Đối với vít me sẽ có sai số vị trí của đai ốc khi trục vít quay một vòng và sai số này sẽ được tích lũy tăng dần khi trục vít quay từ vòng đầu tiên đến vòng cuối cùng. Các bạn có biết phương pháp gia công có thể ảnh hưởng đến cấp chính xác của thiết bị, trong trường hợp vít me nếu được gia công bằng phương pháp mài sẽ có cấp chính xác tốt hơn hẳn với loại được gia công bằng phương pháp cán.

XTmechanical Blog xin chào các bạn.

Bài viết trước chúng tôi đã giới thiệu đến các bạn phương pháp lựa chọn thanh dẫn hướng cho cơ cấu Pick and Place (P&P-các bạn có thể xem lại bài viết tại : https://xtmechanicalblog.com/post/28/thiet-ke-co-cau-gap-va-tha-vat-pick-and-place.html), giờ đây bộ phận chuyển động có thể di chuyển theo hướng mà nhà thiết kế mong muốn. Bài viết này, chúng tôi xin gửi đến các bạn nội dung chi tiết về phương pháp lựa chọn Vít me cho cơ cấu P&P. Nào chúng ta cùng bắt đầu thôi.

1. Khái niệm cơ bản.

Khi nhìn vào danh mục vít me, có thể thấy rằng có rất nhiều chủng loại khác nhau. Ngay cả với cùng một đường kính trục, vẫn có sự khác biệt như là phương pháp sản xuất (cán, mài), hay sự khác biệt về độ chính xác (C3, C5, C7) hoặc là sự khác biệt về bước ren. Việc lựa chọn sẽ được quyết định dựa trên ứng dụng của vít me (dùng để vận chuyển hay dùng để định vị), độ chính xác vị trí hoặc tốc độ vận hành.

2. Sự khác nhau giữa Vít me, Vít trượt và dây đai răng.

Đối với một hệ thống máy, ngoài sử dụng vít me người ta còn sử dụng vít trượt hoặc dây đai răng để dẫn truyền chuyển động. Chúng tôi xin được tổng hợp những sự khác nhau cơ bản giữa chúng bằng bảng dưới đây.

Phương thức	Chủng loại	Ngoại hình	Đặc trưng
Ren	Vít me bi		Nó có cấu trúc tương tự như một thanh dẫn hướng tuyến tính, trong đó những viên bi chuyển động vô hạn, và có ma sát thấp và hiệu quả cao. Với vít me mài có cấp chính xác cao.
	Vít trượt(ren hình thang)		Hình dạng mặt cắt ngang của ren vít là hình thang. Thường được sử dụng trong các cơ cấu di chuyển thủ công bằng tay. Ma sát lớn, cần được bôi trơn bằng dầu mỡ, độ chính xác thấp.
	Vít trượt(ren tam giác)		Hình dạng mặt cắt ngang của ren giống với ren ốc thông thường. Sử dụng trong các bộ định vị trí hay được sử dụng như một con ốc kéo căng trong các bộ ròng rọc.
Đai	Dây đai răng (răng hình thang)		Thường được sử dụng trong các bộ phận vận chuyển. Mômen truyền không lớn lắm, và nếu đặt mômen lớn thì có thể xảy ra hiện tượng trượt răng hoặc hỏng đai.
	Dây đai răng (răng tròn)		Được dùng để truyền động và có mômen truyền lớn hơn đai răng hình thang. Do có khe hở hướng kính nhỏ nên độ chính xác định vị tốt, nhưng kém hơn so với vít me bi.

Dựa trên những yêu cầu về độ chính xác, tốc độ, hành trình hay môi trường sử dụng để từ đó chúng ta lựa chọn vít me hay dây đai răng sao cho phù hợp. Trước tiên, theo yêu cầu về độ chính xác chúng ta có thể loại bỏ vít trượt và dây đai răng (loại răng hình thang) ra khỏi danh sách lựa chọn vì cả hai đều có khe hở hướng kính là khoảng 0.1 đến 0.2 mm. Vì vậy không phù hợp với đặc điểm kỹ thuật đòi hỏi độ chính xác cao của cơ cấu P&P. Ngoài ra, một lí do không sử dụng vít trượt trong trường hợp này là vít trượt không phù hợp đối với những cơ cấu hoạt động ở tốc độ cao.

Còn lại hai đại diện có thể sử dụng cho cơ cấu P&P là vít me và dây dai răng (loại răng tròn). Cùng so sánh hai đại diện trên,  trong trường hợp thiết bị có hoạt động di chuyển thuận nghịch, một lực sẽ phát sinh theo hướng di chuyển của cơ cấu khi quá trình tăng giảm tốc độ diễn ra (lực quán tính).

Để cơ cấu có thể dừng lại chính xác vị trí mong muốn cần phải sử dụng một cơ cấu không chịu tác dụng của lực này. Có thể lập trình hệ thống điều khiển để can thiệp ảnh hưởng của lực trên nhưng tính ổn định cơ học luôn là ưu tiên hàng đầu khi hệ thống vận hành.

Với việc còn lại hai sự lựa chọn là Vít me và dây đai răng (loại răng tròn), chúng tôi quyết định sử dụng vít me vì vít me có độ giãn dài ít hơn khi bị tác động bởi ngoại lực nhờ thế mà mang lại sự ổn định và chính xác hơn.

3. Phân loại vít me.

Vít me được phân loại theo phương pháp sản xuất: phương pháp cán và phương pháp mài. Giống như tên gọi, chúng có sự khác biệt lớn trong phương pháp sản xuất, dẫn đến sự khác nhau trong việc định hình bề mặt lăn của những viên bi.

Trước hết, liên quan đến vít me gia công bằng phương pháp cán. Bề mặt tiếp xúc của trục vít với bi lăn được gia công bằng cách đặt một trục trơn không rãnh lăn nó giữa các khuôn định hình và ren vít dần được hình thành theo hình dạng khuôn. Để dễ tưởng tượng, chúng tôi xin lấy ví dụ nó giống như bạn nặn đất sét thành hình que, dùng hai tay véo lại và lăn giữa các ngón tay để tạo hình “từ từ”. Do đó, trong trường hợp trục vít cán, độ chính xác của bề mặt cán không tốt lắm. Tuy nhiên, do thời gian gia công ngắn nên nó có thể được sản xuất với thời gian giao hàng ngắn và giá thành rẻ. Các bạn có thể tham khảo phương pháp gia công cán tại link video: https://www.youtube.com/watch?v=11GRIp_WF4M

Tiếp theo là vít me gia công bằng phương pháp mài, một trục trụ dài được tạo hình bằng cách mài. Trong khi trục vít quay thì đá mài sẽ di chuyển dọc thân trục hình thành bề mặt và rãnh ren như mong muốn. Do đó, bề mặt lăn có thể được định hình với độ chính xác cao. Tuy nhiên, do thời gian xử lý lâu hơn nên thường dẫn đến thời gian giao hàng cũng lâu hơn và giá thành cao. Các bạn có thể tham khảo phương pháp gia công tại link video: https://www.youtube.com/watch?v=fsAXaSC562U

Tóm tắt lại, sự khác biệt giữa vít me cán và vít me mài được trình bày trong bảng dưới đây.

	Vít me gia công cán	Vít me gia công mài
Cấp chính xác	Thấp	Cao
Thời gian giao hàng	Ngắn	Dài
Giá thành	Rẻ	Đắt

Trong trường hợp này,

• Yêu cầu khi gắp sản phẩm cần độ chính xác cao
• Khi đặt sản phẩm vào khay đựng cũng yêu cầu độ chính xác cao

      Vì vậy chúng tôi quyết  định sử dụng vít me được gia công bằng phương pháp mài.

4. Cấp chính xác  của vít me.

Bầy giờ, cùng đi vào lựa chọn chi tiết vít me. Khi các bạn nhìn vào catalog về vít me sẽ có rất nhiều thông tin khác nhau về độ chính xác, hãy tham khảo một mô hình dưới đây.

Hình này được quy định trong bộ tiêu chuẩn JIS B 1192 và mô tả những gì cần thiết để đọc thông tin về độ chính xác của vít me.

Ý nghĩa của các thuật ngữ được liệt kê trong bảng dưới đây.

Thuật ngữ	Giải thích
Bước ren (Lead)	Khoảng cách mà đai ốc di chuyển được khi trục vít quay 1 vòng.
Bước ren danh nghĩa	Bước ren được viết trong catalog
Bước ren tiêu chuẩn	Bước ren của nhà sản xuất công bố
Bước ren thực	Bước ren được đo thực tế khi lắp đặt
Tích lũy danh nghĩa	Giá trị tích lũy của bước ren danh nghĩa khi đai ốc chạy hết chiều dài vít(theo catalog )
Tích lũy tiêu chuẩn	Giá trị tích lũy của bước ren tiêu chuẩn khi đai ốc chạy hết chiều dài vít
Tích lũy thực tế	Giá trị được đo bằng phép đo liên tục của bước ren thực sau đó lấy giá trị trung bình. Hay giá trị được đo tại vị trí ngẫu nhiên.
Tích lũy đại diện	Đường thẳng giá trị đại diện cho xu hướng của tích lũy thực tế
Sai số tích lũy đại diện	Đo bằng trị tuyệt đối của Giá trị tích lũy đại diện trừ đi tích lũy tiêu chuẩn
Sai số tích lũy thực tế	Đo bằng giá trị thực tích lũy trừ đi tích lũy tiêu chuẩn
Biên độ	Giá trị lớn nhất của sai số tích lũy bước ren thực tế được giới hạn giữa hai đường thẳng vẽ song song. Hai đường này là sai số tích lũy bước ren đại diện, giá trị tham chiếu theo ba mục dưới đây.
	a) Tương ứng với quãng đường di chuyển hiệu dụng của đai ốc hoặc chiều dài hiệu dụng của phần ren của trục vít me (biến thiên biên độ trên toàn bộ quãng đường di chuyển)
	b) Tương ứng với trục vít có chiều dài phần ren hiệu dụng là 300 mm (biến thiên biên độ trong đoạn 300 mm)
	c) Tương ứng với một vòng quay bất kỳ trong suốt chiều dài hiệu dụng phần có ren của trục vít (biến thiên biên độ trong một vòng quay)

Cấp chính xác của vít me được xác định bằng sai số và độ biến thiên biên độ bước ren trục vít.

Cấp chính xác là C0 đến C5 đối với vít me mài và C7 đến C10 đối với vít me cán.

Hầu hết vít me cán có cấp chính xác là C7 và C10. Thông thường, không đề cập đến biên độ và chỉ riêng sai số tích lũy bước ren sẽ xác định cấp độ chính xác của vít me cán.

Giá trị chấp nhận được sai số tích lũy bước ren		Đơn vị: µm
Cấp chính xác	C7	C10
Sai số tích lũy bước ren ※	52	210
※Tham chiếu trên trục vít có chiều dài hiệu dụng của phần ren là 300 mm.

Tóm lại một chút cho các bạn dễ hiểu, đối với vít me sẽ có sai số vị trí của đai ốc khi trục vít quay một vòng và sai số này sẽ được tích lũy tăng dần khi trục vít quay từ vòng đầu tiên đến vòng cuối cùng.

Đến đây, chúng tôi đã giải thích những điểm cần lưu ý khi lựa chọn vít me. Chúng tôi sẽ lựa chọn vít me dựa trên ứng dụng, tốc độ yêu cầu và độ chính xác. Tùy vào trường hợp, ngoài vít me, dây đai răng sẽ được bao gồm trong các tùy chọn.

Trong phần hai, chúng tôi sẽ đi vào chi tiết lựa chọn vít me. Các bạn cùng đón đọc phần 2 tại XTMechanical Blog nhé. Mọi phản hồi xin để lại ở phần comment bên dưới. Cảm ơn các bạn đã ghé thăm blog.

Tác giả bài viết: Nguyễn Văn Hòa

Tham khảo tại: https://jp.meviy.misumi-ec.com/info/ja/archives/11473/

 

Từ khóa liên quan: Lựa chọn vít me trong thiết kế máy (phần 2), Lựa chọn động cơ servo trong thiết kế máy , Lựa chọn thanh dẫn hướng trong thiết kế máy, Công cụ tính toán lựa chọn vít me