Tìm hiểu về Vít me bi máy CNC

Tìm hiểu về Vít me bi máy CNC

Vít me bi – ballscrews là một bộ truyền động tuyến tính cơ học biến đổi động quay sang chuyển động tịnh tiến với ma sát nhỏ.Một trục vít mecấu tạo gồm một rãnh xoắn ốc cho các viên bi trong ổ bi, vòng bi chạy bên trong, ổ bi – balls bearing hoạt động bằng cách chuyển động tịnh tiến qua lại một cách chính xác như một cặp bu lông – đai ốc cũng như có thể ứng dụng để chịu tải trọng cao họ có thể làm như vậy với ma sát bên trong tối thiểu. Chúng được tạo ra với dung sai thấp nhất, do đó phù hợp để sử dụng trong các ứng dụng cần độ chính xác cao. Trái ngược với các ledscrews thông thường , ballscrews có xu hướng khá cồng kềnh, do cần phải có một cơ chế để tái lưu thông các viên bi, người ta gọi đó là hệ thống hồi bi

Có 2 kiểu chế tạo hệ thống hồi bi trong ổ bi của vít me bi đó là hệ thống hồi bi ngoài và hệ thống hồi bi trong.

  cau_tao_vit_me_bi

Lịch sử của vít me bi

Vít me được phát minh bởi Rudolph G. Boehm người Sugar Land, Texas. Ông được cấp bằng sáng chế Hoa Kỳ năm 1929 1,704,031 với tên sản phẩm "Antifriction nut".

Screwshafts chính xác đầu tiên được sản xuất bằng cách bắt đầu với một screwshaft độ chính xác thấp, và sau đó bọc trục với nhiều vòng đai ốc lò xo. Bằng cách sắp xếp lại và đảo ngược các vòng đai ốc, các sai số theo chiều dọc của các đai ốc và trục được tính trung bình. Sau đó, độ cao của trục lặp lại được đo theo tiêu chuẩn khoảng cách. Một quá trình tương tự đôi khi được sử dụng ngày nay để sản xuất trục vít tiêu chuẩn tham chiếu, hoặc trục vít sản xuất chính.

Một vít me được sử dụng để mở rộng cấu trúc lắp ráp tháp khai triển (DTA) trên Kính viễn vọng Không gian James Webb

Mô tả và hoạt động của vít me bi

Để duy trì độ chính xác vốn có của nó và đảm bảo tuổi thọ lâu dài, cần có sự bảo dưỡng kỹ lưỡng để tránh nhiễm bẩn lên hệ thống vít vì bụi bẩn và các hạt kim loại vô tình bám vào hệ thống rãnh hoặc bi sẽ gây xước, mài mòn từ đó gây ra sai số. Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng ống cao su hoặc da để bao che hoàn toàn hoặc một phần bề mặt làm việc.

Nhược điểm

Tùy thuộc vào góc dẫn của chúng, các vít bi có thể được điều khiển ngược do ma sát bên trong thấp (tức là trục vít có thể được điều khiển tuyến tính để xoay bi

Ưu điểm

Ma sát thấp trong vít me tạo ra hiệu quả cơ học cao so với các lựa chọn thay thế. Một vít međiển hình có thể đạt hiệu quả 90%, so với hiệu suất từ 20 đến 25% của vít chì Acme có kích thước bằng nhau. Ít ma sát trượt giữa đai ốc và vít tự kéo dài tuổi thọ của cụm vít (đặc biệt là trong các hệ thống không phản ứng), giảm thời gian ngừng hoạt động để bảo dưỡng và thay thế phụ tùng, đồng thời giảm nhu cầu bôi trơn. Điều này, kết hợp với lợi ích hiệu suất tổng thể của chúng và yêu cầu năng lượng giảm, có thể bù đắp chi phí ban đầu của việc sử dụng vít me bi.

Vít me cũng có thể giảm hoặc loại bỏ  backlash. Điều này đặc biệt lý tưởng trong các ứng dụng mà tải trên vít thay đổi nhanh chóng, chẳng hạn như trên các máy công cụ, máy NC và CNC.

Sản xuất vít me

Trục vít me bi có thể được chế tạo bằng cách cán, cho ra một sản phẩm ít chính xác hơn nhưng không tốn kém và hiệu quả về cơ học. Vít bi lăn có độ chính xác vị trí là vài phần nghìn của một inch mỗi foot (30,48 centimét)

Độ chính xác

Trục vít có độ chính xác cao thường chính xác đến một phần nghìn inch trên một foot (830 nanomet trên centimet) hoặc tốt hơn.

Trục vít chất lượng của dụng cụ thường chính xác đến 250 nanomet trên centimet. Chúng được sản xuất trên máy phay CNC chính xác với thiết bị đo khoảng cách quang học – Máy đo laser 3 chiều và dụng cụ đặc biệt. Máy tương tự được sử dụng để sản xuất ống kính quang học và gương.

Hệ thống hồi bi

Các viên bi di chuyển bên trong rãnh ren của ổ bi và được tuần hoàn thông qua các loại cơ chế trả về khác nhau. Nếu bi không có cơ chế trả lại (hồi bi) thì sẽ rơi ra khỏi đầu ổ bi khi chúng đến cuối . Vì lý do này, một số phương pháp tuần hoàn với cơ cấu hồi bi khác nhau đã được phát triển.

Hệ thống hồi bi trong vít me

Hệ thống hồi bi ngoài trên vít me

Cấu tạo vít me bi hệ thống hồi bi trong

Hệ thống hồi bi ngoài trên vít me

Hệ thống hồi bi trong trên vít me

Làm thế nào để đo bước ren cho chính xác?

Dãy bước vít thông dụng: 1, 1.5, 2, 2.5, 4, 5, 6, 8, 10 v.v...
VD:
- Đo ra bước vít thấy gần gần 5mm -> bước ren hệ Met, 5mm.
- Đo ra bước vít gần 6.5mm -> bước ren hệ inch, 1/4 inch.

Nếu là ren DIY thì cũng có thể là theo bước răng (thread) nên có dãy rộng hơn. bước nhảy có thể xuống còn 0.25. Để đo chính xác thì ta đo một lúc nhiều răng, khoảng đo dài hơn, sau đó chia lại cho số răng để xác định bước răng. (theo CKDhttp://forum.cncprovn.com)

Ổ bi trên vít me

Ứng dụng của vít me bi

Hệ thống vít me bi ray dẫn hướng được sử dụng nhiều trên máy công cụ NC và CNC, đặc biệt là máy phay CNC, máy tiện CNC, máy cắt dây EDM kết hợp với động cơ servo điều khiển truyền động các trục. Một số hãng sản xuất vít me bi thông dụng như: HIWIN, PMI, TBI, RSK…