Trục chính máy CNC, cấu tạo và phân loại

1. Trục chính CNC là gì?

Hình ảnh cụm trục chính 6 đầu gia công

Trục chính CNC là cụm chi tiết máy được cấu tạo nhằm giúp truyền chuyển động quay và moment xoắn của động cơ sang cho dụng cụ cắt và các thiết bị bổ trợ (dao cắt gọt, đầu dò tâm, mâm cặp, đầu set phôi,…)

Đồng thời cụm trục chính CNC còn hỗ trợ để lắp cố định các thiết bị chuyên dụng dùng để hỗ trợ gia công chi tiết (đầu cảm biến, đầu laser cảnh báo…)

Trục chính máy CNC là bộ phận vô cùng quan trọng và không thể tách rời để cấu thành nên các dòng máy CNC hoàn chỉnh. Để biết được cấu tạo của trục chính máy CNC như thế nào, chúng ta cùng đón đọc về Cấu tạo của chúng sau đây?

Video quá trình gia công trên máy phay Kitamura 4xiD sử dụng động cơ truyền động đai

2. Cấu tạo trục chính CNC

2.1. Vị trí lắp đặt trục chính

Hình ảnh cấu tạo trục chính CNC trong máy tiện

Đối với dòng máy tiện cơ – máy tiện CNC, trục chính được lắp trực tiếp cố định với nòng truyền động, lắp trực tiếp với mâm cặp và các chi tiết máy cần gia công cắt gọt.

Ngược lại, đối với dòng gia công như máy phay, máy khoan – taro, máy doa, máy đánh bóng… trục chính sẽ mang các dụng cụ cắt và dụng cụ hỗ trợ đặc biệt. Chúng quay cùng với nhau, độ chính xác – độ cứng vững – độ ổn định máy phụ thuộc lớn dựa vào trục chính và kiểu trục chính mang dụng cụ cắt gọt này.

2.2. Kết cấu của trục chính

2.2.1. Cụm trục chính máy tiện

Hình ảnh cấu tạo bên trong cụm trục chính máy tiện

Để có thể lắp ráp và sửa chữa tốt máy tiện, chúng ta cần nắm rõ được cấu tạo bên trong của trục chính máy tiện nó như thế nào:

1. Mâm cặp
2. Mặt định vị để lắp mâm cặp
3. Bạc đạn  
4. Thân trục  
5. Lỗ côn trục
6. Vòng bi đũa
7. Bích chặn      
8. Bích đỡ động cơ   
9. Đầu trục chính  
10. Nắp chặn

2.2.2. Cụm trục chính máy phay

Hình ảnh cấu tạo bên trong cụm trục chính điện

Đối với các dòng máy phay, máy khoan tarô… cấu tạo trục chính sẽ có phần khác biệt hơn so với máy tiện. Cụ thể, các chi tiết được biểu diễn trên hình ảnh của cụm trục chính máy phay ở trên.

Hình ảnh ở trên là cấu tạo của trục chính dẫn động tích hợp hay trục điện. Đối với, cụm dẫn động trực tiếp cấu tạo của trục chính CNC sẽ như sau:

Hình ảnh cấu tạo của trục chính CNC truyền động trực tiếp

Cấu tạo của nó bao gồm các chi tiết như sau:

• Động cơ truyền động chính
• Hệ thống quay trục chính và cụm hệ thống cố định
• Các két làm mát bằng dầu trục chính
• Các chi tiết: bạc đạn, ống lót, lò xo, bánh răng lò xo
• Bề mặt lắp dụng cụ cắt, các mặt bích cố định cụm trục chính

3. Các kiểu trục chính dùng trong máy CNC

3.1. Trục chính truyền động bánh răng – Gearbox type Spindle

Là loại trục chính được dẫn động bằng cơ cấu bánh răng, giúp khả năng truyền động đạt moment xoắn cao với số vòng quay trục chính được trang bị ở nhiều cấp độ (tối đa tận 20.000 vòng/phút như các dòng máy phay giường BridgeCenter của hãng Kitamura - http://machinetools.com.vn/may-phay-giuong-cnc-kitamura-pc37455.html). 

Kiểu trục chính giúp làm việc với nhiều dải cấp tốc độ khác nhau, độ cứng vững truyền động cao chịu tải trọng tốt.

Hình ảnh cấu tạo bên trong của trục chính truyền động bánh răng

Kiểu trục chính chuyên dùng cho các dòng máy phay CNC phá thô, sử dụng đầu BT-40, BT-50 để gia công chi tiết. Kiểu trục chính thích hợp cho gia công hạng nặng, gia công các chi tiết siêu trường siêu trọng hay phá thô ngành khuôn mẫu.

Ưu điểm:

• Kích thước gọn gàng, khả năng tải trọng lớn
• Tỷ số truyền không đổi trọng khi làm việc
• Hiệu suất truyền rất cao, đạt tỷ lệ từ 0.95 – 0.97.
• Tuổi thọ của loại truyền động này cao, làm việc chắc chắn và tin cậy

* Đối với dạng truyền động bánh răng, các bạn có thể thao khảo một số dòng sản phẩm của Kitamura công ty chúng tôi thương mại sau đây:

1. Máy phay giường CNC Bridgecenter-6G#40, kích thước bàn làm việc 900x1,800 mm, hành trình các trục X-Y-Z là 1,530x1,095x710mm:

http://machinetools.com.vn/may-phay-giuong-cnc-bridgecenter-6g40-pd128359.html

2. Máy phay giường CNC Bridgecenter-8G#50, kích thước bàn làm việc 900x2,500 mm, hành trình các trục X-Y-Z là 3,032x1,095x710 mm:

http://machinetools.com.vn/may-phay-giuong-cnc-bridgecenter-8g50-pd128362.html

3. Máy phay giường CNC Kitamura J series, kích thước bàn làm việc 780x1,200 mm, hành trình các trục X-Y-Z là 815x745x500 mm:

http://machinetools.com.vn/jigcenter-5-pd127723.html

3.2. Trục chính truyền động đai – Belt type Spindle

Hình ảnh cấu trúc trục chính CNC kiểu truyền động đai

Dạng cấu tạo trục chính truyền động đai hiện nay không được còn sử dụng phổ biến như ngày xưa nữa. Mặc dù vậy loại truyền động đai của một số ưu điểm chính như sau:

Ưu điểm chính:

• Chi phí tương đối thấp. Trục chính bao gồm một số thành phần cơ bản và nó rẻ hơn trục chính truyền động trực tiếp.
• Các thông số kỹ thuật: đầu ra trục chính, mô-men xoắn và tốc độ phụ thuộc vào thông số kỹ thuật của động cơ. Các thông số của truyền động chính có thể được thay đổi bằng cách chọn động cơ điện hoặc tỷ số truyền khác.
• Tốc độ cao và mô-men xoắn lớn. Động cơ điện được đặt bên ngoài trục chính. Do đó, động cơ có đường kính lớn hơn có thể được sử dụng để đảm bảo mô-men xoắn và công suất cao hơn.
• Tùy chọn thay thế động cơ điện nhanh chóng mà không cần tháo rời máy công cụ.

Tuy vậy, với những nhược điểm sau đây động cơ truyền động đai đang mất dần đi chỗ đứng của mình là:

Nhược điểm:

• Tốc độ cực đại có giới hạn. Tốc độ quay cao gây ra hiện tượng kéo căng dây đai, hạn chế việc truyền mô-men xoắn, đai chữ V ngăn chặn vấn đề này. Tuy nhiên, tốc độ cao gây ra mức độ rung động không thể chấp nhận được.
• Bánh đai làm giảm khả năng chịu tải của ổ trục. Với đầu ra và tốc độ trục chính cao hơn, sức căng dây đai và tải trọng ổ trục cần thiết tăng lên, do đó làm cạn kiệt khả năng chịu tải của ổ trục

3.3. Trục chính truyền động trực tiếp – Direct type Spindle

Hình ảnh cấu tạo trục chính truyền động trực tiếp

Là dòng trục chính được truyền động trực tiếp từ động cơ và tạo moment xoắn, tốc độ quay ngay cho cụm dao cụ một cách trực tiếp. Là kiểu trục chính CNC thế hệ mới với một số tính năng nổi bật. Chúng ta sẽ điểm lại các ưu, nhược điểm của trục chính này:

Ưu điểm:

• Cấu tạo đơn giản, truyền động trực tiếp tới của cụm cơ cấu trục chính
• Tuổi thọ trục chính cao
• Tốc độ gia công nhanh, tốc độ quay trục chính cao
• Hạn chế rung lắc và các ảnh hưởng dẫn đến sai số gia công

Nhược điểm:

• Moment xoắn thấp, không gia công vật liệu cứng
• Lực tác động nhỏ, chỉ hỗ trợ được gia công tinh
• Sử dụng thời gian dài chỉ gia công ở mức 70-80% tốc độ cho phép

3.4. Trục chính tích hợp, trục chính điện – Built-in type Spindle

Hình ảnh cấu tạo của cơ cấu trục chính tích hợp, trục chính điện Built-in

  Dòng trục chính có công nghệ và kỹ thuật hiện đại nhất hiện nay. Trục chính Built-in đang được sử dụng rất thịnh hành hiện nay, vì hiệu suất nó mang lại hoạt động cực cao so với các dòng trục chính khác. Ưu điểm lớn nhất cần chú ý ở dạng trục chính này là “gia công tốc độ cao và lực truyền lớn”

  Với giá thành không quá chênh lệch so với các dòng trục chính CNC còn lại, những dòng máy CNC được trang bị trục chính này cần được tham khảo và lựa chọn tin dùng. Chúng ta sẽ đánh giá các mặt được và không được của dòng trục chính này.

Ưu điểm:

• Tốc độ tối đa cho phép cực cao, tốc độ tăng và giảm nhanh chóng
• Tiếng ồn khi gia công cực nhỏ khác với dòng truyền động đai
• Thời gian tăng tốc và thời gian giảm tốc cực ngắn, giúp giảm Times cycle gia công
• Tốc độ tối đa duy trì, tăng tuổi thọ cho dao cụ khi làm việc
• Có thể gia công thô, bán thô và gia công tinh chi tiết
• Nhiệt độ sinh ra không quá cao, việc gia công thời gian dài là không đáng quan ngại

Trong tương lại sau này, dạng truyền động trục chính CNC Built-in sẽ được dần thay thế cho dạng truyền động đai và dạng truyền động trực tiếp. Để nắm bắt được khả năng này, các bạn có nhu cầu mua các dòng máy phay CNC có thể tham khảo một số dòng máy phay CNC Kitamura của Nhật Bản mà chúng tôi đang kinh doanh sau đây:

1. Máy phay đứng CNC Kitamura Mycenter 4xV, kích thước bàn 500 x 1,120 mm, kích thước các trục X-Y-Z là 1,020 x 510 x 510 mm:

http://machinetools.com.vn/may-phay-cnc-mycenter-4xv-pd172126.html

1. Máy phay đứng CNC Kitamura Mycenter 3xV, kích thước bàn 500 x 860 mm, kích thước các trục X-Y-Z là 760 x 510 x 510 mm:

http://machinetools.com.vn/may-phay-cnc-mycenter-3xv-pd172125.html

1. Máy phay đứng CNC Kitamura Mycenter 2xV, kích thước bàn 400 x 560 mm, kích thước các trục X-Y-Z là 1,020 x 510 x 510 mm:

http://machinetools.com.vn/mycenter-2xv-sparkchanger-pd167349.html

4. So sánh các kiểu trục chính máy CNC

4.1.  Sự giống nhau

Các kiểu trục chính CNC tuy được thiết kế và sản xuất theo các cách và công nghệ khác nhau tuy vậy chúng đều sản xuất nhằm mục đích hỗ trợ động cơ giúp truyền động tốt nhất cho dao cụ và các thiết bị liên quan trong gia công cắt gọt.

Các kích thước bao đều được sản xuất theo tiêu chuẩn giúp việc lắp đặt và độ chính xác khi gia công được đảm bảo. Tuy vậy, mỗi kiểu trục chính CNC khác nhau đều sẽ ảnh hưởng tới dung sai một cách khác nhau. Để đánh giá tốt nhất và so sánh, chúng ta cùng xem mục dưới đây.

4.2. Sự khác nhau giữa các kiểu trục chính

 Để làm rõ hơn về sự khác nhau giữa các kiểu truyền động của trục chính, chúng ta sẽ cùng nhau tham khảo bảng đánh giá sơ bộ dưới đây. Cùng nhau phân tích về các ưu và nhược điểm của các dòng trục chính để có cái nhìn khách quan nhất đánh gia trước khi chọn mua loại máy gia công có trục chính máy CNC phù hợp:

5. Ứng dụng của trục chính máy CNC

5.1. Máy phay CNC

Trục chính CNC được sử dụng làm trục truyền động trục Z, trục chính chính cho các dòng máy phay CNC, bao gồm:

• Máy phay đứng CNC
• Máy phay ngang CNC
• Trung tâm gia công đứng, ngang CNC
• Máy phay giường CNC

5.2. Máy tiện CNC

Các dòng máy tiện CNC hầu hết được tích hợp trục chính điều khiển, bao gồm:

• Máy tiện CNC vạn năng
• Máy tiện CNC đứng
• Máy tiện CNC hai đầu trục chính
• Máy tiện tự động – máy tiện đùn

5.3. Máy khoan, taro CNC

Các dòng máy khoan taro điều khiển nhiều trục di chuyển với trục chính CNC được ứng dụng khá phổ biến hiện nay. Chúng đều dần thay thế các dòng máy khoan taro thông thường khi việc di chuyển và gia công các chi tiết phức tạp là bất khả thi.

6. Bảo trì và sửa chữa trục chính máy CNC

 Máy CNC dùng thời gian lâu dài hoặc trong khi sử dụng bạn có thể vô tình va chạm mạnh dẫn đến phá vỡ các cấu trúc bên trong của trục chính CNC. Để có thể bắt được bệnh và tìm được hướng khắc phục kịp thời chúng ta có thể xem qua các bảng sau để phần nào nắm rõ:

7. Liên hệ và báo giá máy CNC

Để nhận trực tiếp báo giá các loại máy phay đang được kinh doanh, các bạn có thể tham khảo các dòng máy phay CNC Á Châu kinh doanh tại đây:

1. Máy phay CNC Đài Loan: http://maycongcuachau.com.vn/may-phay-cnc
2. Kitamura – Nhật Bản: http://machinetools.com.vn/
3. Máy phay CNC Trung Quốc: http://thuvienmaycongcu.com.vn/may-phay-cnc

   hoặc liên hệ qua số điện thoại của công ty để được tư vấn về các dòng máy:

VP HÀ NỘI

• Bán hàng: 0916409720
• Kĩ thuật: 0948906655

CHI NHÁNH HỒ CHÍ MINH

• Bán hàng: 0988589709
• Kĩ thuật: 0967219519

HOTLINE

• Hà Nội: 0912002160
• Hồ Chí Minh: 0979580571

Tài liệu tham khảo:

• Định nghĩa máy phay, máy cơ khí- Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
• TCVN 5882:1995 và TCVN 5185-2015 về máy phay và máy công cụ
• Các tài liệu của các hãng đối tác với Công ty Cổ phần thương mại và công nghệ Á Châu