển số thông qua bàn phím trên bảng điều khiển Nhờ bảng điều khiển cũng có thể đưa vào hệ điều khiển số các thông tin đặc biệt (số liệu về dao cụ, các giá trị hiệu chỉnh biên dạng và dữ liệu điều chỉnh máy )

o Được chuyển trực tiếp từ bộ nhớ của máy tính điều hành (máy chủ) sang hệ

điều khiển số của từng trạm gia công – nguyên tắc vận hành DNC

1.3.2 Bộ logic điều khiển

Bộ logic điều khiển xử lý các dữ liệu chương trình nhờ các phần mềm hệ thống, nhằm:

o Cung cấp các giá trị CầN về vị trí cho từng trục riêng lẻ của máy công cụ theo một tần số phụ thuộc vào tốc độ xử lý dữ liệu chương trình

o So sánh các giá trị cần (GTc) và giá trị THựC (GTt) về vị trí, xác định giá trị chênh lệch :

1.3.3 Chương trình tương thích chuyên dụng và những dữ liệu điều chỉnh máy

Nhờ chương tình này, hệ điều khiển số đảm bảo được sự tương thích các thông số

kỹ thuật chuyên môn của máy công cụ mà nó điều khiển

Trong chương trình gia công chi tiết có bao hàm các thông tin công nghệ Những thông tin công nghệ này được bộ logic điều khiển chuyển tiếp qua một cụm điều khiển tương thích cài đặt trong hệ ĐKS đến các khâu điều khiển máy (van, rơle ) Ngược lại, cụm điều khiển tương thích cũng tiếp nhận các thông tin phản hồi từ các

công tắc ngắt cuối (cữ chặn), các bộ cảnh báo áp suất và những bộ phận khác lắp đặt trên máy (có kèm theo dụng cụ phát tín hiệu) để chuyển thành các thông báo về tình trạng sẵn sàng hoạt động hoặc trạng thái dừng cho hệ điều khiển số

1.3.4 Nguyên lý vận hành và xử lý tín hiệu trong hệ điều khiển số

- Nguyên lý vận hành : Xem sơ đồ nguyên lý vận hành của một máy phay đứng

điều khiển số

H×nh 1.2 Nguyªn lý vËn hµnh cña mét m¸y ®iÒu khiÓn sè

- Xử lý thông tin trong hệ điều khiển số

Hình 1.3 Dòng lưu thông tin tín hiệu trong hệ điều khiển số

Điều khiển đọc

Điều khiển đọc bao quát cả quá trình đọc tin Nó kiểm tra các thông tin đã được

đọc về tính đúng đắn của hình thức cấu trúc tin (tính chẵn của số bit trong mã ISO hay DIN 66024) và ngừng ngay quá trình đọc khi phát hiện các cấu trúc tin mắc lỗi

Bộ nhớ chương trình

Bộ nhớ chương trình đảm bảo chuẩn bị và thực hiện các bước xử lý song song (xử

lý đồng thời ) các thông tin của một công đoạn gia công vốn đã được đọc vào theo

thứ tự từng bước (dạng chuyển động, tọa độ của điểm kết thúc chuyển động, tốc độ trên đường biên dạng, số vòng quay và chiều quay của trục chính

Dung lượng bộ nhớ của các hệ CNC hiện đại cho phép nội dung thông tin của nhiều chương trình con được lưu trữ cùng lúc trong bộ nhớ

Cụm tính toán hiệu chỉnh

Có nhiệm vụ đảm bảo các dữ liệu chương trình đọc vào phù hợp với không gian làm việc của máy Các tính toán hiệu chỉnh còn được đòi hỏi :

o Đảm bảo xác định đúng vị trí của hệ toạ độ chi tiết gia công trong hệ toạ độ máy Nhờ vậy trong chương trình, tất cả các toạ độ điểm trên biên dạng đều

được tính dựa trên cơ sở hệ toạ độ chi tiết gia công

o Đảm bảo tính toán biên dạng tương đương so với biên dạng chi tiết trong khoảng cách bằng bán kính dao khi lập trình với các toạ độ của biên dạng chi tiết

o Đảm bảo có tính đến sai lệch giữa kích thước chiều dài thực của dao số với kích thước danh nghĩa (ZPA)

1.3.5 Phân biệt hệ điều khiển NC và CNC

Điều khiển NC

Đặc tính của hệ điều khiển này là “chương trình hoá các mối liên hệ” trong đó mỗi mảng linh kiện điện tử riêng lẻ được xác định một nhiệm vụ nhất định , liên hệ giữa chúng phải thông qua những dây và mối hàn cứng trên các mạch logic điều khiển Chức năng điều khiển được xác định chủ yếu bởi phần cứng

Điều khiển CNC

Điều khiển CNC là một hệ điều khiển có thể lập trình và ghi nhớ Nó bao hàm một máy tính cấu thành từ các bộ vi xử lý MP (Micro processor) kèm theo các bộ nhớ ngoại vi

Đa số chức năng điều khiển đều được giải quyết thông qua phần mềm , nghĩa là các chương trình làm việc có thể thiết lập trước

Nhờ các chương trình hệ thống của hệ điều khiển CNC, các máy tính có thể được

sử dụng để thực hiện những chức năng điều khiển yêu cầu

Ngày nay, các hệ điều khiển số hiện đại đều có nguyên lý cấu trúc và xử lý dữ liệu theo dạng điều khiển CNC

1.4 Hệ thống dữ liệu và cấu trúc chương trình làm việc trên máy điều khiển số 1.4.1 Hệ thống dữ liệu

Soạn thảo chương trình cho một hệ điều khiển số có nghĩa là đưa toàn bộ các thông tin cần thiết để chế tạo một chi tiết xác định trên máy công cụ trở thành dạng thức có thể “hiểu được” cho hệ điều khiển số theo một hình thức thích hợp

Thực chất của công việc lập trình là thu thập, xử lý và soạn thảo những dữ liệu, những thông tin yêu cầu Các dữ liệu bao gồm:

o Các thông tin hình học (dữ liệu tạo hình hay các số liệu về đường dich

đối với chi tiết gia công trên máy điều khiển số Khi lập trình, người ta quy ước rằng dụng cụ chuyển động tương đối so với hệ thống tọa độ, còn chi tiết đứng yên Do vậy có một nguyên tắc đơn giản mà người lập trình cần phải nắm vững là chi tiết

đứng yên và chỉ có dụng cụ chuyển động

Các trục quay tương ứng với các trục X, Y, Z được ký hiệu là A, B, C Chiều quay quy định như sau: Nếu nhìn theo hướng dương của một trục thì chuyển động quay theo chiều kim đồng hồ là chiều quay dương.Theo tiêu chuẩn DIN 66217, thứ tự của các trục tọa độ và các chiều chuyển động được bố trí như sau:

Trục Z

o Nếu máy có trục chính cố định, không xoay nghiêng được thì trục Z nằm song song với trục chính hoặc trùng với tâm đường trục đó

o Nếu trục chính xoay nghiêng được và chỉ có một vị trí xoay nghiêng song song với một trục tọa độ nào đó, thì chính trục tọa độ đó là trục Z

o Nếu trục chính xoay nghiêng được song song với nhiều trục tọa độ khác nhau, thì trục Z là trục là trục vuông góc với bàn kẹp chi tiết chính của máy (Khi trục chính xoay nghiêng được theo một hướng nghiêng với chính nó thì trục này kí hiệu là W)

o Nếu máy có nhiều trục chính công tác, ta sẽ chọn một trong số , trục Z là trục chính theo cách ưu tiên trục nào có đường tâm vuông góc với bàn kẹp chi tiết

o Nếu máy không có trục chính công tác ( máy bào, máy gia công điện hóa …) thì trục Z cũng là trục vuông góc với bàn kẹp chi tiết

Hình 1.4 Ký hiệu các trục trên máy điều khiển số

Trục X

o Trục X là trục tọa độ nằm trên mặt định vị hay song song với bề mặt kẹp chi tiết, thường ưu tiên theo phương nằm ngang Chiều của trục X được xác định như sau:

o Trên các máy có dao quay tròn

• Nếu trục Z đã nằm ngang thì chiều dương của trục X hướng về bên phải nếu ta nhìn từ trục chính hướng vào chi tiết

• Nếu trục Z hướng thẳng đứng và máy có một thân máy thì chiều dương của trục X hướng về bên phải khi ta nhìn từ trục chính hướng vào chi tiết Còn máy có hai thân máy thì chiều dương của trục X hướng về bên phải nếu ta nhìn từ trục chính hướng về thân máy bên trái

o Trên máy có chi tiết quay tròn

• Trục X nằm theo phương hướng kính của chi tiết và đi từ trục chi tiết đến bàn kẹp dao chính

Hình 1.5 Các trục phụ trên máy CNC

a) b)

Hình 1.6 Trục tọa độ trên một số máy cơ khí

a Trục toạ độ trên máy tiện nghiêng

b Trục toạ độ trên trung tâm gia công

1.4.1.2 Các điểm chuẩn

Trong vùng làm việc của các máy công cụ điều khiển số, cần xác định các điểm chuẩn sau đây

a)Điểm 0 của máy – M

Điểm 0 của máy là điểm gốc của hệ tọa độ máy, được nhà chế tạo quy định theo một quan điểm có mục đích ( theo kết cấu động học của máy … ) VD ở máy tiện CNC, M là giao điểm của trục quay Z với mặt tỳ của của mâm cặp trên mặt bích trục chính)

b)Điểm 0 của chi tiết W

Điểm 0 của chi tiết là điểm gốc của hệ tọa độ chi tiết Vị trí của điểm W do người lập trình lựa chọn trên chi tiết Đôi khi việc xác định trên chi tiết nhiều hệ tọa độ khác nhau có các điểm gốc 0 tương ứng là W1, W2, W3, … lại thuận tiện và có ưu

điểm làm đơn giản hóa công việc lập trình

c)Điểm chuẩn của máy R

Điểm chuẩn là điểm xác định trong vùng làm việc của máy công cụ Điểm này có một khoảng cách xác định so với điểm 0 của máy và được đặt mốc trên mỗi trục nhờ cữ chặn cố định hoặc cữ chặn có thể điều chỉnh được theo từng bước không đổi

Điểm chuẩn là cần thiết trong trường hợp hệ điều khiển dùng phép đo vị trí kiểu gia số ở đây, cứ mỗi lần đóng mạch hệ điều khiển thì các trục phải chạy về điểm

chuẩn của nó, có như vậy hệ điều khiển mới có một điểm khởi xuất từ đó bắt đầu

đến các khoảng gia số

Dịch chuyển trở về điểm chuẩn được thực hiện hoặc là nhờ một lệnh chương trình chuyên dụng hoặc là nhờ một công tắc chuyên dụng trên bảng điều khiển

d)Điểm chuẩn của dao - Điểm cắt của dụng cụ

Để có thể xác định vị trí của dao trong vùng làm việc của máy, ta xác định điểm chuẩn P của dao

e)Điểm thay dao W w

Để tránh va đập vào chi tiết gia công khi thay dao tự động phải chạy đến điểm thay dao

Hình 1.7 Các điểm chuẩn M, W, R trên máy phay

Khi sử dụng nhiều dao, các kích thước của dao phải được xác định trước trên thiết

bị điều chỉnh dao để có thông tin đưa vào trong hệ thống điều khiển nhằm hiệu chỉnh tự động kích thước dao Các kích thước hiệu chỉnh này gắn với điểm điều chỉnh nằm trên chuôi dao

Hình 1.8 Điểm điều chỉnh dao E

Điểm gá dao N

Khi dụng cụ được lắp vào giá dao điểm gá dao N và điểm điều chỉnh dao E sẽ trùng nhau Trên các máy phay điểm gá dao N nằm trên vành trục chính Trên các máy tiện, điểm gá dao N nằm tại các mặt phẳng của đầu Rơvonve

Điểm cắt của dao

Điểm này là điểm đỉnh dao thực hoặc lý thuyết

Điểm chuẩn của bàn trượt F

Tất cả các điểm ở trên bàn trượt đều liên quan đến điểm chuẩn này

Điểm chuẩn của giá dao T

Vị trí của giá dao được xác định nhờ điểm này Nó được dùng như là một điểm xuất phát của tất cả các kích thước trên đầu Rơvonve

Chương II

Máy Tiện CNC 2.1 Các thành phần của máy tiện CNC

H×nh 2.1 C¸c thµnh phÇn cña m¸y tiÖn cæ ®iÓn vµ m¸y tiÖn CNC

Hình 2.2 Sơ đồ kết cấu động học của máy tiện CNC

Từ sơ đồ kết cấu động học của máy tiện điều khiển số CNC bao gồm các bộ phận cơ bản như sau: Cụm trục chính, ụ trục sau, hệ thống thay dao, hệ thống chạy dao dọc, hệ thống chạy dao ngang, bộ điều khiển CNC

Cụm trục chính là nơi gá đặt chi tiết gia công và tạo ra tốc độ cắt gọt Trục chính

được dẫn động bởi động cơ điện servo có khả năng cung cấp số vòng quay bất kỳ trong pham vi cho phép của máy Trên trục chính thông thường có lắp đặt hệ thống mâm cặp thuỷ lực hoặc khí nén nhằm giảm thời gian gá đặt chi tiết, một số máy có thể được trang bị tay máy phục vụ gá đặt tự động chi tiết Trong một số trường hợp trên trục chính còn có hệ thống phanh khí nén, để nhằm thay đổi tốc độ quay của trục chính trong thời gian ngắn nhất Tốc độ quay của trục chính luôn được các cảm biến đo phản hồi về bộ điều khiển CNC và luôn được điều khiển, điều chỉnh bời bộ

điều khiển CNC với sự trợ giúp đắc lực của máy tính (1)

ụ trục sau (ụ động) của máy tiện CNC được lắp đặt đối diện với cụm trục chính, trên ụ sau có thể lắp mũi tâm hoặc mâm cặp thứ hai có chuyển động như là trục chính thứ hai Dịch chuyển của ụ trục sau cũng được dẫn động bởi động cơ điện servo và được điều khiển và điều chỉnh bởi bộ điều khiển CNC (2)

Hệ thống thay dao của máy tiện CNC thông thường là các đầu Rêvônve có khả năng lắp đặt tới 16 hoặc 20 dụng cụ và có thể có đến 2 đầu Rêvônve Khi chương trình NC gọi một dụng cụ mới thì bộ điều khiển CNC điều khiển đầu Rêvônve lùi về

vị trí thay dao và quay phân độ tới vị trí dụng cụ yêu cầu sau đó đưa nó vào vùng gia công Trên đầu Rêvônve có thể lắp đặt các dụng cụ có chuyển động cắt gọt như các loại dao phay Vị trí thay dao là một vị trí xác định trên máy và do nhà sản xuất qui

định nhằm không tạo ra khả năng va đập với chi tiết và các bộ phận khác của máy

Hệ thống chạy dao dọc của máy tiện CNC có bàn dao dọc chuyển động tịnh tiến

được dẫn động bởi động cơ điện servo thông qua bộ truyền động biến chuyển động quay thành chuyển động thẳng là trục vít me đai ốc bi với đặc điểm truyền lực không có khe hở Chuyển động quay của động cơ điện servo trục Z được điều khiển

và điều chỉnh bởi bộ điều khiển CNC (3)

Hệ thống chạy dao ngang của máy tiện CNC có bàn dao ngang, trên nó lắp đặt đầu Rêvôve, thực hiện chuyển động tịnh tiến theo trục X, nó cũng được dẫn động bởi

động cơ điện servo thông qua cơ cấu trục vit me đai ốc bi và được điều khiển và

điều chỉnh bởi bộ điều khiển CNC (4)

Bộ điều khiển CNC có nhiệm vụ biên dịch chương trình NC do người sử dụng lập

và phân nhánh thành 2 hệ lệnh cơ bản đó là: Hệ lệnh đường đi- điều khiển các động cơ chạy dao hình thành hình dáng hình học của chi tiết, và hệ lệnh đóng ngắt– điều khiển các thiết bị đảm bảo các thông số công nghệ của quá trình cắt gọt cũng như

điều kiện làm việc của máy

Cấu trúc cơ bản của máy tiện CNC là trục chính thường bố trí nằm ngang hoặc thẳng đứng, bàn máy có thể bố trí trên mặt phẳng nằm ngang hoặc trên mặt phẳng nghiêng Phôi được kẹp bằng mâm cặp hoặc được đặt trên 2 đầu chống tâm và đầu chống tâm có khia nhám để truyền momen xoắn

Máy tiện có thể có nhiều trục chính, một hoặc nhiều bàn xe dao và đầu

Revolve Máy tiện CNC có khả năng công nghệ rộng như: tiện trơn, tiện ren, khoan, khoét, doa, khoan tâm, cắt đứt, tiện mặt đầu, phay, …

Hình 1.12 Đầu Revolve trên máy tiện

2.2 Khả năng công nghệ của máy tiện CNC

Hình 1.13 Khả năng công nghệ của máy tiện

2.3 Môđun trục chính:

Trục chính là một chi tiết quan trọng trong hệ thống truyền động, dùng để truyền các dạng chuyển động và momen khác nhau đến dao cắt hoặc chi tiết gia công Trục chính là trục quan trọng nhất trong các loại trục, vì thế nên các yêu cầu, các phương pháp tính toán đều nghiệm đối với các trục khác

`2.3.1 Yêu cầu đối với trục chính :

Trục chính máy công cụ không những phải đầy đủ sức bền mà còn tuỳ thuộc theo kết cấu, nó phải thoả mãn các yêu cầu chủ yếu dưới đây :

a) Đảm bảo độ cứng vững :

Nếu trục chính hoặc trục nói chung không đủ độ cứng vững khi làm việc nó sẽ

bị cong, những bánh răng lắp trên nó sẽ không ăn khớp chính xác, tiếng ồn nhiều , áp suất của ổ trượt tập trung ở hai đầu làm cho ổ trục chóng mòn Nếu trên trục

có các chi tiết di trượt, khi bị cong các chi tiết ấy khó trượt

Những biện pháp để tăng độ cứng vững của trục chính là:

- Tăng đường kính trục và rút ngắn chiều dài trục

- Dùng những gối đỡ phụ xen vào hai ổ trục, để làm ngắn khoảng cách giữa hai ổ trục

- Làm cho trục chính tránh khỏi tác dụng của momen uốn như cho trục chính lồng không trong trục ống có lắp puli

- Cố gắng lắp càng ít càng tốt các chi tiết chuyển động lên trục chính

- Lắp các chi tiết trục chính phải gần các gối trục (như lắp bánh răng lên trục chính ở gần ổ trục trước)

b) Độ chịu mòn cao:

Các bề mặt mặt chịu ma sát như cổ trục ở ổ trục, các bề mặt trên đó có các chi tiết di trượt như khối bánh răng, bộ ly hợp v.v… phải đảm bảo độ chịu mòn đầy đủ Yêu cầu này đặc biệt quan trọng, đối với những trục như trục chính có chuyển động theo hướng trục như trục chính máy khoan, máy xọc răng … Nếu các bề mặt này chóng mòn trục chính sẽ chuyển động không chính xác ảnh hưởng tới độ chính xác chi tiết gia công

c) Chuyển động êm chính xác :

Chuyển động của trục chính ảnh hưởng trực tiếp đến chi tiết gia công Nếu chuyển động của trục chính không chính xác, độ chính xác kích thước và hình dạng của chi tiết gia công sẽ bị sai lệch Ví dụ như đầu trước của máy tiện bị lệch tâm, mặt gia công không còn là mặt trụ mà là mặt côn Nếu như trục chính chạy không êm, bị rung động, thì bề mặt gia công sẽ để lại những dấu của chấn

động, tuổi thọ của dao, của máy bị giảm

Những yêu cầu của trục chính kể trên có thể thoả mãn bằng việc lựa chọn thích hợp các vật liệu, các phương pháp nhiệt luyện và kết cấu trục

2.3.2 Vật liệu và nhiệt luyện của trục chính

Khi tiến hành việc lựa chọn vật liệu và phương pháp nhiệt luyện của trục chính cần căn cứ vào điều kiện làm việc của máy, vào kết cấu và hình dạng của trục và đặc tính cơ lý của vật liệu

Vật liệu dùng làm trục chính của máy cắt kim loại thường là :

a) Gang xám :

• Loại này có ứng suất kéo là σk= 21.107 N/m2 và ứng suất uốn là σu= 40.107 N/m2 Loại vật liệu này dùng làm trục chính cho các máy lớn như máy tiện đứng, máy tiện bánh xe lửa, máy doa v.v… Độ cứng của gang xám là HRB = 170ữ241 ;

b) Gang cải biến :

- Loại này có độ cứng HRB = 170ữ241 Ngoài những đặc tính có ở gang xám ra, gang cải cái biến còn có những tính chất sau :

- Tính chịu mòn cao Tính giảm chấn động lớn

- Độ bền và giới hạn nóng chảy lớn

- Dễ đúc và dễ tinh chế ít bị ảnh hưởng của sự thay đổi trên kết cấu trục

- Nhiệt luyện được tốt hơn Với cách tôi bình thường, gang cải biến có thể

đạt độ cứng HRC =35ữ45

Dùng gang đúc để chế tạo trục chính thì lượng dư cần thiết ít hơn so với trục rèn Vì thế thiết kế cần chú ý xem có thể dùng gang làm trục chính được không ; nhất là đối với trục có kích thước lớn

c) Đối với những trục chính quay trong ổ lăn, thì cổ trục không cần phải có độ cứng đặc biệt Trong trường hợp này có thể dùng ;

- Thép 45 tôi đến độ cứng HRB = 230 ữ260

- Thép 50 Γ2: ở trạng thái bình thường hoá hay tôi đến HRC = 28 ữ35

- Thép 40 X ở độ cứng HRB = 230 ữ260 hay nhiệt kuyện đến HRC = 35

e) Để chống mòn người ta dùng những loại thép Crôm – nhôm có thể Nitơ hoá

được như thép 40XIO và 35 XIOA hoặc thép Crôm – môlipden – nhôm Nitơ hoá trước tiên dùng cho những trục chính của các máy gia công chính xác có số vòng quay từ 2000 v/ph trở lên

f) Lựa chọn vật liệu cho trục chính còn phụ thuộc vào các loại ổ trục (lăn,

trượt), vào điều kiện làm việc (tích số của tốc độ và số vòng quay v.v…) nhẹ, trung bình, nặng và vào những yêu cầu đặc biệt đối với trục (độ cứng, độ mài mòn) Như trục chính của máy tiện rêvônve, máy phay…

2.3.3 Điều kiện kỹ thuật của trục chính

Điều kiện kỹ thuật đối với trục chính bao gồm :

a) Sai số cho phép về hình dáng, về kích thước trên tất cả những đoạn chủ yếu của trục như độ ô van, độ côn, độ lệch tâm, độ thẳng góc, dung sai lắp ghép …

b) Độ nhẵn và độ cứng bề mặt của những cổ trục hay những chỗ bị mòn khác

c) Độ không cân bằng cho phép của trục Đối với trục chính làm việc với số vòng quay nhỏ thì yêu cầu này không cần thiết

2.3.4 Kết cấu của trục chính :

Kết cấu của trục chính do những yếu tố sau đây xác định

- Vị trí và số chi tiết lắp trên trục

- Dung sai lắp ghép cần thiết cho những chi tiết cần thiết trên trục

- Các phương pháp lắp hoặc di chuyển chi tiết trên trục (then, chốt, then hoa, vòng chắn v.v…)

- Phương pháp điều chỉnh hướng trục và hướng tâm của trục

- Kích thước và các loại ổ trục

- Phương pháp lắp ráp và công nghệ nhiệt luyện

- Phương pháp kẹp chặt dụng cụ hoặc dao cắt lên đầu trục chính

Với các nhân tố trên ta có thể xác định kết cấu của trục chính Khi thiết kế trục chính, cần cố gắng làm thế nào để hình dáng của nó được đơn giản nhất, vì kết cấu trục chính đơn giản thì việc gia công kiểm tra cũng đơn giản, giảm được vật liệu và ít bị phế phẩm trong quá trình nhiệt luyện

2.4 Môđun thay dao:

Trong mỗi máy CNC đều có một hệ thống thay dao hoàn toàn tự động với thời gian thay dao rất nhanh Môđun thay dao phụ thuộc vào dạng gia công & vùng công tác, thiết bị thay dao có khả năng thực hiện đồng thời 3 nhiệm vụ sau:

• Chứa, lưu trữ các dụng cụ đã dùng & chưa dùng

• Thay dụng cụ đang được sử dụng bằng dụng cụ mới được gọi bởi chương trình NC

• Cài đặt dụng cụ được gọi bởi chương trình NC vào vị trí làm việc

Thiết bị thay dao trên máy CNC có các dạng chung là: đầu dụng cụ Revolve (thường dụng trên máy tiện CNC) và ổ thay dao (trên máy phay)

2.4.1.Đầu Revolve

Đầu Revolve là một thiết bị thay dao tự động và nó thực hiện đồng thời cả 3 nhiệm vụ nói trên (lưu trữ dụng cụ, thay dụng cụ & cài đặt dụng cụ)

Hoạt động của đầu Revolve: Khi chương trình NC gọi một dụng cụ mới thì đầu

Revolve sẽ quay tới vị trí gá dụng cụ với thời gian rất ngắn, khoảng 0.2 - 7s

Hình 1.18 Đầu Revolve trên máy tiện

Số lượng dao trong đầu Revolve phụ thuộc vào dạng kích thước của đầu Revolve trên máy điều khiển số CNC, nó có thể chứa từ 8 - 16 dụng cụ Các trung tâm tiện CNC cỡ lớn có thể có tới 3 đầu Revolve được sử dụng đồng thời

Hệ thống thay dao của máy tiện CNC thông thường là các đầu Rêvônve có khả năng lắp đặt tới 16 hoặc 20 dụng cụ và có thể có đến 2 đầu Rêvônve Khi chương trình NC gọi một dụng cụ mới thì bộ điều khiển CNC điều khiển đầu Rêvônve lùi về

vị trí thay dao và quay phân độ tới vị trí dụng cụ yêu cầu sau đó đưa nó vào vùng gia công Trên đầu Rêvônve có thể lắp đặt các dụng cụ có chuyển động cắt gọt như các loại dao phay Vị trí thay dao là một vị trí xác định trên máy và do nhà sản xuất qui

định nhằm không tạo ra khả năng va đập với chi tiết và các bộ phận khác của máy

2.5 Môđun chạy dao

2.5.1 Các cơ cấu truyền động hiện đại bao gồm:

Các động cơ, ly hợp cơ khí chống quá tải đều được điều khiển bằng điện tử để truyền động cho các chuyển động của bàn máy và bàn xe dao

Hệ thống vít me - đai ốc - bi làm cho quá trình truyền lực không có khe hở hệ thống đường dẫn hướng sử dụng là ma sát lăn ( Độ nhạy cao, khả năng chuyển

động, độ cứng vững không cao, )  hệ thống cơ khí siêu chính xác: dịch chuyên 1

mm thì hệ thống có độ chính xác 0,1 mm

Mỗi trục truyền động đều có 1 cảm biến đo độc lập – số hóa (phần lớn các động cơ được tổ hợp hệ thống đo ngay trong bản thân nó) Các thiết bị đo đều phải có bộ khuếch đại công suất với thiết bị giao tiếp bằng số hoặc tương tự để điều khiển CNC vì tín hiệu máy tính đưa ra là tín hiệu số, dòng rất nhỏ, điện áp cỡ 5V nên để có công suất để vận hành thì phải có bộ khuếch đại công suất Tín hiệu vào động cơ là tương tự do đó phải có bộ chuyển đổi số - tương tự Nếu mạch điều khiển hở (không

có thiết bị đo, bộ so sánh) thì dứt khoát phải dùng động cơ bước Khi đó tín hiệu từ máy tính ra là số và tín hiệu vào động cơ bước cũng là số: động cơ bước đóng vai trò

là bộ chuyển đổi số -tương tự (hạn chế của động cơ bước là vấn đề về công suất: N

< 1KW dẫn tới hạn chế sử dụng, động cơ bước dùng trong dây truyền thêu (công suất nhỏ), trong các máy dạy học

2.5.2 Truyền động chạy dao

Mỗi một trục chạy dao đều được tiêu chuẩn hoá, chế tạo chắc chắn để đảm bảo tính lắp lẫn và truyền động chính xác Tốc độ chạy dao nhanh khoảng 18 m/ph - 42 m/ph với gia tốc 10 m/s2 – 40 m/s2 (bước tiến nhanh, thời gian định vị ngắn) Do đó

ưu tiên sử dụng truyền động vít me - đai ốc bi (biến cđ quay thành cđ thẳng – bước tiến của bàn máy hay trục chính) để đảm bảo quá trình truyền lực không có khe hở Người ta thường sử dụng động cơ thuỷ lực, động cơ bước chạy điện, hệ thống bước - thuỷ lực (liên quan đến vấn đề công suất, tới 100 KW), động cơ servo,

Kết cấu mụ đun chạy dao bao gồm: Động cơ 1 thường được lắp trực tiếp trờn trục vớt me hoặc qua bộ truyền đai răng, cỳ khả năng truyền động êm và chống trượt Một

đầu của trục có thể được gắn với thiết bị đo vị trí, encoder quay 3 Bàn mỏy 2 được gắn trờn đai ốc 5

Hình 1-14: Kết cấu của một mụ đun chạy dao

Hệ tọa độ trong máy tiện CNC có ít nhất 2 trục tọa độ quan trọng nhất đó là theo phương trục chính (trục Z) và theo phương hướng kính (trục X) Để thực hiện gia công được chi tiết trên máy thì người ta phải cấp cho dao ít nhất 2 chuyển động Chuyển động chạy dao dọccủa máy tiện CNC có bàn dao dọc chuyển động tịnh tiến được dẫn động bởi động cơ điện servo thông qua bộ truyền động biến chuyển

động quay thành chuyển động thẳng là trục vít me đai ốc bi với đặc điểm truyền lực không có khe hở Chuyển động quay của động cơ điện servo trục Z được điều khiển

và điều chỉnh bởi bộ điều khiển CNC

Chuyển động chạy dao ngang của máy tiện CNC có bàn dao ngang, trên nó lắp

đặt đầu Rêvôve, thực hiện chuyển động tịnh tiến theo trục X, nó cũng được dẫn

động bởi động cơ điện servo thông qua cơ cấu trục vit me đai ốc bi và được điều

khiển và điều chỉnh bởi bộ điều khiển CNC

2.6 Cơ cấu truyền động:

Trong máy tiện CNC ngoài chuyển động quay của trục chính còn có 2 chuyển

động cơ bản khác nữa đó là chuyển động của bàn xe dao theo trục Z và trục X Để

đảm bảo tính chính xác, ma sát nhỏ, loại trừ khe hở, tôi đã thiết kế bộ truyền vít me-

đai ốc bi để truyền động cho 2 chuyển động theo trục Z và trục X của máy tiện CNC

cỡ nhỏ phục vụ dạy học

2.6.1 Bộ truyền vít me - đai ốc bi

1.Tính ưu việt của bộ truyền vitme lăn

Trong máy công cụ điều khiển số người ta sử dụng hai dạng vitme cơ bản :

a) Vitme - đai ốc với cặp tiếp xúc mặt còn được gọi là vitme đai ốc thường ;

b) Vitme đai ốc với cặp tiếp xúc lăn gọi là vitme – lăn

Hình 2.1 Quan hệ giữa lực ma sát và tốc độ trong vit me thường và vit me lăn

Ta hãy xem xét quá trình ma sát khi chuyển động của vitme thường và vitme – lăn thông qua quan hệ giữa lực ma sát của cặp vitme thường và vitme – lăn như chỉ ra trên (hình) Đường cong (1) là đường cong quan hệ giữa lực ma sát với tốc độ

chuyển động tương ứng với mô hình (a) Đường cong này chia làm hai vùng, vùng từ

điểm (a) đến điểm (b) là vùng ma sát nửa ướt Vùng này là có sự tiếp xúc trực tiếp giữa cặp bề mặt vitme và đai ốc Khi vận tốc bằng không, lực ma sát lớn nhất Khi vận tốc tăng, nêm dầu dần dần hình thành làm lực ma sát giảm dần tới điểm (b) và giai đoạn tiếp theo là quá trình giữa hai bề mặt bôi trơn thủy động và lúc này lực ma sát tăng tỷ lệ với tốc độ

Khi điều khiển máy CNC hai hoặc nhiều trục đòi hỏi thời gian khởi động bàn máy nhanh với momen nhỏ Từ đường cong (1) cho thấy vitme thường không đáp ứng

được đòi hỏi trên Vì vậy cần bộ biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến mới Và kết cấu vitme – lăn đã thỏa mãn yêu cầu đối với chuyển động bàn máy CNC Vitme – lăn thay trạng thái tiếp xúc mặt của cặp vitme thường sang tiếp

xúc lăn bằng cách đưa vào rãnh ren số lượng lớn bi hoặc bi trụ (kết cấu vitme lăn sẽ

được trình bày rõ hơn ở mục tiếp theo) Do tiếp xúc giữa vitme và đai ốc là tiếp xúc

lăn nên ma sát có thể coi là không đáng kể và đường cong (2) chỉ ra trên (hình 4.2)

là quan hệ giữa vận tốc và lực ma sát của vitme – lăn tương ứng với mô hình (b)

Từ đồ thị cho ta thấy với vitme – lăn đã loại trừ được vùng ma sát khô và nửa khô

của vitme thường

Vít me – lăn có hàng loạt các ưu điểm sau :

• Mất mát do ma sát nhỏ ; hiệu suất của bộ truyền gần bằng η = 0,9

• Lực ma sát hầu như không phụ thuộc vào vận tốc Điều đó đảm bảo

Kế cấu bộ truyền vít me-đai ốc bi bao gồm trục vít me, đai ốc, dòng bi chuyển

động trong vít me đai ốc và ống hồi bi đảm bảo dòng bi tuần hoàn liên tục

Hình 2.2 : Một số vitme – đai ốc bi

3 Động học và động lực học cơ cấu vit me ” lăn

Thống số của vitme tương tự như bước răng trong bộ truyền bánh răng Bước

vitme được xác định là khoảng cách đai ốc dịch chuyển khi trục vitme quay một

vòng Và chuyển đổi chuyển động quay của vitme thành chuyển động tịnh tiến xác

định theo công thức sau :

Một điểm quan trọng của bộ truyền vitme đai ốc là chuyển đổi momen thành lực

Đặt lên trục vitme một momen T (N/m) lực F (N) trên đai ốc xác định theo hai trường hợp sau :

 Trường hợp vitme thường, lực F được tính theo công thức :

βàπ

βàπ

sec

sec2

m m

v m

d d

t d T F

+

−

Trong đó :

à - hệ số ma sát giữa vitme và đai ốc;

β - góc nghiêng của viên dạng ren ;

dm – đường kính danh nghĩa của vitme

Chú ý rằng nếu vitme có dạng vuông, β ta lấy bằng 0 và nếu ren có điều kiện cát tuyến lấy β = 1

 Trường hợp vitme – lăn được tính theo công thức sau :

2

v

TE F

t

π

= (4-3) Trong đó :

E – hiệu suất của bộ truyền

Bộ truyền vitme – lăn có thể xem ma sát là không đáng kể, vì vậy hiệu suất bộ truyền lấy E = 0,9

4 Kết cấu bộ truyền vitme ” bi

Hình 2.3 Bộ truyền vit me – bi có rãnh hồi bi dạng ống

Vitme – bi có kết cấu đa dạng nhưng chúng đều có chung các thành phần chủ yếu : vitme, đai ốc, bi, rãnh hồi bi Hình 2.3 là một trong các dạng vitme – bi thường gặp trong các máy điều khiển số, kết cấu gồm : vitme 1, đai ốc 2, viên bi 3, ống hồi bi 4 Vấn đề quan tâm trong kết cấu bộ truyền vitme – bi là dạng profin răng vitme và

Dạng nửa cung tròn được sử dụng phổ biến nhất, bán kính rãnh r2 gần bằng bán kính viên bi r1 sẽ làm giảm tối đa ứng suất tiếp xúc; có thể chọn r1/r2 = 0,95ữ0,97 Giá trị r1/r2 lớn sẽ làm tăng tổn thất do ma sát một cách rõ rệt (do có liên quan đến diện tích tiếp xúc lăn) Tại góc tiếp xúc bé thì bộ truyền có độ cứng vững bé và khả năng tải bé, lực hướng kính sẽ lớn Do tăng góc tiếp xúc thì khả năng đảo và độ cứng vững truyền động tăng và hạ thấp tổn thất do ma sát vì vậy khe hở đường kính ∆d phải chọn để góc tiếp xúc đạt 450

∆d = 4(r2 – r1)(1 - cosα) (4-4) Dạng rãnh cung nhọn (a) có nhiều ưu điểm hơn loại cung tròn, nó còn cho phép truyền động không rơ hoặc chọn được độ dôi của đường kính viên bi Còn ở dạng nửa tròn muốn khử độ rơ và tạo độ dôi đều dùng thêm đai ốc thứ hai để điều chỉnh Mặt làm việc của cơ cấu vít bi cần được tôi đến độ rắn HRC 60 hoặc lứn hơn Vít

được chế tạo từ thép crom - vonfram - mangan (CrWMn) và 7CrMn2Wmo tôi thể tích, từ thép crom - molipden – vonfram – vanad 20Cr3MoWV thấm Nitơ Vói đai

ốc dùng vật liệu : thép 18CrMnTi và 12CrNi3 hoặc 12Cr3Ni4 chất lượng cao

Hình 2.5 Profin ren nửa vòng tròn

4.2 Các phương pháp hồi bi

4.2.1 Rãnh kiểu ống cong, có đầu mút lắp với lỗ trên đai ốc khoan tiếp tuyến với

bề mặt ren, bi tuần hoàn trong ống cong nhờ : Vít (a), thanh nắn cong (b) và miệng ống (c) Để dễ dàng chui bi qua ống tuần hoàn, thì dọc chiều dài ống đặt 2 hoặc 3 ống đảm bảo dẫn và phân phối bi thành 2 hoặc 3 dòng tuần hoàn kín Kết cấu này có nhược điểm là : Có đường hướng kính của bộ truyền tăng đáng kể và

sẽ không thuận lợi nếu điều kiện kết cấu chung không cho phép có sự nhô ra của cụm đai ốc nay Độ bền mòn ở mút ống thấp, kẹp chặt ống không đủ tin cậy

Hình 2.6 Rãnh hồi bi kiểu ống

4.2.2 Rãnh hồi bi được thay thế trực tiếp trong đai ốc Các mức rãnh liên hệ với

ren đai ốc qua lỗ thông, phía trong của rãnh được che bằng thành trong của cốc bao

đai ốc hoặc nắp gắn với đai ốc Dẫn hướng bi vào lỗ (rãnh) nhờ chỗ giao, nó được gắn hay vặn với đai ốc Kết cấu này thuận lợi cho các máy cần kích thước theo phương hướng kính bé (so với kết cấu trước) nhưng phức tạp trong chế tạo đối với vật liệu mềm như đồng thanh, đồng đỏ, thép không tôi và kết cấu này khó kẹp chặt vào đai ốc

Hình 2.7 Rãnh hồi bi thay thế trực tiếp trong đai ốc

4.2.3 Rãnh hồi bi là lỗ dọc khoan trong đai ốc (nối đầu cuối với ren) là những rãnh

được phay trong các mặt đầu của đai ốc Chỗ giao lỗ (ống) dẫn với rãnh ren được

đặt ở mặt đầu

Hình 2.8 Rãnh hồi bi theo lỗ khoan trong đai ốc

Ưu nhược điểm :

• Ưu điểm : Có độ chặt và tính công nghệ của kết cấu

• Nhược điểm : Cần thiết tồn tại trên bộ phận rãnh ngắn chỗ xoay của viên bi, làm cho khả năng phân tách toàn bộ bi khó với một số bi tuần hoàn độc lập

4.2.4 Rãnh hồi bi nối 2 vòng ren kế tiếp, rãnh này ở trong nắp đặc biệt được lắp

thành cửa sổ của đai ốc

Hình 2.9 Rãnh hồi bi nối 2 vòng ren kế tiếp

4.3 Các phương pháp điều chỉnh khe hở dọc trục :

Điều chỉnh bằng đệm mỏng: ở phương pháp này ta phải sử dụng 2 đai ốc và đưa

1 vòng đệm vào giữa 2 đai ốc để tạo lực căng

Điều chỉnh bằng lò xo: Phương pháp này sử dụng lò xo đĩa đặt giữa hai đai ốc để tạo lực căng

Hình 2.11 Điều chỉnh bằng lò xo

 Tạo lực căng bằng cách thay đổi 1 bước ren trên đai ốc

Hình 2.12 Tạo lực căng bằng thay đổi bước ren

 Tạo lực căng bằng cách sử dụng các viên bi có đường kính nhỏ hơn đặt xen kẽ với các viên bi làm việc

2.7 Cơ cấu dẫn hướng trong máy công cụ CNC

V Điểm chính của các máy tiện có kết hợp dẫn hướng chữ V và dẫn hướng thẳng để ngăn ngừa sự xoắn của bề mặt trượt, như chỉ trong hình 2.19 Sự dự phòng cũng để tránh tải trọng từ việc phóng của dẫn hướng

2 Dẫn hướng phẳng và dạng đuôi én (dạng mang cá)

Hình 2.19 Dẫn hướng được sử dụng trong mô hình Mặc dù kiểu hình chữ V có các ưu điểm chắc chắn, nhưng loại hình đuôi én và phẳng vẫn được sử dụng trong các máy công cụ CNC Loại dẫn hướng phẳng có khả năng chịu tải hơn các loại dẫn hướng khác

Sau thời gian sử dụng, sự mài mòn có thể xuất hiện sự trượt của các bề mặt với nhau Các cần máy trục được sử dụng để bảo đảm độ chính xác lắp của các mặt trượt

đến cả dẫn hướng phẳng và đuôi én Các cần máy có dạng hình nón và có thể điều chỉnh để giảm dung sai lớn quá mức gây ra bởi sự mòn

Sự tiếp xúc giữa kim loại với nhau trong loại chữ V, phẳng và đuôi én của dẫn hướng thường là thép đúc với thép đúc Thép đúc có thể được sử lý nhiệt (cứng nhiệt) để tăng độ cứng của nó, và các bề mặt xung quanh để đạt được độ chính xác yêu cầu