“Phân tích cấu trúc truyền động trục chính trong trung tâm gia công”
Trong lĩnh vực gia công cơ khí hiện đại, trung tâm gia công chiếm một vị trí quan trọng với khả năng gia công hiệu quả và chính xác. Hệ thống điều khiển số, với tư cách là trung tâm điều khiển của trung tâm gia công, điều khiển toàn bộ quá trình gia công như một bộ não con người. Đồng thời, trục chính của trung tâm gia công được ví như trái tim con người và là nguồn năng lượng xử lý chính của trung tâm. Tầm quan trọng của nó là hiển nhiên. Do đó, khi lựa chọn trục chính của trung tâm gia công, người ta phải cực kỳ thận trọng.
Trục chính của trung tâm gia công có thể được phân loại chủ yếu thành bốn loại theo cấu trúc truyền động: trục chính dẫn động bánh răng, trục chính dẫn động đai, trục chính nối trực tiếp và trục chính điện. Bốn cấu trúc truyền động này có đặc điểm riêng và tốc độ quay khác nhau, đồng thời mang lại những lợi thế riêng trong các tình huống gia công khác nhau.
I. Trục chính truyền động bằng bánh răng
Tốc độ quay của trục chính dẫn động bằng bánh răng thường là 6000 vòng/phút. Một trong những đặc điểm chính của nó là độ cứng trục chính tốt, rất phù hợp cho những trường hợp cắt nặng. Trong quá trình cắt nặng, trục chính cần có khả năng chịu được lực cắt lớn mà không bị biến dạng rõ rệt. Trục chính dẫn động bằng bánh răng đáp ứng chính xác yêu cầu này. Ngoài ra, trục chính dẫn động bằng bánh răng thường được trang bị trên các máy nhiều trục chính. Máy nhiều trục chính thường cần xử lý nhiều phôi cùng lúc hoặc xử lý đồng bộ nhiều chi tiết của một phôi, điều này đòi hỏi trục chính phải có độ ổn định và độ tin cậy cao. Phương pháp truyền động bằng bánh răng có thể đảm bảo độ trơn tru và độ chính xác của truyền lực, do đó đảm bảo chất lượng và hiệu quả xử lý của máy nhiều trục chính.
Tốc độ quay của trục chính dẫn động bằng bánh răng thường là 6000 vòng/phút. Một trong những đặc điểm chính của nó là độ cứng trục chính tốt, rất phù hợp cho những trường hợp cắt nặng. Trong quá trình cắt nặng, trục chính cần có khả năng chịu được lực cắt lớn mà không bị biến dạng rõ rệt. Trục chính dẫn động bằng bánh răng đáp ứng chính xác yêu cầu này. Ngoài ra, trục chính dẫn động bằng bánh răng thường được trang bị trên các máy nhiều trục chính. Máy nhiều trục chính thường cần xử lý nhiều phôi cùng lúc hoặc xử lý đồng bộ nhiều chi tiết của một phôi, điều này đòi hỏi trục chính phải có độ ổn định và độ tin cậy cao. Phương pháp truyền động bằng bánh răng có thể đảm bảo độ trơn tru và độ chính xác của truyền lực, do đó đảm bảo chất lượng và hiệu quả xử lý của máy nhiều trục chính.
Tuy nhiên, trục chính truyền động bánh răng cũng có một số nhược điểm. Do cấu trúc truyền động bánh răng tương đối phức tạp, chi phí sản xuất và bảo trì tương đối cao. Hơn nữa, bánh răng sẽ tạo ra tiếng ồn và độ rung nhất định trong quá trình truyền động, điều này có thể ảnh hưởng nhất định đến độ chính xác gia công. Ngoài ra, hiệu suất truyền động bánh răng tương đối thấp và tiêu thụ một lượng năng lượng nhất định.
II. Trục chính truyền động bằng đai
Tốc độ quay của trục chính dẫn động bằng dây đai là 8000 vòng/phút. Cấu trúc truyền động này có một số ưu điểm đáng kể. Trước hết, cấu trúc đơn giản là một trong những đặc điểm chính của nó. Truyền động bằng dây đai bao gồm puli và dây đai. Cấu trúc tương đối đơn giản và dễ chế tạo và lắp đặt. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn giúp việc bảo trì và sửa chữa thuận tiện hơn. Thứ hai, sản xuất dễ dàng cũng là một trong những ưu điểm của trục chính dẫn động bằng dây đai. Do cấu trúc đơn giản, quá trình sản xuất tương đối dễ kiểm soát, có thể đảm bảo chất lượng và hiệu quả sản xuất cao. Hơn nữa, trục chính dẫn động bằng dây đai có khả năng đệm mạnh. Trong quá trình gia công, trục chính có thể chịu nhiều tác động và rung động khác nhau. Độ đàn hồi của dây đai có thể đóng vai trò đệm tốt và bảo vệ trục chính và các bộ phận truyền động khác khỏi bị hư hỏng. Hơn nữa, khi trục chính bị quá tải, dây đai sẽ trượt, giúp bảo vệ trục chính hiệu quả và tránh hư hỏng do quá tải.
Tốc độ quay của trục chính dẫn động bằng dây đai là 8000 vòng/phút. Cấu trúc truyền động này có một số ưu điểm đáng kể. Trước hết, cấu trúc đơn giản là một trong những đặc điểm chính của nó. Truyền động bằng dây đai bao gồm puli và dây đai. Cấu trúc tương đối đơn giản và dễ chế tạo và lắp đặt. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn giúp việc bảo trì và sửa chữa thuận tiện hơn. Thứ hai, sản xuất dễ dàng cũng là một trong những ưu điểm của trục chính dẫn động bằng dây đai. Do cấu trúc đơn giản, quá trình sản xuất tương đối dễ kiểm soát, có thể đảm bảo chất lượng và hiệu quả sản xuất cao. Hơn nữa, trục chính dẫn động bằng dây đai có khả năng đệm mạnh. Trong quá trình gia công, trục chính có thể chịu nhiều tác động và rung động khác nhau. Độ đàn hồi của dây đai có thể đóng vai trò đệm tốt và bảo vệ trục chính và các bộ phận truyền động khác khỏi bị hư hỏng. Hơn nữa, khi trục chính bị quá tải, dây đai sẽ trượt, giúp bảo vệ trục chính hiệu quả và tránh hư hỏng do quá tải.
Tuy nhiên, trục chính truyền động bằng dây đai không hoàn hảo. Dây đai sẽ bị mòn và lão hóa sau thời gian dài sử dụng, cần được thay thế thường xuyên. Hơn nữa, độ chính xác truyền động của dây đai tương đối thấp, có thể ảnh hưởng nhất định đến độ chính xác gia công. Tuy nhiên, đối với những trường hợp yêu cầu về độ chính xác gia công không quá cao, thì dây đai vẫn là một lựa chọn tốt.
III. Trục chính nối trực tiếp
Trục chính ghép nối trực tiếp được truyền động bằng cách kết nối trục chính và động cơ thông qua khớp nối. Cấu trúc truyền động này có đặc điểm là lực xoắn lớn và mức tiêu thụ năng lượng thấp. Tốc độ quay của nó trên 12000 vòng/phút và thường được sử dụng trong các trung tâm gia công tốc độ cao. Khả năng vận hành tốc độ cao của trục chính ghép nối trực tiếp mang lại lợi thế lớn khi gia công các chi tiết có độ chính xác cao và hình dạng phức tạp. Nó có thể nhanh chóng hoàn thành quá trình cắt gọt, nâng cao hiệu quả gia công và đồng thời đảm bảo chất lượng gia công.
Trục chính ghép nối trực tiếp được truyền động bằng cách kết nối trục chính và động cơ thông qua khớp nối. Cấu trúc truyền động này có đặc điểm là lực xoắn lớn và mức tiêu thụ năng lượng thấp. Tốc độ quay của nó trên 12000 vòng/phút và thường được sử dụng trong các trung tâm gia công tốc độ cao. Khả năng vận hành tốc độ cao của trục chính ghép nối trực tiếp mang lại lợi thế lớn khi gia công các chi tiết có độ chính xác cao và hình dạng phức tạp. Nó có thể nhanh chóng hoàn thành quá trình cắt gọt, nâng cao hiệu quả gia công và đồng thời đảm bảo chất lượng gia công.
Ưu điểm của trục chính nối trực tiếp còn nằm ở hiệu suất truyền động cao. Do trục chính được kết nối trực tiếp với động cơ mà không cần các liên kết truyền động khác ở giữa, nên tổn thất năng lượng được giảm thiểu và tỷ lệ sử dụng năng lượng được cải thiện. Ngoài ra, độ chính xác của trục chính nối trực tiếp cũng tương đối cao, có thể đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác gia công cao hơn.
Tuy nhiên, trục chính nối trực tiếp cũng có một số nhược điểm. Do tốc độ quay cao, yêu cầu về động cơ và khớp nối cũng tương đối cao, làm tăng chi phí thiết bị. Hơn nữa, trục chính nối trực tiếp sẽ sinh ra lượng nhiệt lớn khi vận hành ở tốc độ cao và cần một hệ thống làm mát hiệu quả để đảm bảo trục chính hoạt động bình thường.
IV. Trục chính điện
Trục chính điện tích hợp trục chính và động cơ. Động cơ là trục chính và trục chính là động cơ. Hai bộ phận này được kết hợp thành một. Thiết kế độc đáo này giúp xích truyền động của trục chính điện gần như bằng không, cải thiện đáng kể hiệu suất và độ chính xác truyền động. Tốc độ quay của trục chính điện nằm trong khoảng 18.000 - 40.000 vòng/phút. Ngay cả ở các nước tiên tiến, trục chính điện sử dụng ổ trục từ trường và ổ trục thủy tĩnh cũng có thể đạt tốc độ quay 100.000 vòng/phút. Tốc độ quay cao như vậy khiến nó được sử dụng rộng rãi trong các trung tâm gia công tốc độ cao.
Trục chính điện tích hợp trục chính và động cơ. Động cơ là trục chính và trục chính là động cơ. Hai bộ phận này được kết hợp thành một. Thiết kế độc đáo này giúp xích truyền động của trục chính điện gần như bằng không, cải thiện đáng kể hiệu suất và độ chính xác truyền động. Tốc độ quay của trục chính điện nằm trong khoảng 18.000 - 40.000 vòng/phút. Ngay cả ở các nước tiên tiến, trục chính điện sử dụng ổ trục từ trường và ổ trục thủy tĩnh cũng có thể đạt tốc độ quay 100.000 vòng/phút. Tốc độ quay cao như vậy khiến nó được sử dụng rộng rãi trong các trung tâm gia công tốc độ cao.
Ưu điểm của trục chính điện rất nổi bật. Thứ nhất, vì không có bộ phận truyền động truyền thống, cấu trúc nhỏ gọn hơn và chiếm ít không gian hơn, thuận lợi cho thiết kế và bố trí tổng thể của trung tâm gia công. Thứ hai, tốc độ phản hồi của trục chính điện nhanh, có thể đạt trạng thái vận hành tốc độ cao trong thời gian ngắn, nâng cao hiệu quả gia công. Hơn nữa, độ chính xác của trục chính điện cao, có thể đáp ứng những yêu cầu gia công cực kỳ khắt khe. Tiếng ồn và độ rung của trục chính điện nhỏ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo ra môi trường gia công tốt.
Tuy nhiên, trục chính điện cũng có một số nhược điểm. Yêu cầu công nghệ sản xuất trục chính điện cao và chi phí tương đối cao. Hơn nữa, việc bảo trì trục chính điện cũng khó khăn hơn. Một khi xảy ra sự cố, cần có kỹ thuật viên chuyên nghiệp để bảo trì. Ngoài ra, trục chính điện sẽ tỏa ra một lượng nhiệt lớn khi vận hành ở tốc độ cao và cần một hệ thống làm mát hiệu quả để đảm bảo hoạt động bình thường.
Trong số các trung tâm gia công phổ biến, có ba loại trục chính có cấu trúc truyền động tương đối phổ biến, đó là trục chính dẫn động bằng đai, trục chính nối trực tiếp và trục chính điện. Trục chính dẫn động bằng bánh răng hiếm khi được sử dụng trên các trung tâm gia công, nhưng chúng tương đối phổ biến trên các trung tâm gia công nhiều trục chính. Trục chính dẫn động bằng đai thường được sử dụng trên các trung tâm gia công nhỏ và các trung tâm gia công lớn. Điều này là do trục chính dẫn động bằng đai có cấu trúc đơn giản và khả năng đệm mạnh, đồng thời có thể thích ứng với nhu cầu gia công của các trung tâm gia công có kích thước khác nhau. Trục chính nối trực tiếp và trục chính điện thường được sử dụng phổ biến hơn trên các trung tâm gia công tốc độ cao. Điều này là do chúng có đặc điểm là tốc độ quay cao và độ chính xác cao, đồng thời có thể đáp ứng các yêu cầu về hiệu quả gia công và chất lượng gia công của các trung tâm gia công tốc độ cao.
Tóm lại, cấu trúc truyền động của trục chính trung tâm gia công có những ưu và nhược điểm riêng. Khi lựa chọn, cần cân nhắc toàn diện theo nhu cầu gia công và ngân sách cụ thể. Nếu cần gia công cắt gọt nặng, có thể chọn trục chính truyền động bánh răng; nếu yêu cầu độ chính xác gia công không quá cao và mong muốn kết cấu đơn giản, chi phí thấp, có thể chọn trục chính truyền động đai; nếu cần gia công tốc độ cao và độ chính xác gia công cao, có thể chọn trục chính nối trực tiếp hoặc trục chính điện. Chỉ bằng cách lựa chọn cấu trúc truyền động trục chính phù hợp, hiệu suất của trung tâm gia công mới có thể được phát huy tối đa, hiệu quả gia công và chất lượng gia công mới được cải thiện.