Hệ thống truyền dẫn của máy công cụ CNC
1/ Truyền động chính
Sử dụng động cơ một chiều, xoay chiều để có thể điều khiển vô cấp tốc độ của động cơ. Các loại động cơ này có đặc điểm là thay đổi số vòng quay đơn giản, mômen truyền tải cao, khi thay đổi lực tác dụng số vòng quay vẫn giữ không đổi.
Truyền động chính của máy CNC phải truyền công suất cắt cần thiết bởi các động cơ truyền động tương ứng qua trục công tác để gia công chi tiết thích hợp. Ngoài ra còn có tổn thất do ma sát thường gặp trong bộ phận cơ khí mà độ tác động về mặt kích thước của nó phải được xác định cho máy CNC. Độ ổn định cao về mặt truyền động được đặt ra, mặc dù lực gia công cao nhưng mômen quay ở mọi vị trí phải được ổn định. Đồng thời phải có đủ động lực để làm chủ sự thay đổi nhanh chóng của tốc độ cắt và không bị rung động.
Trước kia các trục công tác và trục đối xứng trên các máy công cụ CNC được truyền động bằng động cơ điện một chiều. Để giữ cho tốc độ cắt ổn định cần có những yêu cầu về số vòng quay của các môtơ, ví dụ để tiện các đường kính khác nhau, tốc độ của các động cơ này được điều chỉnh vô cấp trong một phạm vi rộng. Nhược điểm của động cơ điện một chiều này là các chổi than bị mài mòn, do đó cần phải kiểm tra thường xuyên chổi than và thay thế kịp thời.
Với sự phát triển tiến bộ của các linh kiện vi điện tử, ngày nay hầu hết sử dụng động cơ điện ba pha. Bất lợi về điều khiển số vòng quay phức tạp đã được bỏ qua thay vào đó là giá thành cao bởi điều khiển bằng điện tử. Ngày nay chủ yếu sử dụng bộ biến tần để điều khiển động cơ 3 pha.
Có hai loại động cơ ba pha: động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ. Chúng có ưu điểm hơn so với động cơ điện một chiều. Khi cùng kích thước momen quay đạt được cao hơn. Ngoài ra số vòng quay cao hơn tới ba lần và công suất cơ bản cao hơn. Các động cơ này làm việc không cần chổi than, không có cổ góp do vậy không đòi hỏi cao ở việc bảo trì.
Trục công tác được tiêu chuẩn hóa để đảm bảo khả năng thay đổi tối đa của các thiết bi kẹp. Trong máy CNC trục công tác cũng như các bộ phận khác được chế tạo chắc chắn hơn so với máy công cụ thông thường vì gia tốc nhanh hơn (10 đến 40m/s²) và công suất cắt cao hơn.
2/ Truyền động chạy dao
2.1/ Đặc điểm của các động cơ truyền dẫn dao
Trong máy công cụ CNC, NC sử dụng động cơ bước, động cơ Servo để điều khiển các trục chuyển động (X,Y,Z). Mỗi một trục có gắn một động cơ riêng để hoạt động tách biệt. Thông thường các hộp tốc độ chỉ có từ 1–2 cấp. Truyền dẫn cho trục chính trước đây thường sử dụng động cơ một chiều để có thể điều khiển vô cấp tốc độ của động cơ. Ngày nay người ta có thể sử dụng động cơ ba pha với bộ điều khiển điện tử có nhiều lợi thế hơn so với động cơ một chiều
2.2/ Động cơ bước
- Cung cấp điều khiển số không phản hồi về vị trí của bàn máy khi gia công trên máy CNC. Bộ điều khiển nhận tín hiệu về chiều quay và tính hiệu xung điện. Bộ điều khiển sẽ đưa ra tín hiệu về cường độ hay điện áp để làm cho động cơ quay một góc nhất định nào đó. Trục vít me đai ốc bi sẽ biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của các trục.
- Điều khiển động cơ bước có thể điều khiển đầy bước hoặc không đầy bước.
- Điều khiển đầy bước là việc điều khiển trọn bước của động cỏ bằng cách cung cấp dòng điện lần lượt cho các cuộn dây của Stato ta sẽ thu được vị trí chính xác của roto tương ứng. Góc quay của roto là chẵn bước (1.8 độ)
- Điều khiển không đầy bước có thể là 1/10; 1/16; 1/32; 1/125
Ưu nhược điểm của động cơ bước
- Giá thành rẻ
- Có thể điều khiển mạch hở.
- Duy trì mô men tốt
- Mô men xoắn cao ở tốc độ thấp.
- Chi phí bảo dưỡng thấp.
- Định vị chính xác.
- Không phải điều chỉnh các thông số điều khiển.
- Động cơ làm việc không đều.
- Tiêu thụ dòng điện không phụ thuộc vào tải.
- Kích cỡ hạn chế
- Làm việc ồn.
- Mô men giảm theo tốc độ.
- Không có phản hồi nên có thể xảy ra sai số
2.3/ Động cơ Servo
Cấu tạo của động cơ Servo
- Motor
2. Electronics Board
3. Positive Power Wire (Red)
4. Signal Wire (Yellow or White)
5. Negative or Ground Wire (Black)
6. Potentiometer
7. Output Shaft/Gear
8. Servo Attachment Horn/Wheel/Arm
9. Servo Case
10. Integrated Control Chip
2.4/ So sánh giữa động cơ servo và động cơ bước
Sự khác nhau cơ bản của động cơ Servo và động cơ bước là ở chỗ động cơ Servo có mạch diều khiển kín. Trong động cơ Servo có mạch phản hồi để nhận biết các thông tin về vị trí, tốc độ mong muốn
Ưu nhược điểm của động cơ Servo: (So với động cơ bước)
- Mô men trên trục đều hơn.
- Tốc độ cao hơn.
- Mạch điều khiển tốc độ chính xác và đều hơn.
- Có nhiều kích cỡ hơn.
- Làm việc êm hơn.
- Độ chính xác cao hơn.
- Đắt tiền hơn.
- Không làm việc ở chế độ mạch điều khiển hở.
- Yêu cầu phải có hệ thống phản hồi. Phải điều chỉnh các thông số vòng điều khiển.
- Bảo dưỡng tốn kém.
Ngày nay người ta có thể sử dụng “động cơ thẳng” (linear motor) để thay thế các động cơ thông thường đồng thời loai bỏ được bộ truyền Vít me — đai ốc bi.
Tài liệu hướng dẫn tự học lập trình phay — tiện CNC: học CNC