Hotline: (HN) 0914 155 319 - (HCM) 0918 652 523

Cấu tạo máy CNC 3 trục

0811/2021

Cấu tạo máy CNC 3 trục

Để đáp ứng được đa dạng nhu cầu gia công, nhà sản xuất đã cho ra đời nhiều mẫu máy CNC với những chức năng khác nhau. Điển hình máy CNC 3 trục rất được ưa chuộng bởi gia công được nhiều vật liệu, giá thành tương đối phù hợp. Cấu tạo máy CNC 3 trục là một trong những yếu tố cần lưu ý để chọn mua máy phù hợp với nhu cầu gia công và nguồn lực của doanh nghiệp.

Cấu tạo máy CNC 3 trục gồm 2 phần chính là phần cơ khí và phần điều khiển:

Phần cơ khí

1. Bộ phận thay dao tự động (ATC)

Máy CNC 3 trục có thể tự động thực hiện nhiều nguyên công khác nhau một cách liên tục. Mỗi nguyên công thường sử dụng một hay nhiều dao. Vì vậy chúng phải có khả năng tự động thay dao cắt thông qua sự điều khiển CNC.

Máy tiện hay sử dụng mâm chứa dao kiểu như đầu rơvonve (tool turret). Đối với trung tâm gia công phay, vì số lượng dao cần rất nhiều nên dao có thể chứa trong mâm xoay (carousel, ring magazine). Hoặc trong các ổ chứa dao (magazine) kiểu băng xích tải (tool chain magazine).

Bộ phận thay dao tự động (ATC)

Bộ phận thay dao tự động (ATC)

2. Vỏ máy

Trong cấu tạo của máy CNC thì vỏ máy rất quan trọng, nó có công dụng như một bộ áo giáp để bảo vệ máy. Đế máy là nền tảng của máy trung tâm vì vậy cần có độ nặng, kết cấu tốt và cực kỳ chắc chắn.

Vỏ máy

Vỏ máy

3. Trục chính

Trục chính hay còn gọi là trục Spindle là thành phần có tính quyết định nhất trong máy CNC. Một trục ổn định sẽ hợp nhất với sự điều khiển của động cơ cùng với hệ thống bôi trơn và nguồn điện cung cấp. Đảm bảo độ chính xác và có thể đoán trước được năng suất của máy.

Trục chính của máy CNC 3 trục làm việc trong một phạm vi tốc độ rất rộng (0 ÷ 20.000 vòng/ph), thậm chí đến 40.00 vòng/ph. Do đó nó được chế tạo với độ chính xác cao và phải được cân bằng động tốt. Để tránh ảnh hưởng của lực quán tính và mômen quán tính.

Đối với máy phay, trong lỗ trục có có lắp cơ cấu then kéo (draw bar) để giữ chặt gá dao hoặc đẩy gá dao ra khi thay dao.

Đối với máy tiện, trục chính là trục rỗng giống như máy tiện truyền thống để lồng gá được phôi thanh. Kích thước lớn nhất của phôi thanh gá được phụ thuộc và kích cỡ của máy.

Trục chính

Trục chính

5. Khung máy

Khung máy làm chi tiết cơ sở để lắp tất cả các thiết bị và bộ phận khác như bàn máy, trục chính, xe dao,… lên nó tạo thành máy hoàn chỉnh.

Khung máy phải chịu tất cả các tải trọng tĩnh cũng như động do tác động của lực cắt do rung động trong quá trình cắt và đo khối lượng của các chi tiết và bộ phận lắp lên nó cũng như trọng lượng bản thân của nó.

Do vậy đối với khung máy cần phải thỏa mãn hai yêu cầu chính sau nhằm đảm bảo độ chính xác gia công của máy:

Phải đảm bảo đủ độ cứng vững.

Phải có khả năng chống và hấp thụ rung động.

Vì thế khung máy CNC 3 trục thường được chế tạo bằng gang đúc. Có hình khối rỗng, nhiều gân chịu lực và có kết cấu vững chắc.

Khung máy

Khung máy

6. Vít me đai ốc

Vít me bi và đai ốc có một đường được lấp đầy bởi những viên bi thép. Khi trục vít xoay, những viên bị cuộn tròn trong mối ren của trục vít và đai ốc. Điều này nhằm giảm ma sát của chúng. Bởi vì các viên bi cuối cùng sẻ rơi ra ngoài, nên đai ốc có một đường ống dẫn về để vét những viên bi khỏi rãnh của trục vít. Đưa chúng trở lại phần đầu của đường bị ở phía cuối của đai ốc.

Vít me đai ốc

Vít me đai ốc

7. Dao cắt

Dao là loại dụng cụ cắt được dùng để gia công rất nhiều các bề mặt khác nhau sử dụng trên máy CNC.

Tuy nhiên khi sử dụng dao cho máy CNC cần dùng các loại dao chất lượng cao. Để giảm lực cắt, giảm rung động nhằm tăng tuổi thọ và đảm bảo độ chính xác cao cho chi tiết gia công. Do vậy cuối cùng sẽ làm tăng hiệu quả kinh tế của quá trình sản xuất.

Dao cắt

Dao cắt

8. Giá đỡ dao

Giá đỡ dao trên máy CNC có nhiều loại khác nhau và được tiêu chuẩn hóa (thông dụng nhất là tiêu chuẩn DIN của Đức).

Giá đỡ dao có phần côn để rút vào lỗ trục chính. Hai loại phổ biến là loại có gờ kiểu CV và gờ kiểu BT.

Đầu dưới của giá đỡ dao có lỗ côn để lắp san-ga (hay collet chuck) là một bạc côn xẻ rãnh. Để kẹp chặt chuôi dao bằng lực ma sát khi ta vặn đai ốc hãm bóp chặt san-ga. Đầu trên giá đỡ dao có một lỗ ren để lắp núm dùng để giữ chặt chuôi kẹp dao vào trong lỗ trục chính.

Giá đỡ dao

Giá đỡ dao

Phần điều khiển

1. Các loại động cơ

Động cơ bước

Động cơ bước cung cấp điều khiển số không phản hồi về vị trí của bàn máy khi gia công trên máy CNC 3 trục. Bộ điều khiển nhận tín hiệu về chiều quay và tính hiệu xung điện để điều khiển góc quay của động cơ.

Ứng với mỗi tính hiệu xung điện, bộ điều khiển sẽ đưa ra tính hiệu cường độ hoặc hiệu điện thế. Để làm cho động cơ quay một góc nhất định nào đó (one step). Trục vít me đai ốc bị sẽ biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của các trục.

Về cơ bản động cơ bước được chia làm 3 loại sau: động cơ bước từ trở thay đổi (Variable Reluctance), động cơ bước nam châm vĩnh cửu (Permanent-magnet) và động cơ bước kết hợp (hybrid stepper motor).

Động cơ bước

Động cơ bước

Động cơ servo

Sự khác nhau cơ bản nhất của động cơ servo so với động cơ bước là động cơ servo có mạch điều khiển kín (close loop control). Như vậy trong động cơ servo cần phải có hệ thống phản hồi để nhận biết các thông số về vị trí, tốc độ mong muốn.

Ưu điểm cơ bản của động cơ servo so với động cơ bước là.

Mô men trên trục đều hơn (High intermittent torque )

Tốc độ cao hơn (High speeds )

Mạch điều khiển tốc độ chính xác và đều hơn (Work well for velocity control)

Có nhiều kích cỡ hơn (Available in all sizes )

Làm việc êm hơn (Quiet)

Độ chính xác cao hơn

Động cơ servo

Động cơ servo

Encoder

Encoder là cảm biến xác định góc quay tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.

Theo cách nhận tín hiệu thì có các loại encoder sau: quang học (optical), điện dung (capacitive), từ (magnetic), bán dẫn.

Theo nguyên lý xác định vị trí chia ra 2 loại: encoder tuyệt đối và encoder gia số.

Encoder

Encoder

2. Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển CNC bao gồm mạch điều khiển tốc độ (velocity loop) ở trong hệ thống động cơ truyền động. Và mạch điều khiển vị trí (position loop control) ở bên ngoài hệ thống động cơ truyền động.

Hệ thống điều khiển CNC có thể là hệ thống điều khiển hở (open loop) hoặc hệ thống điều khiển kín (closed loop). Sự khác nhau cơ bản là hệ thống điều khiển kín có phản hồi nhằm đảm bảo độ chính xác yêu cầu.

Hệ điều khiển hở (Open Loop System)

Hệ thống điều khiển hở không có mạch phản hồi, bộ điều khiển máy xem như sự di chuyển bàn máy đúng như mong muốn. Hệ điều khiển hở rất nhạy cảm với sự thay đổi của tải trọng. Các sai số vị trí và tốc độ có thể xảy ra khi cắt với lực cắt lớn. Tuy nhiên hệ điều khiển hở có ưu điểm là đơn giản, giá thành hợp lý. Do vậy, hệ điều khiển hở chỉ nên dùng trong di chuyển Điểm-> Điểm (PTP) hoặc trong các máy công suất cắt nhỏ.

Hệ điều khiển hở (Open Loop System)

Hệ điều khiển hở (Open Loop System)

 

Hệ điều khiển kín (Closed Loop System)

Với hệ điều khiển kín, mạch phản hồi được sử dụng để theo dõi đáp ứng thực của đại lượng điều khiển. Và đưa ra tín hiệu sửa đổi khi có sự sai lệch giữa giá trị mong muốn và giá trị thực.

Hệ thống phản hồi có thể là hệ tương tự (analog) hoặc số (digital)

Hệ điều khiển kín (Closed Loop System)

Hệ điều khiển kín (Closed Loop System)

Các loại máy phay CNC 3 trục hiện đại cho phép nâng cao độ chính xác gia công và nâng cao hiệu quả kinh tế cho các doanh nghiệp. Do đó nó đang được sử dụng rất rộng rãi trong các dây chuyền sản xuất tại Việt Nam hiện nay. Qúy khách có nhu cầu đặt mua máy phay CNC liên hệ ngay với chúng tôi theo số hotline để được tư vấn báo giá.