Kỹ Thuật Sửa Chữa Máy Công Cụ: Hướng Dẫn Toàn Diện

• Đề tài: Kỹ Thuật Sửa Chữa Máy Công Cụ: Hướng Dẫn Toàn Diện

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA MÁY CÔNG CỤ
• 1.1. Phục vụ kỹ thuật thiết bị
• 1.2. Các dạng công việc tham gia vào công tác phục vụ kỹ thuật
• 1.3. Phòng cơ điện của xí nghiệp có trách nhiệm thực hiện các công việc
• 1.4. Các hệ thống sửa chữa và phục vụ kỹ thuật máy công cụ
• 1.4.1. Hệ thống sửa chữa theo nhu cầu
• 1.4.2. Hệ thống sửa chữa thay thế cụm
• 1.4.3. Hệ thống sửa chữa theo tiêu chuẩn
• 1.4.4. Hệ thống sửa chữa xem xét liên hoàn
• 1.4.5. Hệ thống sửa chữa theo kế hoạch dự phòng
• 1.5. Lập biểu theo dõi tiến độ và kế hoạch sửa chữa máy

I. Tổng quan kỹ thuật sửa chữa máy công cụ và vai trò

Kỹ thuật sửa chữa máy công cụ là một lĩnh vực học thuật và thực tiễn, giữ vai trò cốt lõi trong việc duy trì và nâng cao hiệu suất của ngành công nghiệp gia công cắt gọt. Năng suất lao động, chất lượng sản phẩm và giá thành cơ khí phụ thuộc trực tiếp vào tình trạng kỹ thuật của máy cắt kim loại. Theo thời gian, các máy móc, như một vật thể vật chất, sẽ không tránh khỏi sự mài mòn và suy giảm chất lượng. Nếu không có một quy trình sửa chữa và bảo dưỡng kịp thời, các sự cố nghiêm trọng có thể xảy ra, gây gián đoạn toàn bộ quá trình sản xuất. Do đó, việc thiết lập một hệ thống phục vụ kỹ thuật và sửa chữa hợp lý là yêu cầu cấp thiết. Hệ thống này không chỉ giải quyết các hỏng hóc phát sinh mà còn tập trung vào công tác chẩn đoán phòng ngừa, đảm bảo các thông số kỹ thuật của thiết bị luôn nằm trong giới hạn cho phép. Trong bối cảnh công nghiệp hóa, số lượng và chủng loại máy cắt kim loại, đặc biệt là máy CNC, không ngừng tăng lên. Điều này đòi hỏi một đội ngũ kỹ thuật viên có chuyên môn cao về kỹ thuật sửa chữa máy công cụ để đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn của các nhà máy cơ khí.

1.1. Hệ thống phục vụ kỹ thuật và sửa chữa hợp lý

Một hệ thống phục vụ kỹ thuật hợp lý phải bao gồm các quy định và kế hoạch rõ ràng cho mọi công việc liên quan, từ nội dung, chu kỳ thực hiện đến phân công trách nhiệm. Theo tài liệu nghiên cứu, khoảng 75-80% các công việc bảo trì máy công cụ được thực hiện theo kế hoạch định trước, sau một số giờ làm việc xác định của thiết bị. Chỉ có 20-25% công việc được thực hiện theo yêu cầu đột xuất khi phát sinh hỏng hóc ngẫu nhiên. Các hệ thống sửa chữa phổ biến bao gồm: sửa chữa theo nhu cầu (hỏng đâu sửa đó), sửa chữa thay thế cụm, sửa chữa theo tiêu chuẩn và hệ thống sửa chữa theo kế hoạch dự phòng. Trong đó, hệ thống sửa chữa theo kế hoạch dự phòng được xem là ưu việt nhất, đảm bảo tính chủ động cho sản xuất, nâng cao tuổi thọ máy và tối ưu hóa chi phí.

1.2. Phân tích chi phí trong bảo trì máy công cụ

Chi phí cho hoạt động bảo dưỡng và sửa chữa máy công cụ là một khoản đầu tư đáng kể. Theo số liệu từ các quốc gia có nền công nghiệp phát triển, chi phí này có thể chiếm tới 75% giá thành xuất xưởng của một máy mới. Công nghiệp sửa chữa thường mang đặc tính của sản xuất đơn chiếc, tiêu tốn nhiều vật liệu và lao động thủ công (chiếm khoảng 80% tổng lao động). Tuy nhiên, việc đầu tư vào quy trình sửa chữa và nâng cấp máy công cụ sau một thời gian làm việc vẫn mang lại ý nghĩa kinh tế - xã hội cao, hiệu quả hơn việc thay thế hoàn toàn thiết bị trong nhiều trường hợp. Tiêu chuẩn hóa công nghệ sửa chữa sẽ giúp loại bỏ các phương pháp lạc hậu, kém hiệu quả, từ đó nâng cao chất lượng và giảm giá thành sửa chữa.

II. Thách thức trong kỹ thuật sửa chữa Nguyên nhân hỏng hóc

Việc chẩn đoán lỗi máy CNC và máy công cụ truyền thống đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên nhân gây ra hỏng hóc. Các sự cố không chỉ làm giảm độ chính xác mà còn có thể phá hủy hoàn toàn các linh kiện máy công cụ đắt tiền. Thực tế cho thấy, các hỏng hóc của máy thường xuất phát từ ba nhóm nguyên nhân chính. Việc xác định đúng nguyên nhân là bước đầu tiên và quan trọng nhất trong mọi quy trình sửa chữa, giúp đưa ra phương án khắc phục hiệu quả, tiết kiệm thời gian và chi phí. Hai trong ba nhóm nguyên nhân có thể được phòng ngừa thông qua việc tuân thủ quy định vận hành và bảo quản cẩn thận. Tuy nhiên, sự mài mòn tự nhiên của các cơ cấu là một hiện tượng không thể loại trừ hoàn toàn, mà chỉ có thể làm chậm lại bằng các giải pháp kỹ thuật và bảo trì máy công cụ định kỳ. Hiểu rõ các giai đoạn mài mòn giúp người thợ quyết định thời điểm can thiệp sửa chữa tối ưu, tránh để hỏng hóc trở nên nghiêm trọng.

2.1. Các nguyên nhân cơ bản gây sai hỏng máy công cụ

Theo tài liệu gốc, các hỏng hóc của máy công cụ chủ yếu do ba nguyên nhân chính gây ra: 1. Vi phạm quy định vận hành, bao gồm cả tình trạng quá tải của một số cơ cấu và cụm chi tiết riêng lẻ. 2. Sai lệch điều chỉnh của một số cơ cấu so với điều chỉnh ban đầu. 3. Các chi tiết bị mòn, một số cơ cấu bị hỏng hoặc mất độ chính xác yêu cầu. Nếu máy hỏng do hai nguyên nhân đầu, chúng ta có thể phòng tránh được nhờ bảo quản cẩn thận và vận hành máy đúng quy định. Riêng sự mài mòn là một hiện tượng diễn ra thường xuyên và liên tục trong quá trình làm việc. Nhiệm vụ của kỹ thuật sửa chữa máy công cụ là làm chậm quá trình mòn và phục hồi các chi tiết khi chúng đạt đến giới hạn cho phép.

2.2. Tìm hiểu 3 giai đoạn mòn của chi tiết máy

Quá trình mòn của một chi tiết máy thường trải qua ba giai đoạn. Giai đoạn đầu là 'mòn ban đầu', xuất hiện trong thời gian chạy rà của máy, vận tốc mòn phụ thuộc vào chất lượng bề mặt gia công. Giai đoạn thứ hai là 'mòn bình thường', khi vận tốc mòn giảm và máy làm việc ổn định. Giai đoạn thứ ba là 'mòn khốc liệt', vận tốc mòn tăng nhanh, xuất hiện hiện tượng rơ, va đập, tiếng ồn cao và máy mất khả năng làm việc. Việc thực hiện sửa chữa trong giai đoạn mòn bình thường sẽ tốn ít chi phí hơn. Nếu để đến giai đoạn mòn khốc liệt, công việc sửa chữa sẽ mang tính phục hồi, tiêu tốn nhiều vật tư và công sức hơn.

III. Hướng dẫn quy trình sửa chữa máy công cụ chuyên nghiệp

Một quy trình sửa chữa máy công cụ chuẩn hóa và khoa học là yếu tố quyết định đến chất lượng và hiệu quả của công tác phục hồi thiết bị. Quá trình này không chỉ là việc thay thế các bộ phận hỏng hóc mà là một tổ hợp các công việc được thực hiện theo một trình tự nghiêm ngặt, từ khâu tiếp nhận, làm sạch, tháo dỡ đến kiểm tra, phân loại, sửa chữa và lắp ráp lại. Mặc dù mỗi loại máy có những đặc điểm riêng, quy trình công nghệ chung cho các loại hình sửa chữa (sửa chữa nhỏ, vừa và đại tu) luôn có những điểm chung cốt lõi. Việc tuân thủ quy trình này giúp đảm bảo không bỏ sót các hỏng hóc tiềm ẩn, tối ưu hóa việc sử dụng linh kiện máy công cụ, và khôi phục lại các chỉ tiêu kỹ thuật của máy gần như trạng thái ban đầu. Đặc biệt, việc lập phiếu hỏng hóc chi tiết sau khi tháo và rửa sạch các bộ phận là tài liệu kỹ thuật nền tảng cho toàn bộ kế hoạch sửa chữa tiếp theo.

3.1. Quy trình tiếp nhận và tháo dỡ máy thành cụm

Trước khi đưa vào sửa chữa, máy phải được lau chùi sạch phoi và bụi bẩn, tháo cạn dầu và dung dịch trơn nguội. Quá trình tháo máy cần tuân thủ nguyên tắc tháo dần từng cụm ra khỏi máy theo một trình tự định trước. Từ cụm máy vừa tháo, lại tiếp tục tháo rời thành từng chi tiết. Việc lập sơ đồ tháo lắp cho từng cụm riêng biệt là rất cần thiết để tránh nhầm lẫn. Các chi tiết khó tháo như bánh răng, khớp nối được lắp chặt có độ dôi, nếu không thật sự cần thiết thì không nên tháo ra để bảo toàn độ chính xác của mối ghép ban đầu. Đây là bước quan trọng để chuẩn bị cho việc chẩn đoán lỗi máy CNC và máy cơ một cách chính xác.

3.2. Phương pháp kiểm tra và lập phiếu các hỏng hóc

Sau khi tháo và rửa sạch chi tiết, công đoạn kiểm tra và phân loại bắt đầu. Các chi tiết được phân thành ba nhóm: còn sử dụng được, cần sửa chữa phục hồi, và hỏng cần thay thế. Việc đánh giá hỏng hóc đòi hỏi kỹ năng xác định giá trị mòn giới hạn. Ví dụ, băng máy được coi là mòn giới hạn nếu giá trị mòn đạt 0.1-0.2mm/1000mm chiều dài đối với máy chính xác trung bình. 'Phiếu sửa chữa hỏng hóc' là tài liệu kỹ thuật và kế toán cơ sở, liệt kê tỉ mỉ các hỏng hóc của máy và từng chi tiết, là cơ sở để lập kế hoạch sửa chữa và kiểm tra nghiệm thu sau này.

3.3. Công đoạn lắp ráp chạy rà và thử nghiệm máy

Sau khi các chi tiết đã được sửa chữa hoặc thay mới, quá trình lắp ráp được tiến hành ngược lại với quá trình tháo dỡ. Các cụm được lắp hoàn chỉnh trước, sau đó tiến hành thử nghiệm cụm, sơn lót rồi mới lắp vào máy tổng thể. Máy sau khi lắp ráp hoàn chỉnh phải được chạy rà và thử nghiệm. Quá trình chạy rà giúp các bề mặt ma sát mới làm quen và ổn định. Thử nghiệm máy bao gồm chạy không tải và có tải để kiểm tra lại toàn bộ chức năng, độ chính xác và độ cứng vững của máy trước khi bàn giao đưa vào sản xuất, đảm bảo các tiêu chuẩn về an toàn lao động cơ khí.

IV. Kỹ thuật sửa chữa các cụm chi tiết máy công cụ chính

Việc sửa chữa các chi tiết và cụm chi tiết riêng lẻ là trọng tâm của kỹ thuật sửa chữa máy công cụ. Mỗi bộ phận có những dạng hỏng hóc đặc thù và đòi hỏi phương pháp phục hồi khác nhau. Từ các mối ghép ren đơn giản đến các cụm phức tạp như trục chính, ổ trục, hay bộ truyền động, tất cả đều cần được xử lý một cách cẩn thận để khôi phục chức năng và độ chính xác. Đối với các chi tiết tiêu chuẩn như bu lông, đai ốc, chúng thường được thay mới khi hỏng. Tuy nhiên, với các chi tiết lớn, phức tạp và đắt tiền như thân máy, trục chính, trục vít me, phương án phục hồi bằng các biện pháp như hàn đắp, mạ kim loại, lắp bạc sửa chữa hay gia công lại theo kích thước sửa chữa thường được ưu tiên. Việc lựa chọn phương pháp phụ thuộc vào mức độ hư hỏng, vật liệu chi tiết và yêu cầu kỹ thuật sau khi phục hồi.

4.1. Phục hồi ngõng trục trục chính và trục truyền

Trục chính là một trong những chi tiết quan trọng và đắt tiền nhất. Hỏng hóc thường xảy ra ở các bề mặt công tác như ngõng lắp ổ trục, lỗ côn, ren. Nếu ngõng trục mòn ít (dưới 0.02mm), có thể nghiền phục hồi. Nếu mòn nhiều hơn, phải mài lại tới kích thước sửa chữa và thay bạc lót mới. Với độ mòn lớn, các phương pháp như mạ crôm, phun kim loại hoặc hàn hồ quang rung được sử dụng trước khi gia công cơ lại về kích thước ban đầu. Lỗ côn bị mòn nhiều có thể được phục hồi bằng cách ép bạc sửa chữa, đảm bảo độ đồng tâm với đường tâm trục chính.

4.2. Bảo dưỡng và thay thế ổ trượt ổ lăn vòng bi

Ổ lăn (vòng bi) khi hư hỏng thường được thay thế mới vì việc sửa chữa không kinh tế. Tuy nhiên, để nâng cao tuổi thọ, cần thường xuyên xem xét, điều chỉnh khe hở. Ổ trượt, ngược lại, có thể sửa chữa. Với ổ nguyên, nếu mòn ít có thể chồn để thu nhỏ lỗ, mòn nhiều thì tiện doa lại và phục hồi trục theo. Với ổ ghép hai nửa, có thể điều chỉnh khe hở bằng căn đệm hoặc cạo sửa bề mặt máng lót. Khi máng lót mòn nhiều, có thể tráng lại lớp hợp kim babit mới. Việc bảo dưỡng và thay thế vòng bi trục chính là một phần quan trọng của quy trình.

4.3. Sửa chữa bộ truyền trục vít me và bánh răng

Hỏng hóc chủ yếu của trục vít me là mòn ren. Khi ren mòn ít, có thể sửa bằng đá mài hoặc dao tiện. Khi mòn nhiều, có thể cắt ren lại theo kích thước sửa chữa và thay đai ốc mới. Đối với bộ truyền bánh răng, các hỏng hóc phổ biến là mòn, gãy hoặc tróc rỗ bề mặt răng. Nếu mòn ít, có thể hàn đắp. Nếu bánh răng làm việc một chiều, có thể đảo chiều bánh răng để tận dụng mặt răng chưa mòn. Khi răng bị gãy, có thể cấy răng mới (với bánh răng mô-đun lớn) hoặc hàn đắp. Nếu hư hỏng nặng, phương án tối ưu là thay mới cả cặp bánh răng.

V. Áp dụng kỹ thuật sửa chữa vào máy công cụ CNC hiện đại

Các máy điều khiển theo chương trình số (CNC) có yêu cầu cao hơn về độ cứng vững, độ tin cậy và độ chính xác so với máy công cụ truyền thống. Kỹ thuật sửa chữa máy công cụ CNC đòi hỏi sự hiểu biết về cả cơ khí chính xác, điện-điện tử và hệ thống điều khiển. Các bộ phận như bộ truyền vitme bi, dẫn hướng lăn, hệ thống điều khiển CNC và các cảm biến liên hệ ngược là những thành phần đặc thù. Việc bảo dưỡng máy CNC phải được thực hiện một cách nghiêm ngặt và thường xuyên. Phục vụ kỹ thuật bao gồm các công việc hàng ngày do người vận hành thực hiện và phục vụ kỹ thuật theo kế hoạch định kỳ (ví dụ sau 335 giờ hoặc 1000 giờ làm việc) do đội ngũ chuyên trách đảm nhiệm. Mục tiêu là dự báo trước hỏng hóc, điều chỉnh các sai lệch và thay thế kịp thời các chi tiết có dấu hiệu mài mòn để đảm bảo máy luôn hoạt động với độ chính xác cao nhất.

5.1. Đặc điểm cấu trúc riêng của máy điều khiển số CNC

Máy CNC có những đặc điểm kết cấu riêng biệt. Các bộ truyền vít me thông thường được thay thế bằng bộ truyền vít me-đai ốc bi có độ cứng vững cao, loại bỏ khe hở và chuyển động êm. Các dẫn động chạy dao thường sử dụng động cơ servo và bộ truyền bánh răng không có khe hở. Cụm trục chính được chế tạo với độ cứng vững cao hơn, thường tích hợp hệ thống kẹp và tháo kẹp dụng cụ tự động. Độ chính xác cao của máy CNC đạt được nhờ sử dụng hệ thống đo lường thông qua các cảm biến liên hệ ngược có độ phân giải cao. Những đặc điểm này đòi hỏi các phương pháp sửa chữa và hiệu chuẩn máy công cụ chuyên biệt.

5.2. Phục vụ kỹ thuật theo kế hoạch cho máy CNC

Phục vụ kỹ thuật theo kế hoạch cho máy CNC là một quy trình sửa chữa phòng ngừa. Nó bao gồm việc kiểm tra và điều chỉnh các tấm chêm côn, loại bỏ khe hở trong bộ truyền vít me bi và hộp số, kiểm tra độ êm chuyển động, và kiểm tra độ tin cậy của các cảm biến. Về phần điện và hệ thống điều khiển số, quy trình bao gồm việc làm sạch bụi bẩn trên tủ điện, kiểm tra các tiếp điểm, đo kiểm tra điện áp và tín hiệu. Việc phát hiện sớm và thay thế các linh kiện điện tử có dấu hiệu suy giảm chất lượng giúp ngăn ngừa các sự cố dừng máy đột ngột. Đây là một phần không thể thiếu trong bảo dưỡng máy phay CNC và sửa chữa máy tiện CNC.

VI. Kết luận Tầm quan trọng của kỹ thuật sửa chữa dự phòng

Từ những phân tích trên, có thể khẳng định rằng một chiến lược kỹ thuật sửa chữa máy công cụ hiệu quả không chỉ dừng lại ở việc khắc phục sự cố. Nó phải là một hệ thống toàn diện, kết hợp giữa việc sửa chữa khi có hỏng hóc và, quan trọng hơn, là công tác bảo trì máy công cụ theo kế hoạch dự phòng. Việc áp dụng một hệ thống sửa chữa phòng ngừa giúp tối đa hóa tuổi thọ của thiết bị, giảm thiểu thời gian dừng máy không kế hoạch, và duy trì chất lượng sản phẩm ở mức ổn định. Trong bối cảnh công nghệ không ngừng phát triển, việc sửa chữa không chỉ là phục hồi mà còn là cơ hội để nâng cấp máy công cụ, tích hợp các công nghệ mới để cải thiện hiệu suất, đáp ứng các yêu cầu sản xuất ngày càng khắt khe. Do đó, đầu tư vào con người và công nghệ sửa chữa là một khoản đầu tư chiến lược cho sự phát triển bền vững của mọi doanh nghiệp cơ khí.

6.1. Ưu điểm của hệ thống sửa chữa theo kế hoạch dự phòng

Hệ thống sửa chữa theo kế hoạch dự phòng, như được phân tích trong tài liệu, khắc phục được nhược điểm của các hệ thống khác. Ưu điểm cơ bản của hệ thống này là đảm bảo được tính chủ động của kế hoạch sản xuất và sửa chữa máy. Quá trình sửa chữa được thực hiện triệt để, do đó tuổi thọ của máy được nâng cao. Các công việc sửa chữa được sắp xếp nối tiếp nhau một cách hợp lý, giúp tiết kiệm chi phí và đạt hiệu quả kỹ thuật cao. Mặc dù việc lập kế hoạch đòi hỏi nhiều công sức, nhưng lợi ích lâu dài về độ tin cậy và hiệu suất vận hành là không thể phủ nhận.

6.2. Xu hướng nâng cấp và hiện đại hóa máy công cụ

Với sự phát triển nhanh của khoa học kỹ thuật, việc sửa chữa phục hồi đôi khi không hiệu quả bằng thay mới. Tuy nhiên, trong đa số trường hợp, việc sửa chữa lớn kết hợp với nâng cấp và hiện đại hóa máy công cụ sau một thời gian làm việc vẫn có nhu cầu rất lớn và mang lại ý nghĩa kinh tế cao. Kế hoạch cải tiến máy thường được xây dựng song song với kế hoạch sửa chữa và thực hiện trong khi đại tu. Đây là xu hướng tất yếu giúp các doanh nghiệp tận dụng tối đa tài sản hiện có, đồng thời nâng cao năng lực cạnh tranh bằng cách cải tiến công nghệ trên các thiết bị cũ.