Thiết kế hệ dẫn động cho bàn máy CNC môn Vật lý đại cương 2 | Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông

Thiết kế hệ dẫn động cho bàn máy CNC
I .Phân tích nguyên lý và thông số kỹ thuật
1.Tổng quan về hệ thống
- Máy phay CNC là một loại máy công cụ được điều khiển bằng máy tính
(Computer Numerical Control) để thực hiện các hoạt động phay tự động trên
các vật liệu kim loại và phi kim. Thay vì thao tác thủ công như trong máy
phay truyền thống, máy phay CNC hoạt động hoàn toàn tự động dựa trên
chương trình đã được lập trình trước. -Phân loại : +Máy tiện CNC +Máy phay CNC
+Máy gia công tia lửa điện CNC +Máy cắt dây CNC -Ưu điểm
+Gia công được các chi tiết phức tạp , độ chính xác gia công cao , tính linh hoạt cao ,
+Năng suất cao , hiệu suất cao , giảm nhân công , tăng năng lực sản xuất .
+Có khả năng thích hợp trong hệ thống gia công linh hoạt. -Nhược điểm
+Chi phí cao , chi phí vận hành cao
+Người vận hành có kỹ năng cao
+Bụi, rung động, nhiệt độ có thể làm giảm tuổi thọ ray, vít me, servo.
2.Nguyên lý hoạt động
-Nguyên lý hoạt động của máy phay CNC (Computer Numerical Control
Milling Machine) có thể hiểu ngắn gọn là: máy cắt gọt chi tiết dựa trên
chuyển động tịnh tiến của dao phay hoặc phôi, được điều khiển tự
động bằng chương trình số (G-code) thông qua hệ thống máy tính và bộ điều khiển.
3. Xác định các thành phần cơ bản và thông số/yêu cầu kỹ thuật của hệ thống
-Đông cơ truyền động : thường dùng servo motor -> có độ chính xác cao .
(giá rẻ có thể dùng step motor nhưng hạn chế về tốc độ , mô-men , độ chính xác)
-khớp nối : nối trục động cơ với vít me bi ; có khả năng bù sai lệch nhỏ ,
giảm rung , chống gãy trục .
-Vít me bi : Biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh
tiến chính xác ; có ổ bi tuần hoàn giảm ma sát → hiệu suất cao, độ rơ nhỏ.
-Gối đỡ vít me bi : Gồm gối đỡ cố định (có vòng bi chặn, định vị chính xác)
và gối đỡ tự do ; Giữ vít me bi ổn định, chống rung, đảm bảo độ đồng tâm .
-Đai ốc vít me bi : Trượt trên vít me bi, thường gắn với bàn máy thông qua giá đỡ .
-Ray dẫn hướng : Đỡ và dẫn hướng cho bàn máy chuyển động thẳng .
-Bàn máy : Phần mang phôi, gắn trực tiếp với cụm đai ốc vít me .
Thông số và yêu cầu kỹ thuật chính
Để hệ dẫn động hoạt động hiệu quả, cần đảm bảo: a) Động cơ
Công suất (P): đủ để thắng ma sát, quán tính và tải cắt.
Mô-men xoắn (T): phù hợp với tải trọng bàn máy.
Tốc độ quay (n): quyết định tốc độ chạy dao.
Độ phân giải encoder (thường 2500 – 5000 ppr hoặc cao hơn).
b) Vít me bi
Đường kính trục vít: phụ thuộc tải trọng (thường Ø16 – Ø40 mm cho máy vừa).
Bước vít (lead, mm/vòng): xác định độ dịch chuyển bàn máy trên mỗi vòng quay.
Độ chính xác cấp vít me: C3, C5, C7 (theo JIS), C5 là phổ biến trong máy CNC.
Chiều dài vít me: tương ứng hành trình bàn máy.
c) Ray dẫn hướng
Kích thước ray (15, 20, 25, 30, 35 mm...): tùy tải trọng bàn máy.
Độ chính xác: cấp H, P, SP... (High, Precision, Super Precision).
Tải trọng động và tĩnh cho phép (C, C0).
d) Độ chính xác bàn máy
Độ song song, độ vuông góc của chuyển động theo trục.
Sai số vị trí ≤ ±0.01 mm (hoặc tốt hơn, tùy máy).
Độ lặp lại vị trí ±0.002 – 0.005 mm