Máy CNC (Computer Numerical Control) là một công cụ không thể thiếu trong ngành cơ khí hiện đại. Trong đó, trục chính máy CNC đóng vai trò then chốt, quyết định chất lượng và tốc độ gia công.
1. Trục chính máy CNC là gì?
Trục chính máy CNC là một phần quan trọng trong máy CNC (Computer Numerical Control). Nó giúp truyền chuyển động quay và moment xoắn từ động cơ sang dụng cụ cắt và các thiết bị bổ trợ.
Cụm trục chính máy CNC còn hỗ trợ lắp cố định các thiết bị chuyên dụng để hỗ trợ gia công chi tiết. Trong máy tiện CNC, trục chính là trái tim của máy, quyết định tốc độ cắt và khả năng tải cắt gọt của dao cắt. Nó có thể xoay ở các góc độ khác nhau và điều khiển tốc độ quay để thực hiện các hoạt động gia công chính xác và chất lượng.
2. Vị trí lắp đặt trục chính máy CNC
Trục chính máy CNC thường được lắp đặt ở vị trí trung tâm của máy CNC. Điều này giúp trục chính truyền động chính xác và hiệu quả đến dụng cụ cắt hoặc thiết bị gia công khác. Nó thường nằm ở phía trên bàn làm việc hoặc trục chính ngang trong máy tiện CNC.
Tùy thuộc vào loại máy và ứng dụng, vị trí lắp đặt có thể thay đổi, nhưng trục chính máy CNC luôn đóng vai trò quan trọng trong quá trình gia công.
3. Các kiểu trục chính máy CNC
Trục chính dẫn động bằng đai (Belt type Spindle)
Trục chính máy CNC loại này được truyền chuyển động từ một động cơ bên ngoài thông qua bộ truyền đai răng hoặc đai thang. Loại này thường được sử dụng trong các máy công cụ truyền thống do giá thành thấp và hiệu suất tốt trong việc chuyển đổi công suất định mức 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 24.000 vg/ph và truyền mô men xoắn tốt ở tốc độ thấp (1000 vg/ph) tùy thuộc vào loại đai và tỉ số truyền. Ngược lại, truyền động bánh răng lại truyền mô men xoắn ở tốc độ thấp tốt hơn so với ở tốc độ cao. Loại truyền động trực tiếp là tốt hơn cả vì nó ít rung và ít tiếng ồn hơn.
Tuy nhiên, truyền động đai thì rất linh hoạt và được sử dụng cho nhiều ứng dụng đòi hỏi mô men xoắn cao/tốc độ quay thấp và mô men xoắn thấp/tốc độ quay cao. Loại truyền động này có những nhược điểm chính như:
- Giãn nở nhiệt đáng kể so với các truyền động khác.
- Tạo ra nhiều tiếng ồn hơn do chuyển động của đai.
- Độ kéo căng của đai gây ra một lực hướng kính lên trục, gây nên tải trên các ổ đỡ.
Trục chính chuyển bằng bánh răng (Gearbox Type Spindle)
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 ra rung động, tạo ảnh hưởng xấu đến 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 máy CNC dẫn động bánh răng không phù hợp để gia công cao tốc mặc dù rất phù hợp với các công việc nặng nên thường được sử dụng trong các máy phay CNC.
Trục chính được dẫn động trực tiếp (Direct type spindle)
Các trục chính máy CNC được dẫn động trực tiếp đạt hiệu suất truyền công suất từ động cơ đến dao gần 100%. Chúng có thể hoạt động ở tốc độ quay cao nhưng với mô men xoắn thấp. Vì không có xích truyền động nên mô men xoắn không thể tăng lên 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, nghĩa là nó có thể đạt các tốc độ cao mà vẫn đạt được độ bóng bề mặt tốt. Như máy phay tốc độ cao Ugint PT 400S thích nghi trong việc phay tinh, vì ít rung giật khi gia công.
Trục chính được dẫn động tích hợp (Built-in type spindle)
Ở loại trục chính máy CNC này, động cơ có thể là động cơ điện đồng bộ hoặc không đồng bộ được tích hợp vào kết cấu trục chính giữa các ổ đỡ trước và sau. Điều này tránh được độ rung, tiếng ồn và làm việc ở tốc độ quay cao, từ 15.000 vòng/phút. Vì vậy, loại trục chính này rất được ưa chuộng trong các máy công cụ tốc độ cao.
Kiểm soát sự truyền nhiệt bên trong trục chính và giãn nở nhiệt là yếu tố then chốt mang lại hiệu suất tốt ở loại truyền động này. Động cơ lắp bên trong thân trục chính nên hệ thống tản nhiệt đóng vai trò vô cùng quan trọng. Loại trục chính này đắt tiền do có các hệ thống phụ cho làm mát và giám sát cũng như yêu cầu lắp đặt có độ chính xác rất cao.
4. Ứng dụng của trục chính máy CNC
- Máy phay CNC: Trục chính được sử dụng làm trục truyền động trục Z và trục chính chính cho các loại máy phay CNC, bao gồm máy phay đứng, máy phay ngang, trung tâm gia công, và máy phay giường.
- Máy tiện CNC: Trục chính thường gắn các dao tiện CNC và quyết định tốc độ cắt cho máy tiện.
5. Bảo trì và sửa chữa trục chính máy CNC
- Kiểm tra mức dầu bôi trơn: Đảm bảo mức dầu trong thùng bôi trơn đủ để duy trì hoạt động ổn định của trục chính.
- Làm sạch phôi và đầu côn: Sử dụng dầu sạch để lau chùi phôi ở đường bao và khay, cũng như đầu côn trục chính.
- Kiểm tra thông số qua việc lọc dầu làm nguội trục chính: Đảm bảo hệ thống làm nguội trục chính hoạt động tốt để duy trì nhiệt độ ổn định cho trục chính.
- Thay thế bộ phận nếu cần: Nếu có bất kỳ bộ phận nào hỏng, hãy thay thế chúng để đảm bảo hiệu suất và độ chính xác của máy.
6. Lời kết
Trục chính máy CNC là một bộ phận quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và chất lượng của sản phẩm. Việc hiểu rõ về cấu tạo, chức năng và cách bảo dưỡng trục chính sẽ giúp bạn vận hành máy một cách hiệu quả hơn, giảm thiểu rủi ro hỏng hóc và tối ưu hóa quá trình sản xuất. Hãy luôn cập nhật và áp dụng các kiến thức mới để duy trì và nâng cao chất lượng công việc của bạn.
