(Tiểu luận) tiểu luận thiết bị và dụng cụ đo cơ khí

Tổng quan về thiết bị và dụng cụ đo cơ khí: a, Kích thước và cách thức kiểm tra kích thước - Để gia công một chi tiết, trước tiên ta phải có được thông tin đầy đủ kích thước và hình dạn

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

MÃ LỚP HỌC PHẦN: ME6368-1-21 (BK01)

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Vũ Toàn Thắng

Mục lục

1 Tổng quan về thiết bị và dụng cụ đo cơ khí: 3

a, Kích thước và cách thức kiểm tra kích thước 3

2 Thuật ngữ và định nghĩa 4

3 Các phương pháp đo kiểm trong cơ khí 5

a, Phương pháp đo trực tiếp: 5

b, Phương pháp đo gián tiếp: 6

c, Phương pháp đo so sánh: 6

3 Các dụng cụ đo cơ khí chính xác 7

3.1 Thước cặp 8

3.2.1 Thước cặp có du xích 9

3.2.2 Thước cặp đồng hồ 11

3.2.3 Thước cặp điện tử 12

3.2.3 Các chức năng đo của thước cặp 13

3.2.4 Nguyên tắc của Abbe 14

3.2.4 Cách sử dụng thước cặp 15

a, Cách đo 15

b, Cách đọc trị số đo 15

3.2.5 Các lỗi thường gặp khi sử dụng thước cặp 16

3.3, Thước đo chiều sâu và thước đo chiều cao 17

3.3, Dụng cụ đo Panme 18

3.3.1, Panme 18

3.3.2 Cấu tạo của Panme 18

3.3.3, Các loại thước Panme 19

3.3.3 Cách đo 23

3.3.4 Cách đọc trị số đo 23

3.3.5 Cách khắc phục lỗi trên panme 24

3.3.5 Bảo quản panme 24

3.4 Đồng hồ so 25

3.5 Căn mẫu 26

3.6 Calip giới hạn (Dưỡng đo) 28

3.6.1 Calíp trụ 29

3.6.2 Calíp hàm 29

3.6.3 Calíp ren (Dưỡng đo ren) 29

3.7 Thước căn lá đo khe hở 30

4, Kết luận 31

E, Tài liệu tham khảo 34

1 Tổng quan về thiết bị và dụng cụ đo cơ khí:

a, Kích thước và cách thức kiểm tra kích thước

- Để gia công một chi tiết, trước tiên ta phải có được thông tin đầy đủ kích thước và hình dạng hình học của chi tiết, các kích thước hình học và hình dạng chi tiết phải là thông tin có thể đo và kiểm tra được Các kích thước hình học chính xác của chi tiết được thể hiện trong bản vẽ thiết kế, bạn vẽ chế tạo Đảm bảo kích thước của chi tiết tuân thủ theo bản vẽ bằng các phương pháp kiểm tra chất lượng sản phẩm, bán sản phẩm, hay các kích thước của các nguyên công gia công Thiết bị đo kiểm các kích thước chi tiết gia công được gọi là thiết bị đo cơ khí

- Thiết bị đo cơ khí là dụng cụ dùng để đo đạc, kiểm tra các thông số chế tạo nhằm đảm bảo độ tin cậy, an toàn khi sử dụng của các chi tiết và máy móc cơ khí Hiện nay những sản phẩm này được ứng dụng rất nhiều trong thực tế, nó không chỉ giúp tiết kiệm thời gian, sức lực mà còn đem lại hiệu quả cao cho người sử dụng

- Trong quá trình kiểm tra kích thước chi tiết gia công được phần thành 3 giai đoạn chính bao gồm:

✓ Giai đoạn lấy mẫu: Từ một sản phẩm mẫu, hoặc là sản phẩm chế tạo mẫu được đo kiểm toàn bộ kích thước của chi tiết

để lấy dữ liệu phần tích, hiệu chỉnh hoặc lập bản vẽ chế tạo sản phẩm Đặc điểm của giai đoạn này thường chiếm ít thời gian và số lượng chi tiết được đo kiểm có số lượng nhỏ Do vậy giai đoạn này có nhiều cách để đo kích thước được áp dụng gồm các thiết bị đo cơ khí thông dụng cho đến các thiết bị đo tự động như máy đo kích thước 3D bằng đầu dò chạm, máy đo không tiếp xúc bằng phương pháp Laser

✓ Giai đoạn gia công: Ở giai đoạn gia công cơ (gia công cắt gọt), toàn bán sản phẩm và sản phẩm đều được kiểm tra kích thước Với việc yêu cầu kiểm tra toàn bộ (100%) kích thước của toàn bộ sản phẩm, nên số thiết bị, dụng cụ đo để kiểm tra cần số lượng nhiều, có tính ổn định cao, dễ thực hiện là yêu tiên hàng đầu Các thiết bị và dụng cụ đo kiểm trong giai đoạn này thường là các thiết bị và dụng cụ đo cơ khí thông dụng Do là bước kiểm tra nội bộ, nên các thiết bị và dụng cụ đo trong giai đoạn này chỉ cần được kiểm định định kỳ nội bộ của đơn vị gia công

✓ Giai đoạn kiểm tra xuất xưởng: Ở giai đoạn này các kích thước của sản phẩm được kiểm tra với tỷ lệ kiểm tra theo từng yêu cầu cụ thể quy trình công nghệ đặt ra Các thiết bị và dụng cụ đo kích thước trong giai đoạn này thường được

lựa chọn có kích đơn vị đo và độ chính xác cao hơn với ở giai đoạn gia công Do là bước kiểm tra xuất xưởng, nên các thiết bị và dụng cụ đo trong giai đoạn này phải được kiểm định định kỳ theo yêu cầu của các đơn vị chủ quản

2 Thuật ngữ và định nghĩa

2.1 Phép đo: việc xác định giá trị của đại lượng vật lý bằng thực nghiệm nhờ những phương tiện kỹ thuật đặc biệt

2.2 Đại lượng đo: là đại lượng vật lý mà giá trị của chúng cần xác định bằng phép đo

2.3 Phép đo trực tiếp: giá trị đại lượng đo nhận được trực tiếp từ số liệu thực nghiệm

2.4 Phép đo gián tiếp: giá trị đại lượng đo nhận được nhờ tương quan hàm số giữa đại lượng này với các đại lượng khác được xác định

2.5 Mẫu đo: phương tiện đo dùng để sao lại đại lượng vật lý có giá trị cho trước với độ chính xác cao

2.6 Chuẩn: mẫu đo có cấp chính xác cao nhất của một quốc gia Chuẩn có chức năng sao và giữ đơn vị đo; từ chuẩn người

ta sao, truyền kích thước các đơn vị tới mẫu

VD: chuẩn mét là thước mét chuẩn làm từ platinum- iridium đặt ở viện chuẩn quốc gia

2.7 Dụng cụ đo: phương tiện đo biến đổi thông tin đo lường về dạng mà người quan sát có thể nhận biết trực tiếp được 2.8 Phương pháp đo: cách thức sử dụng các nguyên lý đo và phương tiện đo để thực hiện phép đo

2.9 Đơn vị đo: Giá trị nhỏ nhất có thể đo được của thiết bị và dụng cụ đo (thước)

2.10 Độ chia nhỏ nhất: Độ dài giữa hai vạch chia liên tiếp của thiết bị và dụng cụ đo

2.11 Giới hạn đo: Giới hạn kích thước có thể đo được của thiết bị và dụng cụ đo:

2.12 Độ chính xác: Giá trị nhỏ nhất có thể đo được của thiết bị và dụng cụ đo

2.13 Du xích: Du xích chính là phần thước phụ có trên nhiều thiết bị điển hình như thước kẹp hay panme Tác dụng của du xích là giúp tăng độ chính xác của phép đo lên gấp nhiều lần

2.14 Sai số do: độ lệch của kết quả đo khỏi giá trị thực của đại lượng đo, sai số càng lớn thì độ chính xác của phép đo càng giảm và ngược lại

2.15 Giá trị thực tế: giá trị tìm được bằng thực nghiệm và có xu thế tiệm cận với giá trị thực

2.16 Sai số tuyệt đối: hiệu giữa kết quả đo với giá trị thực

2.17 Sai số tương đối: tỷ số giữa sai số tuyệt đối với giá trị thực

2.18 Sai số điểm không: sai số mà giá trị của chúng không phụ thuộc đại lượng đo

2.19 Sai số độ nhạy: sai số mà giá trị của chúng phụ thuộc đại lượng đo

2.20 Sai số hệ thống: sai số không đổi hoặc thay đổi theo một quy luật nhất định khi đo lặp đi lặp lại cùng một đại lượng 2.21 Sai số ngẫu nhiên: sai số thay đổi một cách ngẫu nhiên khi đo lặp đi lặp lại cùng một đại lượng

3 Các phương pháp đo kiểm trong cơ khí

Có rất nhiều các phương pháp để đo gia công cơ khí chính xác, dưới đây là một số cách cơ bản:

a, Phương pháp đo trực tiếp:

Đây là phương pháp mà giá trị của đại lượng đo được xác định trực tiếp theo chỉ số hoặc số đo

trên thiết bị đo Phương pháp này sẽ bao gồm:

Đo trực tiếp so sánh: Được sử dụng để xác định trị số sai lệch của kích thước so với mẫu chuẩn,

giá trị sai số sẽ xác định bằng phép cộng đại số kích thước mẫu chuẩn với trị số sai lệch đó

Đo trực tiếp tuyệt đối: Được thực hiện để đo trực tiếp kích thước cần đo và giá trị đo sẽ hiển thị

trực tiếp trên vạch hiển thị của dụng cụ đo

b, Phương pháp đo gián tiếp:

Với phương pháp này giúp người dùng xác định được kích thước gián tiếp qua kết quả đo các

đại lượng liên quan đến đại lượng đo

Phương pháp này thường được sử dụng đo các kích thước bị giới hạn không gian bằng cách

dùng các dụng cụ nhíp đo để xác định kích thước cần đo, sau đó dùng phương pháp đo trực tiếp

để đo lại kích thước mẫu của nhíp đo

c, Phương pháp đo so sánh:

Có tác dụng xác định các thông số của chi tiết thông qua dụng cụ đo độ sai khác giữa mẫu

chuẩn với kích thước vật cân đo

Ví dụ: Dùng đồng hồ so và bàn mát để kiểm tra sản phẩm so với kích thước mẫu chuẩn,

phương pháp này cho đầy đủ thông tin về kích thước hơn so với phương pháp đo bằng calip

công cơ khí được ứng

dụng rộng rãi hiện nay:

• Thước cặp: Được biết đến là dụng cụ đo đa năng được dùng để đo những kích thước ngắn (khoáng cách, chiều sâu, chiều dài, đường kính lỗ ) và giới hạn Độ chính xác của thước cặp khoáng ± (0,02 0,05) mm

• Thước lá: Vạch chia của thước lá từ 0.5 - 1 mm với độ chính xác khoáng ± 0,5mm,

• Panme: Đây là dụng cụ chuyên dùng để đo lỗ, rành, đường kính ngoài với độ chính xác gần như tuyệt đối có thể lên đến

± (0,005 0,01) mm Tuy nhiên panme chỉ có thể đo được kích thước giới hạn

• Calip: Dụng cụ này được sử dụng phổ biến để kiểm tra kích thước giới hạn của các sản phẩm

• Đồng hồ so: Được sử dụng để kiểm tra những sai số đo so với kích thước chuẩn thông qua bàn gá, bàn rà chuẩn Vì vậy

nó có thể kiểm tra trên nhiều dạng bẻ mặt khác nhau Bên cạnh đó, đồng hồ so còn có thể xác định được độ không vuông góc,

độ không song song, độ tròn, độ đồng tâm, độ đào hay độ thẳng

• Dưỡng: Chuyên dùng để kiểm tra hình dáng hoặc một kích thước

Bên cạnh các thiết bị đo truyền thống nêu trên, những năm trở lại đây, sử dụng máy đo 3D quang học để đo kiểm trở nên rất phổ biến Máy đo 3D quang học có thể đo được toàn bộ bề mặt sản phẩm với biên dạng phức tạp Máy sử dụng công nghệ ánh sáng xanh, thời gian quét nhanh, độ phân giải và chính xác cao, cho kết quả là biểu đổ màu trực quan dễ theo dõi - Máy đo 3D quang học hiện đang là một trong những giải pháp tối ưu nhất trong đo kiểm, giúp kiểm soát hiệu quả chất lượng sản phẩm

3.1 Thước cặp

Thước cặp đo được các kích thước dài như: chiều dài, chiều rộng, chiều cao, chiều sâu, đường kính Thước cặp du xích 1/10 thường được dùng để kiểm tra những kích thước chính xác thấp Thước cặp 120, 150 thường dùng kiểm tra các kích thước tương đối chính xác Thước cặp đồng hồ, thước cập hiện số có giá trị vạch chia tới 0,01 mm dùng để đo các kích thước có độ chính xác cao

Thước cặp có du xích Thước cặp đồng hồ Đo ngoài Thước cặp điện tử

Đo chiều sâu

Đo kích thước trong

3.2.1 Thước cặp có du xích

Đối với thước cặp có thước phụ, kết quả đo được đọc nhờ các vạch trên thước chính

và trên thước phụ Nguyên lý đọc thước phụ của thước cặp như sau:

Khoảng cách giữa hai vạch trên thước chính a = 1mm, Cứ n khoảng trên thước phụ

thì bằng (n -1) khoảng trên thước chính Nếu gọi khoảng cách giữa hai vạch trên thước

phụ là b thì:

a(n - 1) = b.n => a – b = a/n

Tỷ số a/n là giá trị của mỗi vạch trên thước phụ hay gọi là giá trị của thước, thường

được ghi trên thước phụ

Thước cặp 1 / 10, thước phụ chia n = 10, giá trị của thước là 0,1 mm

Thước cặp 1 / 20, thước phụ chia n = 20, giá trị của thước là 0,05 mm

Đo kích thước trong

Đo kích thước trong

Đo kích thước bao ngoài

Chấu đo trong

Chấu đo ngoài

Vít trí định vị căn lá Căn lá (chi tiết giúp cho hai hàm đo luôn song song với nhau để đảm bảo độ chính xác) Vít hãm

Vít trí định vị căn lá

Thân thước cặp

Thang đo chính

Thang đo phụ (du xích)

Bề mặt chuẩn của thước Thanh đo chiều sâu

Thước cặp 1 / 50, thước phụ chia n = 50, giá trị của thước là 0,02 mm

Thước phụ của ba loại thước cặp 1/10, 1/20 và 1/50

Kích thước đo xác định theo biểu thức sau: L = m +k(a/n)

Trong đó: L là kích thước đo được

m: số vạch của thước chính nằm phía trái vạch " 0 " của thước phụ

k: vạch của thước phụ trùng với vạch của thước chính

a/n: giá trị của thước

Ví dụ: ở trên, m là vạch số 15 trên thước chính, k là vạch thứ 16 trên thước phụ, a/n = 1/50 Vậy kích thước đo được là:

L = m +k(a/n) = 15+ 16*0.02=15,32

Để đọc nhanh chữ số thập phần thì ta quan sát vạch trùng trên tùy theo loại thước phụ và đọc số tùy theo loại thước phụ Ở

ví dụ trên, vạch ngay bên phải vạch có ghi số 4 trên thước phụ trùng với một vạch trên thước chính thì ta đọc phần thập phân là 0,40 mm Nếu vạch có khắc số 5 là vạch trùng thì kết quả phân thập phân là 0,50 mm

3.2.2 Thước cặp đồng hồ

Loại thước cặp có đồng hồ sử dụng một đồng hồ khắc vạch thay cho du xích Đối với thước cặp đồng hồ, đồng hồ sẽ cho phép đọc kết quả đo một cách dễ dàng

Độ chính xác phổ biến ở trong giải 0.05mm đến 0.01mm

Nguyên lý đọc thước cặp có đồng hồ cặp như sau:

Khoảng cách giữa hai vạch trên thước chính a = 1mm

Vạch thấy bên trái của cụm trượt trên thước chính (vị trí số 1) là m

Giá trị kim chỉ trên đồng hồ là k, n là tổng số vạch chia trên đồng hồ

Kích thước đo xác định theo biểu thức sau: L = m +k/n

Trong đó: L là kích thước đo được

Thước cặp có đồng hồ giúp người dùng thực hiện phép đo kích thước được thuận lợi hơn so với thước cặp thường

Thang đo chính Thang đo phụ

3.2.3 Thước cặp điện tử

Thước cặp điện tử là thước cặp được gắn bộ mã hóa ABSOLUTE trên thân thước cặp

Bộ mã hóa ABSOLUTE giúp cho thước đo kích thước dựa trên quá trình giải mã vị trí của cụm trượt với thang đo chính trên thân thước Với việc sử dụng công nghệ này giúp chỉ ra giá trị do của kích thước được nhanh và chính xác nhất

Đặc điểm của của bộ mã hóa ABSOLUTE giúp:

Công nghệ ABSOLUTE không yêu cầu cài đặt gốc sau khi bật nguồn và không giới hạn tốc độ phản hồi

Không xảy ra lỗi ngay cả khi người dùng di chuyển thanh trượt hoặc trục chính nhanh

Người dùng cũng không cần phải thiết lập lại điểm đo gốc khi mở máy hoặc sau khi tắt thiết bị

Thanh đo chiều sâu

Cổng kết nới với thiết bị ngoại vi

Chấu đo ngoài

Vì loại bộ mã hóa này có công suất thấp hơn so bộ mã hóa loại cảm ứng AOS (cảm biến tại chỗ nâng cao) chính bởi vậy thời lượng pin được kéo dài đến khoảng 3,5 năm (hoạt động liên tục đến 20.000 giờ)

Thước cặp có đồng hồ giúp người dùng thực hiện phép đo kích thước được thuận lợi hơn so với thước cặp đồng hồ và thước cặp thường, như giá thành của thước cao hơn

3.2.3 Các chức năng đo của thước cặp

3.2.4 Nguyên tắc của Abbe

Sai số do bề mặt đo của chấu chuyển động bị nghiêng

và không song song với bề mặt đo của chấu cố định

Nếu bề mặt đo của chấu chuyển động bị nghiêng và

không song song với bề mặt đo của chấu cố định, do tác

dụng lực quá lớn lên thanh trượt hoặc do mép bể mặt

chuẩn của thước thiếu độ thẳng, sai số đo sẽ xảy ra như

trong hình Lỗi này có thể là sai đáng kể kết quả đo do

thước cặp không tuân theo Nguyên tắc của Abbe

Do vậy để giảm sai số đo trong trường hợp này cần thao tác đo sao cho vật đo nằm gần vào phía trong của hàm đo

3.2.4 Cách sử dụng thước cặp

a, Cách đo

vị trí 0 ban đầu

với thân thước chính

b, Cách đọc trị số đo

- Khi đo xem vạch “0” của du xích ở vị trí nào của thước chính, ta đọc

được phần nguyên của kích thước ở trên thước chính

- Xem vạch nào của du xích trùng với vạch của thước chính ta đọc được

phần lẻ của kích thước ở trên du xích

Chú ý: Phải để hướng nhìn vuông góc với bề ghi giá trị của thước để

tránh sai số do hướng nhìn bị xuyên

3.2.5 Các lỗi thường gặp khi sử dụng thước cặp

a, Sai số hệ thống

Thước cặp sau một thời gian sử dụng sẽ bị cong, biến dạng mỏ đo dẫn đến sai số hệ thống Để sai số này không ảnh hưởng đến kết quả đo thì cần kiểm tra thước trước khi đo Nếu mỏ đo bị biến dạng, cong vênh thì cần đổi thước khác có chất lượng đảm bảo so với yêu cầu, trong trường hợp cần phải thực hiện phép đo mà chưa có điều kiện đổi thước thì sẽ xác định sai số do mỏ đo

vị biến dạng cong vênh như một sai số hệ thống, sai số này sẽ được đưa vào hiệu chỉnh giá trị đo

b, Thiết lập sai giá trị gốc “0” với thước đo điện tử

Lỗi này khá phổ biến, thường gặp ở những

này là do các hàm tiếp xúc với nhau nhưng không

khớp với giá trị đo trên thân thước chính, vì vậy dẫn

đến sai lệch kết quả đo

Ngoài ra, cũng có một số các nguyên nhân khác

dẫn đến lỗi thiết lập sai giá trị gốc “0” như thước cặp

điện tử không đạt tiêu chuẩn dẫn đến sai số hay tác động bởi các yếu tố bên ngoài làm ảnh hưởng đến sự liên kết của các hàm khiến giá trị đo sai

3.3, Thước đo chiều sâu và thước đo chiều cao

Thước đo chiều sâu và thước đo chiều cao cũng là loại thước có du xích, nên về cấu tạo cơ bản giống thước cặp, chỉ khác là

không có mỏ đo cố định Mỏ động của thước đo sâu là một thanh ngang Ở thước đo chiều cao, mỏ động có thể lắp được mũi đo

hoặc mũi vật dấu, thước chính được lắp cố định trên một đế gang

Cách sử dụng thước đo sâu và thước đo cao cũng tương tự như thước cặp Các loại thước đo cao hiện số cho phép đọc đến

giá trị 0,01mm