Trục Vitme Bi Và Những Điều Cần Biết

Những ứng dụng của Vitme bi

Khách hàng đang chuyển sang sử dụng vitme bi vì chúng cung cấp khả năng kiểm soát cùng với độ ma sát thấp. Một trong số ngành công nghiệp sử dụng  cụm vitme bi  bao gồm những ngành: bán dẫn, robot, sản xuất, chế tạo ô tô, hàng không vũ trụ, quân sự và quốc phòng, năng lượng hạt nhân và cơ điện tử.

Vít-me bi được sử dụng cho một loạt các ứng dụng trong các ngành này và các ngành khác. Ví dụ, trong robot, trong thiết bị lắp ráp chính xác, trong máy công cụ, trong động cơ lái trợ lực ô tô và trong tên lửa và máy bay để di chuyển bề mặt điều khiển (đặc biệt là hệ thống bay bằng điện (FBW)).

Ngoài ra, khá phổ biến, vít bi tham gia các bộ phận chuyển động tuyến tính khác. Chẳng hạn như toa xe, bộ phận truyền động, đường trượt tuyến tính và bộ truyền động tuyến tính, để tạo ra một hệ thống chuyển động trơn tru, chính xác và hoàn chỉnh.

                             Hình ảnh một vài ứng dụng của vít-me bi trong công nghiệp 

Sơ lược về lịch sử của vitme bi

Vitme bi ra đời vào cuối những năm 1800. Trước khi chúng được phát minh, người ta đã tạo ra chuyển động tải mà họ yêu cầu bằng cách sử dụng vít-me dẫn , là những cụm vít-me và đai ốc bao gồm trục vít có ren và đai ốc. Mặt khác, vít bi có ổ bi được tích hợp vào đai ốc. Đai ốc của vít-me bi, được gọi là đai ốc bi, giúp giảm ma sát và nâng cao hiệu quả.

Hình ảnh về vít-me dẫn

Các kỹ sư đầu tiên đã phát triển vitme bi để tạo điều kiện cho việc nạp tải chuyển động thẳng trong máy ép. Chúng hoạt động tốt, nhưng không có thiết kế tiêu chuẩn. Vô số nhà phát minh trên khắp thế giới đã đăng ký bằng sáng chế trục vít-me bi trong suốt cuối những năm 1800 và đầu những năm 1900.

Ví dụ, vào năm 1874, một người Mỹ tên là CW Crenshaw đã nộp bằng sáng chế cho thiết kế cơ chế “crew-press“(máy ép vít-me) của mình. Hồ sơ về các bằng sáng chế cho các cơ cấu trục vít bi tương tự có thể được tìm thấy ở Đức (1879) và Anh (1909), để kể tên một số.

Hình ảnh về cấu tạo của vít-me bi

Mặc dù nhận được sự quan tâm rộng rãi từ các kỹ sư, vitme bi  vẫn chưa được chứng minh là hữu ích cho đến khoảng Thế chiến thứ hai. Ví dụ, trong Thế chiến II, các nhà sản xuất lần đầu tiên bắt đầu lắp đặt vít-me bi vào máy bay.

Khoảng một thập kỷ sau khi chiến tranh kết thúc, vào năm 1955, General Motors bắt đầu lắp đặt vít-me bi vào ô tô để hỗ trợ việc đánh lái cho bánh trước. Sau đó, trong suốt những năm 1960, các nhà sản xuất bắt đầu sử dụng các loại tiền thân của máy tính điều khiển số (CNC), máy móc điều khiển số (NC); để làm cho chúng hoạt động trơn tru, họ đã sử dụng trục vít-me bi làm thành phần cấp tải.

                              Hình ảnh vít-me bi được sử dụng trong máy CNC

Ngày nay, kể từ khi công nghệ phát triển, các nhà thiết kế trục vitme bi  đã có thể sản xuất các thiết bị ngày càng chính xác. Với sự trợ giúp của quy trình tạo hình vít chính xác (PSF), họ đã giảm việc sản xuất các sản phẩm kém chất lượng, chẳng hạn như vít-me bi bị lệch.

Với công nghệ hiện nay, chúng cũng có thể cắt và mài vật liệu tốt hơn, dẫn đến ren vít-me bi chính xác và nhất quán hơn. Các ren và rãnh càng tốt, các ổ bi có thể hoạt động trơn tru và nhanh hơn.

Ngoài ra, với sự trợ giúp của máy tính và  sự giám sát của người vận hành, đai ốc bi và bộ phận vận chuyển của bộ phận lắp ráp có thể được kiểm soát chặt chẽ hơn nhiều, dẫn đến ít trục trặc hơn, chuyển động ngắn gọn hơn và vận hành êm hơn. Thời gian trôi qua, chúng ta chỉ có thể mong đợi những chiếc vít me bi hoạt động ngày càng tốt hơn.

                                      Hình ảnh về việc chế tạo thanh vít-me bi

Vật liệu sử dụng cho vitme bi

Vít-me bi được làm từ nhựa, kim loại hoặc cả hai. Trục của vít-me bi luôn được gia công từ thép hoặc thép không gỉ, nhưng đai ốc bi có thể được làm từ nhựa hoặc kim loại, tùy thuộc vào ứng dụng.

Những cân nhắc và tùy chỉnh của nhà sản xuất cho sự thiết kế vitme bi

Khi thiết kế vitme bi  và cụm vitme bi , các nhà sản xuất nghĩ đến các yếu tố như loại tải (tải trọng tĩnh so với tải trọng động), trọng lượng tải, tốc độ tới hạn yêu cầu (tốc độ kích hoạt tần số tự nhiên của vít), kiểu lắp đặt, môi trường (khả năng tiếp xúc bụi bẩn, bụi và các chất gây ô nhiễm khác), nhiệt độ, tần suất sử dụng và độ chính xác cần thiết.

Dựa trên những điều kiện này, các nhà sản xuất đưa ra các lựa chọn về vật liệu, hình dạng đai ốc bi (đai ốc tròn, đai ốc mặt bích hoặc đai ốc tùy chỉnh), lớp phủ bảo vệ, bôi trơn, kích thước đai ốc bi (đường kính vòng tròn bi), đường kính trục vít (đường kính gốc, rãnh, chì, v.v. .), hướng tải của vít và kiểu lắp.

Trong quá trình thiết kế, các nhà sản xuất quyết định có tạo cho bạn một hệ thống vít me bi tải trước hay không. Tải trước là một kiểu định vị giúp cho việc lắp ráp trở nên cứng cáp hơn. Nó làm được như vậy bằng cách loại bỏ khe hở giữa đai ốc bi và vít-me bi. 

Hình ảnh về vít-me bi có sử dụng tải trước

Ngoài cấu hình tiêu chuẩn, người mua có thể yêu cầu vít-me bi được làm với cấu hình tùy chỉnh. Vít-me bi tùy chỉnh cung cấp cho khách hàng sự đảm bảo rằng họ sẽ không gặp vấn đề gì về năng suất hoặc khả năng tương thích. Các tùy chỉnh phổ biến bao gồm tùy chỉnh đường kính bi , tùy chỉnh đường kính vít-me, chuyển đổi sang hệ mét (chủ yếu để sử dụng bên ngoài Hoa Kỳ), đai ốc bi đơn hoặc đôi, tùy chỉnh đầu vít và tùy chỉnh cho thiết kế đai ốc.

Cấu tạo của vitme bi

vitme bi có 2 mảnh: trục vít và đai ốc bi. Đai ốc bi chạy lên xuống các rãnh xoắn của trục vít-me trên ổ bi. Để làm việc, ren của đai ốc và ren của vít phải khớp với nhau. Cùng với nhau, đai ốc và vít ren được gọi là cụm vít-me bi; chuyển động của chúng công suất mô-men xoắn và lực đẩy.

Lưu ý rằng đai ốc là một quả bóng không tiếp xúc; nó hoạt động mà không cần chạm vào trục vít. Chi tiết hơn, chuyển động này bắt đầu với các ổ bi lăn trong rãnh của ren, đồng thời tạo ra chuyển động trơn và ma sát lăn. Tiếp theo, các ổ bi gặp phải một bộ phận làm lệch hướng, được đặt bên trong hệ thống quay trở lại của đai ốc, hệ thống này sẽ chuyển hướng chúng đến đầu đối diện của đai ốc. Do đó, các quả bóng liên tục tuần hoàn.

Hình ảnh về cấu tạo của 1 vít-me bi

Phân loại vitme bi

Để đáp ứng nhiều loại khác nhau, vít-me bi được chia ra thành nhiều loại.

Vít-me bi loại nhỏ

Được sử dụng phổ biến trong laser, thiết bị đo lường, chất bán dẫn, dụng cụ y tế và các thiết bị nhỏ khác yêu cầu chuyển động tuyến tính trơn tru và chính xác.

Hình ảnh về vít-me bi loại nhỏ

Vitme bi cán răng

Được đặt tên như vậy bởi vì, bắt đầu là phôi kim loại trống, chúng được hình thành thông qua cán vít nguội. Các vít-me bi cán nguội này mang lại lợi thế về độ chính xác vị trí khoảng vài phần nghìn inch trên mỗi foot.

Hình ảnh về vít-me bi cuộn

Vitme bi răng mài

Có độ chính xác cực cao, được thực hiện theo ba bước: gia công đến hình dạng thô, làm cứng vỏ và mài. Quá trình mài này diễn ra trên các máy kéo sợi nhanh được phủ bằng vật liệu mài mòn. Việc xử lý này mang lại cho các vít-me bi răng mài hoàn thiện khả năng chịu được nhiệt độ mà thường làm biến dạng hình dạng và giảm hiệu quả của chúng. Vít-me bi răng mài tốt nhất cho các ứng dụng không chỉ đòi hỏi độ chính xác cao mà còn phải có độ cứng cao.

                                   Hình ảnh vít-me bi răng mài

Vitme bi chính xác cao

Chỉ đơn giản là một loại vít-me bi có độ chính xác đặc biệt cao.

Vitme bi dẫn

Mặc dù không phải là vít-me bi về mặt kỹ thuật, đôi khi được phân loại như vậy. Điều này là do vít-me dẫn chuyển đổi chuyển động quay/ chuyển động quay thành chuyển động thẳng. Vít chì được tạo thành từ trục vít có ren và đai ốc tạo ra ma sát thông qua việc trượt, chứ không phải thông qua lăn.

Bởi vì chúng chỉ dựa vào hoạt động trượt, cụm trục vít-me dẫn có mức hiệu quả tương đối thấp, nằm trong khoảng từ 25% đến 75%. Thông thường, vít-me dẫn được chế tạo với thiết kế vít acme hoặc thiết kế vít-me dẫn hình thang, cả hai đều có hình dạng và kiểu ren riêng biệt.

Ưu điểm của vitme bi

Đầu tiên, chúng phục vụ các ứng dụng của mình với mức hiệu suất lên đến xấp xỉ 90%, đây là mức hiệu quả cao hơn nhiều so với mức hiệu suất của vít-me dẫn. Đồng thời, chúng duy trì mức tiêu thụ năng lượng thấp.

Chúng cũng cung cấp dung sai thấp, khả năng chịu được tải trọng lực đẩy cao và mức độ ma sát thấp. Ngoài ra, chúng có thể chạy ở nhiệt độ thấp, giúp hệ thống hoạt động lâu hơn. Bởi vì chúng rất hiệu quả và bền nê chúng là một khoản đầu tư hiệu quả về chi phí. 

                     Hình ảnh về vít-me bi được sử dụng trong máy móc của nhà máy

Bảo dưỡng vít-me bi

Một trục vít bi được bảo dưỡng tốt, được bôi trơn đúng cách và không bị cản trở như bụi, sẽ chứng tỏ bản thân nó là một thành phần không thể thiếu trong nhiều hoạt động. Vì vậy, bạn cần thiết lập một lịch trình dọn dẹp thường xuyên. Để tìm ra loại chất bôi trơn tốt nhất cho cụm vít-me bi của bạn, bạn cần nói chuyện với nhà cung cấp của bạn.

Để củng cố cụm vít-me bi của bạn, hãy xem xét về tải trước của nó. Các cụm có tải trước cứng hơn, điều này giúp ích cho một số hệ thống. Nếu bạn không chắc chắn về tải trước, hãy nói chuyện với nhà cung cấp của bạn.

Ngoài ra, kiểm tra thành phần đai ốc bi để đảm bảo rằng nó nằm thẳng hàng. Nếu không, vitme bi  của bạn có thể bị hư hại đáng kể. Tiếp theo, chúng tôi cũng khuyên bạn nên để các vít-me bi của bạn trong bao bì của chúng cho đến khi bạn sẵn sàng lắp đặt chúng. Vì bất kỳ bụi nào bám vào chúng có thể ảnh hưởng bất lợi đến hiệu suất của chúng. Tương tự như vậy, nếu bạn có kế hoạch bảo quản vít-me bi của mình trong một thời gian dài, bạn cần phải xoay chúng vài tháng một lần để dầu trên chúng được phân bổ đều.

  Hình ảnh kỹ thuật viên đang tra dầu cho vít-me bi

Tiêu chuẩn về vitme bi

Các tiêu chuẩn mà vít-me bi của bạn phải tuân theo tùy thuộc vào ngành công nghiệp, ứng dụng và máy móc của bạn, môi trường bạn đang làm việc và vị trí của bạn. Một số tiêu chuẩn rất phổ biến về độ chính xác, kích thước vít-me bi và dung sai tải bao gồm các tiêu chuẩn do ISO (Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế) đưa ra và các tiêu chuẩn quốc gia tương đương.

* Ví dụ: bao gồm DIN (Deutsches Institut für Normung – Viện tiêu chuẩn hóa Đức), BSI (Viện tiêu chuẩn Anh), JIS (Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản), ANSI (Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa Kỳ), SCC (Hội đồng tiêu chuẩn Canada),…

Trên đây là những kiến thức thú vị về vitme bi được cấu tạo, ứng dụng trong nghiệp. Qua đây, B2bmart.vn đã giúp bạn hiểu thêm về một chi tiết cơ khí mới được sử dụng rộng rãi là vít-me bi.