Vít me biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động thẳng: mỗi vòng quay của trục vít đẩy đai ốc đi đúng một khoảng bằng bước ren. Thanh ren thường mua ở tiệm kim khí thì rẻ nhưng hay cong, rơ và mòn nhanh. Vít me ren thang và vít me bi được làm thẳng hơn, chính xác hơn, và bền hơn nhiều cho máy cần định vị.
Chào bạn, đây là Nhà Chế Tạo. Con ê tô, cái kích nâng xe, bàn trượt máy tiện, trục nâng của máy in 3D, đều dùng một nguyên lý cổ xưa: con vít. Tập này mình kể về các loại trục vít dùng trong máy, và vì sao cây thanh ren rẻ tiền thường là nguồn cơn của máy rung, máy sai.
Nguyên lý: một vòng quay, một bước ren
Bước ren là khoảng cách giữa hai đỉnh ren liền nhau. Với vít một đầu mối, mỗi vòng quay đai ốc tiến đúng một bước. Vít nhiều đầu mối thì mỗi vòng tiến nhiều hơn, gọi là bước tiến, bằng bước ren nhân số đầu mối.
Bước tiến nhỏ cho lực đẩy lớn và độ phân giải mịn, nhưng chậm. Bước tiến lớn cho tốc độ cao nhưng lực đẩy nhỏ hơn và cần động cơ khoẻ hơn.
Vít me ren thang loại phổ biến trên máy in 3D có bước tiến tám milimét mỗi vòng, do có nhiều đầu mối. Nó đủ nhanh cho trục nâng mà vẫn giữ được vị trí khi mất điện, vì ma sát ren không cho nó tự trôi.
Tính chất tự hãm đó rất quý: ê tô, kích, bàn nâng không tự tụt xuống. Vít me bi thì ngược lại, ma sát rất thấp nên có thể bị tải đẩy quay ngược, cần phanh hoặc giữ bằng động cơ.
Thanh ren thường: rẻ nhưng không phải để định vị
Thanh ren mạ kẽm bán theo mét được làm để siết đai ốc, treo trần, không phải để làm trục truyền động. Nó thường không thẳng, ren cán thô, đường kính không đều.
Khi dùng làm trục vít, một thanh cong sẽ đẩy đai ốc lắc qua lại theo mỗi vòng quay. Trên máy in 3D, đó là những vân sóng đều đặn trên thành chi tiết. Trên bàn trượt, đó là rung và sai lệch.
Ren thanh thường có dạng tam giác, ma sát lớn, mòn nhanh khi quay liên tục với đai ốc thép thường.
Thanh ren vẫn có chỗ dùng tốt: cơ cấu chỉnh tay ít khi quay, chân chỉnh độ cao, kẹp. Nhưng cho trục chuyển động liên tục cần chính xác, hãy mua vít me thật.
Vít me ren thang và vít me bi
Vít me ren thang có biên dạng ren hình thang, được làm thẳng và đều hơn, chạy với đai ốc đồng hoặc nhựa kỹ thuật. Ma sát vừa phải, giá phải chăng, là lựa chọn phổ biến cho máy nhỏ.
Vít me bi thay ma sát trượt bằng ma sát lăn: những viên bi chạy vòng trong rãnh giữa trục và đai ốc. Ma sát rất thấp, hiệu suất cao, chính xác, gần như không rơ khi được nén trước. Đó là lý do máy CNC công nghiệp dùng vít me bi.
Vít me bi đắt hơn, cần sạch sẽ vì bụi bẩn lọt vào làm kẹt bi, và cần giữ đai ốc không bị tháo ra khỏi trục sai cách, vì bi sẽ rơi ra.
Chọn loại nào tuỳ độ chính xác, tốc độ, tải và ngân sách. Máy in 3D và máy khắc gỗ nhỏ sống tốt với ren thang. Máy phay kim loại nghiêm túc nên dùng vít me bi.
Độ rơ và cách chống
Độ rơ là khoảng hở giữa ren trục và ren đai ốc. Khi đổi chiều quay, trục phải quay một chút trước khi đai ốc bắt đầu di chuyển theo chiều mới. Khoảng chết này làm lỗ tròn thành bầu dục, cạnh thẳng thành bậc.
Đai ốc chống rơ dùng hai nửa đai ốc bị lò xo đẩy ngược nhau, luôn ép vào hai sườn ren. Khi đổi chiều, không có khoảng hở để chạy không.
Độ rơ không chỉ ở đai ốc. Khớp nối giữa trục động cơ và trục vít, ổ đỡ hai đầu trục vít, cũng có thể có rơ. Kiểm từng chỗ bằng cách giữ đai ốc và xoay trục qua lại, cảm nhận khoảng lỏng.
Một số bộ điều khiển cho phép bù rơ bằng phần mềm, cộng thêm vài bước khi đổi chiều. Đó là cách vá tạm; sửa cơ khí vẫn tốt hơn.
Lắp vít me: gối đỡ, khớp nối và bôi trơn
Trục vít cần được đỡ đúng cách. Thường một đầu dùng ổ đỡ cố định chịu lực dọc trục, đầu kia dùng ổ đỡ tự do để trục có thể giãn nở theo nhiệt. Cố định chặt cả hai đầu có thể làm trục bị cong khi nóng.
Khớp nối giữa động cơ và trục vít nên là loại mềm, bù được sai lệch nhỏ về đồng tâm. Nối cứng một trục động cơ hơi lệch với trục vít sẽ làm trục lắc và ổ bi mau hỏng.
Đai ốc gắn lên bàn trượt cũng nên có chút khả năng tự lựa, nếu không bất kỳ sai lệch song song nào giữa trục vít và ray dẫn hướng sẽ làm bó kẹt ở hai đầu hành trình.
Bôi trơn theo khuyến nghị của nhà sản xuất: ren thang với đai ốc đồng thường dùng mỡ, đai ốc nhựa có khi chạy khô hoặc dùng mỡ nhẹ. Mỡ quá đặc trên máy nhiều bụi gỗ sẽ thành bột mài.
Câu hỏi thường gặp
Vít me bị cong có nắn lại được không?
Vít me cong nhẹ đôi khi nắn được bằng máy ép và đồng hồ so, nhưng khó đạt lại độ chính xác ban đầu. Với vít me giá rẻ, thay mới thường hợp lý hơn. Cong nặng thì bắt buộc thay.
Tại sao trục Z máy in 3D bị vân sóng đều?
Thường do trục vít cong, khớp nối lệch tâm, hoặc đai ốc gắn cứng không tự lựa. Kiểm tra độ thẳng trục vít bằng cách lăn trên mặt phẳng, và dùng khớp nối mềm.
Vít me bi có tự trôi khi mất điện không?
Có thể, vì ma sát rất thấp, nhất là trục đứng mang tải. Máy dùng vít me bi cho trục đứng thường có phanh động cơ hoặc đối trọng. Ren thang thì thường tự hãm.
Vít me cần bảo dưỡng thế nào?
Giữ sạch bụi, bôi trơn định kỳ theo khuyến nghị, và kiểm tra độ rơ. Dùng nắp che hoặc ống xếp nếu máy làm việc nhiều bụi. Lau sạch mỡ cũ lẫn bụi trước khi bôi mỡ mới.
Tính tốc độ di chuyển từ tốc độ động cơ thế nào?
Tốc độ di chuyển bằng số vòng quay mỗi phút nhân với bước tiến của vít me. Ví dụ vít có bước tiến tám milimét, quay sáu mươi vòng mỗi phút thì đai ốc đi bốn trăm tám mươi milimét mỗi phút.
