Kỹ thuật đo lường, kiểm tra trong chế tạo cơ khí sách được dùng làm giáo trình cho sinh viên đại học và cao đẳng kỹ thuật nguyễn tiến thọ, nguyễn thị xuân bảy

Phương pháp do các thông số chỉ tiêu chất lượng chính của chi tiết 42 2.6.2.. Trong quy trình công nghệ tạo ra một sản phâm với các chỉ tiêu kỹ thuật qui định, bắt buộc phải bố trí các n

PGS TS NGUYỄN TIẾN THỌ GVC NGUYỄN THỊ XUÂN BẢY THS NGUYỄN THỊ CAM t ú

TRONG

CHẾ TẠO Cơ KHÍ

(Sách được dùng làm giáo trình cho sinh viên

đại học và cao đẳng kỹ thuật)

(In lần thứ 3, có bổ sung và sửa chừa)

C h i u t r á c h n h i ê m x u ấ t b ả n • • PGS.TS TÔ ĐĂNG HẢI

MỤC LỤC

Trang

Chương 1 CÁC KHÁI NIỆM VÀ NGUYÊN TẮC c ơ BẢN 9

TRONG ĐO LƯỜNG

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP ĐO CÁC THÔNG s ố HÌNH HỌC VÀ 18

CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CỦA CHI TIẾT c ơ KHÍ

2.2 Phương pháp đo kích thước góc 25

2.3.3 Phương pháp đo lỗ bằng phương tiện đo khí nén 35

2.6 Phương pháp do các thông số chỉ tiêu chất lượng chính của chi tiết 42

2.6.2 Phương pháp đo thông số sai số vị trí tương đối 55

632.6.2.4 Đo độ đồng trục và độ dao hướng tâm

2.8.1 Phương phấp kiểm tra tống hợp kiểu ăn khớp một bên 802.8.2 Phương pháp kiểm tra tống hợp kiểu ăn khớp khít 85

2.8.4 Phương pháp đo sai lệch giới hạn bước pháp cơ sở 912.8.5 Phương pháp đo sai lệch khoảng pháp tuyến chung 91

Chương 3 LÝ THUYẾT SAI s ố - PHƯƠNG PHÁP XỬLÝ 101

KẾT ỌUẢ ĐO THỰC NGHIỆM

3.2 Sai số ngẫu nhiên - Phương pháp tính các thông số đặc trưng 1023.3 Sai số hệ thống - Phương pháp khử sai số hộ thống I 17

1263.5 Xử lý kết quả do gián tiếp

3.6.1 Khi đo trực tiếp các đại lượng trong cùng điều kiện do 1343.6.2 Khi đo trực tiếp các đại lượng không cùng điều kiện đo 1393.6.3 Xác định số lần đo cần thiết theo độ chính xác và độ tin cậy 141yêu cầu

3.7.2 Xác định mối quan hệ tương quan giữa các đại lượng 1513.7.3 Áp dụng lý thuyết hàm ngẫu nhiên trong nghiên cứu quan hệ 158thực nghiệm

LỜI NÓI ĐẨU

Một quá trình sản xuất nghiêm túc là quá trình tạo ra những sản phẩm có chất lượng Chất lượng sản phẩm thể hiện chất lượng lao động Chỉ với chất lượng lao động cao thì mới tạo ra được những sản phẩm có chất lượng tốt Không thể hy vọng có sản phẩm đạt chất lượng cao nếu không thực sự lao động nghiêm túc

Trong S e i n xuất, đo lường là phương pháp đê nhận biêt chất lượng, và như vậy dun g cụ đo lường trở thành một trong những công cụ lao động góp phần tạo ra lao động có chất lượng cao, tạo ra các sản phẩm chất lượng tốt

Trong quy trình công nghệ tạo ra một sản phâm với các chỉ tiêu kỹ thuật qui định, bắt buộc phải bố trí các nguyên công kiểm tra sau từng nguyên công hay cổng đoạn đã góp phần hình thành yếu tố có chất lượng được qui định Chỉ như thế, sản phẩm mới đảm bảo đạt các chỉ tiêu kỹ thuật yêu cầu Cuốn " K ỹ th u â t đ o

lư ờ n g - k iể m tra tr o n g c h ế tao co k h i' cung cấp các kiến thức cơ sở kỹ thuật đo cho các kỹ S Ư chế tạo máy để khi giải quyết công nghệ sản xuất có thể đưa ra được quy trình cồng nghệ hợp lý, có khả năng giải quyết các vấn đề về kỹ thuật đo lường - kiểm tra chất lượng sản phẩm, hơn thế, có thể thiẽt kê các gá lắp kiểm tra cho các trang bị công nghệ c h ế tạo san phâin, chọn được độ chính xác hợp lý cho phương pháp đo

Cuốn sách trình bày các vấn đề cơ bản nhất của kỹ thuật đo mà không đi tỉ mỉ,

cụ thể vào cấu tạo, hoạt động của dụng cụ đo nào Trọng tâm của cuốn sách dành cho những vân đề về phương pháp đo để xác định thông số hình học trong các chi tiỏt cơ khí Về thiết k ế chuyên đổi đo và kết cấu cụ thể các thiết bị đo chiều dài sẽ được trình bày trong cuốn " T h iết b ị đ o tro n g c h ế tao cơ k h i' Ngoài ra để phục vụ cho công tác nghiên cứu và thực nghiệm, cuốn sách còn trình bày các kiến thức cơ bản, tóm tắt về lý thuyết sai số và phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm - các kiến thức không thể thiếu trong công tác đo lường - kiểm tra sản xuất để đánh giá có tính chất thống kê chât lượng sản phẩm, máy móc

Cuốn sách " K ỹ th u â t đ o lư ờ n g - k iể m tra tro n g c h ế tao co k h i' được soạn làm

tài liệu học tập chính thức cho sinh viên ngành Chế tạo cơ khí và MÁy chính xác,

làm tai liẹu tiiam Khao cho cac sinh viêin, học si nhi kỹ tthiuật trong các ngành cơ khí nói chung.

Cuốn sách còn có thể giúp ích cho các cán b«ộ Hàm côing tác kiểm tra kỹ thuật cơ khí, các kỹ sư công nghệ chế tạo và những mgườíi «quan tâm đến vấn đề kỹ thuật đo lường - kiểm tra và nghiên cứu thực nglhiệmi

Ngoài mục đích trang bị kỹ thuật đo lường - Ikiỏim tira đảm báo chất' lượng sản phẩm, cuôn sách còn giúp người thiết lkế nêu được mộ>t cách hợp lý các nhu cầu về chất lượng sản phẩm cũng như đưa ra được roiộtt quy trình công nghệ hợp lý để đảm bảo chất lượng đó Cuốn sách này còn giúp ta chọn được phương án đo vả độ chính xác của dụ ng cụ đo phù hợp với yêu cầu cfộ -chính >xác của sản phẩm

Do cuồn sách được xuất bản lần đầu nén khó» tránh khỏi sai sót, chúng tôi rất mong nh ận được ý kiến đóng góp của độc giả

H À NỘ I 2001

Các tác giả

Chương /

CÁC KHÁI NIỆM VÀ NGUYÊN TẮC

Cơ BẢN TRONG ĐO LƯỜNG

đo vào công nghệ chế tạo the hiện mức độ tiên tiến của nền san xuất

1.2 C Á C K H Á I N I Ệ M C ơ BÁN TR ON G KỸ T H U Ậ T ĐO LƯỜNG

1.2.1 Đo lường

Đo lườne là việc định lượng độ lớn của đối tượne đo Đỏ là việc thiết lập quan

hụ eiữa dại lượng cần đo và một đại lượn 11 cỏ cù ne tính chất vật lý được qui định

dù ne làm đơn vị đo

Thực chất đổ là việc so sánh đại lượne cần đo với đơn vị đo để tìm ra tý lộ giữa chíine Độ lớn của đối tượne cần đo dược biểu diễn bàne tri số của tý lộ nhân được kèm theo đơn vi đo dùng khi so sánh. c

Ví dụ: Đại lirựna cán đo là Q, đon vị do dìm ỉ! so sanh là II Khi so sanh ta cố lý

lộ eiữa chú ne là:

Kếl quá đo sẽ hiểu dien la:

g = q.uVice chon độ lốn cúa dơn vị đo khác nhau khi so sánh sẽ cố trị số q khác nhau Chon độ lốn của đon vị đo sao cho việc biêu diễn kết qua do eọn, dein eiàn, tranh nhấm lần irone ehi chép và tính loan Kct quá đo cuối cùne cấn bien dien theo don

vị đo hợp pháp

1.2.2 Đơn vị đo - Hệ thống đơn vị đo

Đơn vị đo là yếu tố chuẩn mực dime đổ so sánh Vì thế độ chính xác cùa dem vị

do sẽ anh hưởne đến độ chính xác khi do

Độ lớn của đơn vị đo cần dược quy dính thốne nhái mối dám bão dược việc thrtne nhất trong giao dịch, mua bán, chế tạo sán phẩm de thay thế, láp lần

Các đơn vị do cơ ban và dơn vị do dần suất hợp thành hệ thốne dơn vị dược quy định trong bâne dơn vị do hợp pháp của nhít nước dưa trên quy định cứa hệ thống do

Ví dụ: Khi đo tý ttrọne vật liệu, dựa trôn quan hộ vật lý:

D = G

V '

Trong dó D hì tý trọng, G là trọng lượng mâu, V là thê tích mẫu.

Cơ sở để phân loại phương pháp đo:

a) Dựa vào quan hệ giữa dầu do và chi tiết đo chia ra: phương pháp đo tiếp xúc

Phương pháp do không tiếp xúc là phương phấp do không có ấp lực đo giữa yếu

tố đo và bề mặt chi tiết đo như khi ta đo bằng máy quang học Vì không có áp lực

do nên khi đo bề mặt chi tiết không bị biến dạng hoậc bị cào xước Phương pháp này thích hợp với các chi tiết nhỏ, mềm, mòng, dễ biến dạng, các sản phẩm không cho phép có vết xước

b) Dựa vào quan hệ giữa giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo và giá trị của dại lượng

do chia ra phương pháp đo tuyệt đối và phương pháp đo so sánh

Trong phương pháp đo tuyệt dối, giá trị chỉ thị trên dụng cụ do là giá trị đo được Phương pháp đo này đơn gian, ít nhầm lẫn, nhưng vì hành trình đo dài nên độ chính xác do kém

Trong phương pháp do so sánh, giá trị chi thị trên dụng cụ đo chí cho ta sai lệch giữa giấ trị do và giá trị của chuẩn dùng khi chính “0” cho dụng cụ do Kết quả

đo phải là tống của giá trị chuẩn và giá trị chí thị:

Q - G + Axvới :

Ọ - kích Ihước mầu chinh "0“;

Phương pháp do trực tiếp có đô chính xác cao nhưng kém hiệu qua

Phương phấp do gian liếp là phương phấp do tronc dó dại lượm: dược do không phải là dại lượng cấn do mà nó cố quan hệ hàm số vối dại lươnc cần do ví du như khi ta do đườnc kính chi tièĩ thónc qua việc do các you tố tronc cune hay qua chu vi

Phương phấp do gián tiếp thônc qua cấc mối quan hộ toan học hoặc vật lý hoc cifra dại krone dược do và dại krone cẩn do là phươne pháp do phone phủ, d a ‘dạng

và rất hiệu quả Tuy nhiên, nếu hàm quan hệ càng phức tạp thì dộ chính xác do càne thấp

Việc lính toán xử lý kcl quá do và dô chính xấc do rất phu thuộc vào việc chon mối quan hộ này

1.2.4 Kiểm tra • Phương pháp kiểm tra

Kiêm tra là vice xem xét chất krone thực cua dối krone có nam trône ei ới han cho phép dă dược qui dinh hay khỏne Giói hạn cho phép là các sai lệch cho phép trong dune sai sán phàm mà mà neiròi thiết k í yéu cầu phụ thuộc vào dọ chính xác can thiết khi làm việc cùa sán phẩm Neu chat krone thực nam troné khoang sai lệch cho phốp, sản phẩm được xem là dạt, ngược lại san phàm bị xem là hóng hay không dạt

Việc kiểm tra phái thổne qua kết quá do chất krone thực của sán phẩm hoặc cửi qua kích thước giới hạn cua calip Vì thế, người ta thường cán hai qua trình do - kièm làm một quá trinh dam báo chài krone san phám

Cãn cứ vào mục đích sư dung của yêu lô cấn kiêm Ira người ta phán ra ki cm tra thu nhận và kiêm tra tronc khi cia cồnc.

Kiếm tra thu nhận là phương pháp kiêm tra nhăm phân loại sán phàm thành cấc sán phẩm dạt và sán phẩm khồnc đạt

Kiêm tra trong khi gia công là phươnc phấp kiêm tra thỏnc qua việc theo dõi sự thay đối của thỏnc số do dê cố tác dime ncược vào hò thốnc cônc nghe nhằm dieu chinh hẹ thống sao cho sán phấm được lao ra đạt chất lượng yêu eau

Trong cấc quá trình công nchệ hiện đại, đạc bĩệt là khi chế lạo các chi tiết phức tạp, kiểm tra trong gia cổng không những chì hạn chế việc tạo ra những sản phẩm hỏng ma còn thực hiện được các thao tác kiêm tra mà sau khi chế tạo sẽ khổ mà kiếm tra dược

Can cứ vào mức độ phức lạp cùa thông số chia ra kiếm tra yếu tố và kiêm tra lổng hợp

Kiểm tra yếu tố: thưc hiện riêng với một thống số, thông thường đổ là các thông sổ quan trọng, anh hương chính tới chất lượng san phàm Ngoài ra, trong lighten cứu dộ chính xác trong khi gia công, để hợp lý hoá qui trình cổng nghệ, vạch nguyên nhân gây sai hóng người la can phái kiếm tra yen lố mà thông số kiếm tra chính là yếu tố dang thực hiện tại nguyên công

Kiểm tra tổng hợp là phương phấp kiếm tra đổng thời sự ảnh hương của các yếu

tố tới chất lượng chung cua sản phẩm Phương pháp này thường dùng đổ kiếm tra thư nhận san phẩm

Ví du, với chi tiết ren khi dang gia cóng có xhắ kiểm tra đường kính trung hình,

dố là ki ến tra yêu tố Khi chi tiết đã gia công cố thể kiêm tra ein khớp bằng cách cho an khớp bu lổng - dai ốc Đó là việc kiểm tra lổng hợp

1.2.5 Phương tiện đo - Phân loại phương tiện đo

Phương tiện đo là lập hợp cae dụng cụ do, máy do, gá do và cae phương tiện phụ trợ cho quá trình do

Phương tiện đo được phân loại chú yếu theo bán chát vật lý cùa quá trình đo: quang, co, khí, thuý, điện, điện tử,

Phương tiện đo còn dược phân loại theo dạc tính sử dụng: loai vạn năng và loại chuyên dừng

Phương tiện đo dược phân loại theo số to ạ độ cỏ thể có: loại một, hai, ba hay nhiều toạđ ộ

Việc chọn phưaniì tiện đo nàio cho quá trình đo phụ thuộc vào:

- Các đặc điểm riêng của Sỉản phẩm Ví dụ độ cứng, độ lớn trọ nu lượng, đó chính xác và cả số lượng san pha.ni cần đo kiểm

- Phương pháp do

- Khả năng cổ tihổ cúa thiết bị

1.2.6 Các chỉ tiêu đo lường cơ bán

• G iá t r ị chiííì clộ r hay lủ dộ phún giãi: đỏ là chuyến vị thực ứng vơi kim chi dịch đi một khoảng chia a Giá trị c càng nhó thì dô chính xấc do càng cao

• Khoảng chấu (lộ a lù khoáng cách giữa lâm hai vạch trôn biing chia đỏ

• Tỷ s ố truyền và (lộ nhậy' K là tỷ số giữa sự thay dổi ở drill ra lương ứng vơi

sự thay dổi ở dầu vào của dụng cụ đo Khi K càng lớn, độ chính xấc do càng cao.Khi sự thay dổi ở đầu vào và đáiu ra cùng tính chất vật lý thì K là dại lượn 11 khôngthứ nguyên, gọi là tỷ số truyền Khi các sự thay đổi này không cùng lính chất vật lý thì K là sẽ có thứ nguyên của dạii lượng ra tren dại lượng vào và K gọi là đỏ nhậy

• Đ ộ /ìlìậv giới hạn là chuyên vị nhó nhất ở đầu vào còn gày ra dươc

chuyến vị ở đầu ra ổn dinh và quan SỔI được Khi g càng bó thì dọ chính xác do

Khi do kích thước đo cỏ thổ đạt nổi liếp hoặic đặt son li song vối kích thước mẫu Khe hở khàn dần drill do di dộng dưới lác dụne icúa ấp 1 ực đo và cấc biến dạne tố vi

dưới lác dung củii ắp lực do chính là neuvèn nhân lìáy ra s;ai số do Khi sự thay dổi

ó dầu vào và đầu ra cùng tính chất vật lý thì K la dại lirợnu khỏmi thứ nguyên, gọi

A = S.leAa - S.Aa* cKhi do theo neuyen tắc Abbe, sai số do sè là :

A 2 = /(1 - cosAa) /A a2

9

vơi / là chiều dài đo c ỏ thê thấy sai số của dụng cụ do khỏne theo nguyên tác Abbe

là rất lốn so với các dụng cụ do theo neuycn tác Abbc

Hỉnh 1-1.

1.3.2 Nguyên tẳc xí<eh kích thước ngắn nhất

Xích kích thướíc tron Ù: khi đo hình thành bói mộ! sổ cấc khâu cua trang bị đo và kích thước đo, iron.e đỏ' kích thước đo hì khâu khép kín Khi kích thước ngán nhài thì kết quả đo đạt đỉộ chiínih xác cao nhất Cổ nghĩa là khi tran ỉ! thiết bị đo càng don giản, ít khâu khớp t hì độ chính xác đo càn 11 cao

Khi thiết kế phương ấn đo, xích kích thước hình thành bởi sơ đổ đo, trong đó kích thước đo là đạii lượng đo gián tiếp có quan hệ hàm số vơi các đại lượng đo trực tiếp Khi số đại lượing đo trực tiếp càng ít thì độ chính xác đo của đại lượne đo gián tiếp càng cao Nhưr vậy, :sơ đổ đo càng đơn ni ¿in, càng ít thômi số, mối quan hộ không phức tạp đo llhì kết quá đo càng chính xác

Ví dụ: Khi ta đto khoảng cách tâm giữa hai lỗ, có thể có 3 phương án:

phức lạp của phương phấp đo - kiêm Ira mà người ta cố thê ưu liên cho việc chọn chuẩn đo Chang hạn, thường ưu tiên chọn chuẩn kiếm tra là chuẩn công nghẹ, đạc hiệt là khi nghiên cứu độ chính xác trong khí gia công, chọn chuẩn kiểm tra trùng chuẩn thiết kế khi kiểm tra thu nhạn.

1.3.4 N guyên tắc kinh tê

Nguvỏn tắc này nhàm dam báo độ chính xác đo trong điếu kiện giá thành khâu

do thấp nhất Điều này có liên quan đến:

- Giá thành của thiết bị do, tuổi bcn cùa thiết bị đo

- Số lương sán phám

• Năng suất đo

- Yêu cầu trình độ người sử dụng và sửa chữa

- Khá năng chuyên mồn hoá, tự dộng hoá khâu đo kiểm

- Khá năng lợi dụng các thiết bị đo phố thống, thiết bị đo sẩn có hoặc các thiết

bị ga Lipđo lường lự trang bị dược

Chương 2

PHUƠNG PHÁP ĐO CÁC THÔNG s ố HÌNH HỌC VÀ CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LUỢNG

CỦA CHI TIẾT C ơ KHÍ

2.1 PH ƯƠN G P H ÁP Đ O KÍCH THƯỚC THANG

2.1.1 Phương pháp đo hai tiếp điểm

Phương pháp đo hai tiếp điểm là phương pháp đo

mà khi đo các yếu tố đo của thiết bị đo tiếp xúc với bề

mặt chi tiết đo ít nhất là trên 2 tiếp điểm, trong dó nhất

thiết phải có hai tiếp điểm nằm trên phương biến thiên

của kích thước đo l-l (hình 2-1)

Trong hai tiếp điểm, một gắn với yếu tố định

chuẩn MC và một gắn với yếu tô đo MD Yêu cầu MD

// MC và cùng vuông góc với 1 - 1 Áp lực đo có phương

tác dụng trùng với 1 - I Để chi tiết do dược ổn định

nâng cao độ chính xác khi đo người ta cần chọn mặt

chuẩn và mặt đo phù hợp với hình dạng bề mặt đo sao cho chi tiết do ổn định dướitác dụng của lực đo Ngoài ra, để giảm ảnh hưởng cùa sai số chế tạo mặt chuẩn vàmặt đo cần có thêm các tiếp điểm phụ để làm ổn định thông số đo

2.1.2 Phương pháp đo ba tiếp điểm

Phương pháp đo ba tiếp điểm là phương pháp do mà khi đo các yếu tố do của thiết bị đo tiếp xúc với bể mặt chi tiết đo ít nhất là trên 3 điểm, trong đó không tồn tại một cặp tiếp điểm nào nằm trên phương biến thiên của kích thước đo

Hình 2-1.

a) Từ một điểm I ngoài vòng tròn, quan sát vòng tròn dưới hai tiếp tuyến IA và

IB hợp với nhau một góc a Khi R thay đổi, tâm o của vòng tròn sẽ di chuyển trên phân giác Ix

Cơ sở của phương pháp đo:

/

Hình 2-2.

Hình 2-3.

Để nhận biết sự thay đổi này, ta có thể đặt điểm quan sát tại M hoặc N Chuyển

vị ở M hoặc N sẽ cho ta sự thay dổi của h

Với:

R =1 a sin2

±1

lấy dấu + khi đặt điểm quan sát ở N (1)

lấy dấu - khi đặt điểm quan sát ờ M (2)

Trong kỹ thuật ta bắt buộc phải tiến hành phép đo so sánh vì kích thước h không xác định được Do đó ta có:

Ah

a sin —2

AR =

và:

R = Rt) + ARvới Ro là bán kính chi tiết mẫu dùng khi đo so sánh

ứng với điều kiện (1) ta có sơ đồ đo (a) hình 2-3 và ứng với điều kiện (2) ta có

sơ dồ đo (b) hình 2-3

Tỷ số truyền phụ của sơ đổ đo:

K = Ah

sinVới: 45° < a < 120° ta luôn có Ka > 1; Kb< 1

Sơ đồ đo (a) thường dùng khi kiểm tra thu nhận, yêu cầu độ chính xác cao và kích thước đo khống lớn lắm

Sơ đồ (b) thường dùng khi kiểm tra các chi tiết đang gia công, các chi tiết khó tháo ra khỏi vị trí gia công hoặc vị trí lắp ráp, chi tiết nặng Dụng cụ do được thiết

kế dưới dạng tự định vị trên chi tiết Phương pháp đo 3 tiếp điểm đặc biệt ưu việt khi đáp ứng yêu cầu đo đường kính các mặt trụ, mặt cầu gián đoạn như bánh răng, then hoa ., đặc biệt mặt đo bị gián đoạn hoặc méo với số cạnh lẻ

Khi đo đường kính mặt trụ gián đoạn như đường kính đinh răng bánh răng hay then hoa, các mặt méo đặc biệt là với số cạnh lẻ cần xác định góc a thích hợp của khối V:

a = 180° - n —360° —

ztrong đó:

z - số răng hoặc số cạnh méo;

<D0 - kích thước mẫu dùng khi chỉnh "0";

Àh - sai lệch chỉ thị khi đo;

K - tỷ số truyền phụ của sơ đồ

Với chi tiết méo 3 cạnh như hình 2-5, có đường kính mọi phía bằng nhau,phương pháp đo 2 tiếp điểm không thể đo được đường kính của chi tiết này Dùng

*phương pháp 3 tiếp diểm với a = 180° - " - = 60” sẽ đo được đường kính và độ

zméo của sản phẩm loại này

Hình 2-4 Hình 2-5.

b) Dựa trên nguyên tắc qua 3 tiếp điểm có thể dựng được một vòng tròn duy nhất Nhơ thế, nếu một trong 3 tiếp điểm thay đổi toạ độ thì sỗ có một vòng tròn mới có bán kính khác

Ta cố định hai trong ba điểm và theo dõi chuyển vị của điểm thứ ba Để đơn giản ta đặt điểm quan sát nằm trên trục đối xứng của A, B (hình 2-6):

AB = s

IC = h CC’ = Ah

Với cung lồi ta có: D - 2 R H2 - H d + L2

H

Với cung lõm ta có: D = 2R H2 + Hd + L2

H

Khi tiến hành đo so sánh D„ ta có:

AD = -^ L2 ^

v H 2 ,

Ah

D — D() + ADVới D() yêu cầu ta có thể tìm được trị sô H„ cho dụng cụ có L và d cho trước Khi đo cung lỗi:

Dùng H(lđể chinh “0” cho dụng cụ như hình 2-8 mô tả

Với phương pháp đo này ta có thể đo bán kính R của cung bất kỳ mà không cần

Với các cung nhỏ, có thể suy biến cặp con lán thành hai lười dao, khi đó d = 0.Khi do chòm cầu hoặc các lòng cầu, cặp con làn suy biến thành một vòng chặn

2.1.3 Phương pháp đo một tiếp điểm

Phương pháp đo một tiếp điểm là phương pháp đo mà khi đo yếu tố đo của thiết

bị đo tiếp xúc với bề mặt chi tiết đo trên một tiếp điểm Kích thước đo được xác định từ toạ độ các điểm tiếp xúc khi đo Vì vậy, phương pháp đo một tiếp điểm còn gọi là phương pháp đo toạ độ Tuỳ theo yêu cầu do mà có các phương pháp do một, hai, ba hay nhiều toạ độ như hình 2-9 mô tả Trong dó ở sơ đồ a, đoạn AB được đo trên thiết bị đo một toạ độ, ở sơ đổ b đoạn AB dược đo trên thiết bị đo hai toạ độ với phương trình kết quả đo được tính theo sơ dồ do

Trong sơ đồ c, chi tiết được do trên thiết bị đo 3 toạ độ Mặt A của chi tiết đặt trên mặt chuẩn MC của bàn do, đặt trong hệ toạ dộ 3 chiều X, y, z Điều chình cho đầu do tiếp xúc với bàn đo ít nhất là 3 điểm l, 2, 3 có toạ dộ X, y, z tương ứng với 3 điểm, xác định mặt phẳng MC, z sẽ là phương pháp tuyến với MC

- Đo Oị, 0 2, L„: cho đầu đo tiếp xúc với d>! tại 4, 5, 6 và với <t>2 tại 7, 8, 9 trên cùng vị trí Z| Từ trị số toạ độ X, y tương ứng xác định được 0 | , 0 2, toạ dô tâm 0 | ,

Độ chính xác đo và công thức tính kết quả đo phụ thuộc vào số điểm đo và cách thức lấy diểm đo

Tuỳ theo số toạ độ có thể của thiết bị đo mà thao tác đo và cách tính toán kết quả đo khác nhau Sổ toạ độ của thiết bị càng nhiều thì thao tác đo càng đơn giản

Số toạ độ càng nhiều, số điểm đo càng nhiều việc tính toán kết quả đo càng khó khăn Vì thế, để nâng cao độ chính xác khi đo người ta cần đo nhiều điểm đo và cần

có sự giúp đỡ của thiết bị tính toán để giảm nhẹ lao động và đỡ lầm lẫn trong tính toán

Phan lởn các thièt bị do loa độ có iraní! bi san các chươne trình tính cho các you cầu đo thườne eặp đe eiúp cho qua trinh do được nhanh chốne Đó chính xác của phương phấp đo phụ thuộc vào số điếm đo và cách phân bỏ các diêm đo trẽn chi tièt do.

2 2 P H Ư Ơ N G P H Á P Đ O KÍ CH THƯỚC GÓC

2.2.1 Phương pháp đo trực tiếp kích thước góc

Phương phấp này dựa tren cơ sở hộ loạ độ cực, troné dỏ li ốc toạ đỏ cực là tâm quay của yếu tố mane mặt do, còn vectơ gốc gắn vơi yếu lố mane mật chuẩn Toạ

độ mặt do được chí ra trên bane

chia độ góc gán với yếu tố

chitan Tại vị trí ‘*0’\ mặt đo

trùng với mặt chuẩn, vectơ Ox

chí ‘*(V\ Khi đo eỏc a là eổc

eiữa AB và CD, ta đặt AB = MC,

Xoay ( ) \ = CD, vật chi thị sè chi

c h o la trị s ố e ỏc a Iren b a ne

c h i a

Đây là nguyên tắc cơ bản đổ

thiết ke các dụng cụ do uóe như

Hình 2-l l mồ tá nẹuycn tắc làm việc của thị kính đo eổc Anh của chi tiết dược lạo trôn mặt ảnh của vật kính trên hệ hicn vi I Tại dây, ne ười ta dặt kính chuẩn KCI mang vạch chu án chữ thập và kính chu án KC2 lấp done tâm và cố dinh vơi nhau KCl và KC2 được lắp với vành rãne cỏn và xoay dược nhờ nắm vặn mang bấnh rãne côn Thị kính được lắp trên mấy do hai toạ độ x()y

Khi do ta điều chính cho tâm vạch chuẩn nằm lên mép ánh AB, xoay cho aa s

AB Trên kính hiển vi l ta dọc được toạ độ eốc (Xị Điều chính cho 0 rời sane cạnh

AC Xoay a*a' = AC Trôn kính hiên vi II la dọc dược loạ độ eổc cơ Tri số eóc do dược a = a , - a ,

Hình 2-10.

Hình 2-12.

Hình 2-12 mô) lá nguyên lắc lùm việc cùa máy đo góc cồm :

ỉ - Hệ thống chiêu sấn ti

lỉ - Hộ thống hiến vi quan sất

Oan xoay mang dll net ơo-la lang kinh ABC' Kill do, ta xoay bàn mang chi tiết cho AB lurớim về chùm sáng tới.

Xoay 11 cùng với bàn xoay sao cho i - i' thì ảnh của kính clniẩn KC1 trùng chập với KC2 (hình 2-12) Hệ số đọc số toạ dộ góc gắn với hệ 11 đọc dược cpị Tiếp lục quay AC tới phía chùm sáng và lặp lại dược vị trí ngắm chuẩn sẽ đọc được cp2.Trị số (p = ọ 2 - (pị là góc giữa hai pháp tuyến của mặt AB và AC Trị số góc đo

tt = 1 80' - (p

Trong máy do góc, hệ I và II có thể dược thay băng một ống nhòm tự chuẩn trục Trong trường hợp này, vị trí ngắm chuẩn tương ứng với trạng thái trục quang của hệ trùng với phương pháp tuyến của bề mặt đo dang ngắm Phương phấp tính két quá <io không có gì thay đổi

Hình 2-13 mô tả nguyên tắc làm việc của máy đo góc mang ten là đầu chia độ

Bộ phận chính của thiết bị là đầu chia độ quang học, trong dó dĩa chia độ KC1 được láp trên rục chính 2, trục này dược dẫn dộng nhờ cặp bánh vít trục vít 4 Chuyển vị góc của dĩa KC1 dọc được nhờ hệ hiển vi dọc số 3 Chuyển vị góc dược truyền qua trục mang chi tiết do nhờ tốc gạt dặc biệt không có khe hở Nhờ đổng hổ do chuyển

vị số 5 u có the dọc dược lượng nâng hạ của cam do số 6 tương ứng với các chuyên

vị góc doc dược trôn hiển vi số 3

Plurcng pháp do góc theo nguyền tắc này rất ưu việt khi cần do góc có các quan

hệ phối l ợp, chảng hạn như do góc phối hợp giữa cấc cam, do góc xoắn, do góc dao cắt với độ chính xấc cao

2.2.2 Phương p háp đo gián ti ếp kích thước góc

Phương pháp đco íìián tiổp kích thước eóc dựa trôn cơ sở mối quan hệ luợng giấc giữa các yếu tố cạnìh và iiốc lron.fi tam ũiấc Nhờ đó có thế dìtnu những phương tiện

đo chiều dài đế đo sóc vơi độ chính xấc cao ngay cá khi yếu tố gốc được hình thành tronẹ chi tiết rất khó do

(I) Đo gó(' hàm» hi cầu hoặc con lãn

Sơ đồ đo hình 2-14 mỡ tá mạt cắt của lồ cỏn hay rãnh cỏn Trong lam giác

0 ,1 0 2 ta có :

Í) 2I

a = arcsin -—

o , o 2trona đó:

Do đó:

C)|()2 = h 2 - hị

a = arcsin

Hình 2-14.

T r o u e h l nh 2-15 I il cố:

a - 2 a IVI li

2 H

h) Do xỏc ha nạ thước Sin, thước Taux

Dựa Iren quan hệ lượne giác Irong hình 2-l(S a:

Trong thước Sin, khoáng cách giữa hai con lăn L khổng đổi, iron 12 thước Tang

Mở rộng phương phấp này người ta thiết k í ra các dụng cụ do gốc l í vi

Dung cu do gốc tỏ vi là dung cu chuyên dùng de do cấc gốc lôch nhó, còn goi

là nivô đo góc Dụng cụ hoạt dộng trên nguyên tắc sử dụng cơ cấu lang, sin bien chuyển vị góc tế vi thành chuyển vị dài tương ứng trên bán kính quay L Chuyên vị dài thường dùng là panmc 0,01 vì thố sai sớ đo chuyến vị góc rất nhỏ Sơ dỗ cùa dung cu dược mô» tã tren hình 2-16 d

Nivỏ 8 dược treo một đầu trẽn vó máy, một đầu tựa tren đòn 2 0 trạng thái thăng bằng dụm» cụ chỉ "()" Qua lúp 6, nhờ hẹ lăng kính dặc biệt, mép ánh ống phân làm hai nửĩa khi ấy phải trùng nhau Khi đặt trôn mặt phăng nghiêng với mật phẳng chuẩn góc at, mép bọt nước sẽ lệch đi, người ta vặn núm panme số 5 làm truc panino 4 chuyển vị đoạn s sao cho thấy lại hiện tượng trùng mcp anh Khi dỏ ca hệ

nghiêne đi eóc a = arcle(S/L) Kim chi thị chi cho la eốc lệch thỏ, phần lé đến 2" đọc tren panme đo.

Tưone lự có thể lổ chức hệ thống c f khí kối hợp sao cho cỏ thổ tạo ra tỷ số truyền lớn hơn cho chuyển vị s la sẽ có chine cụ đo có độ chính xấc cao hơn Tuy nhiên khi hẹ đo càne phức lạp, vấn đé độ bn định sè eiái quyci ral khỏ khăn

2.2.3 Đo góc theo phương pháp toạ độ

Khi cỏ yêu cầu đo eổe lạo hơi làm 3 lỏ nhu' hình 2-17, clìine phươne pháp đo loạ độ la xác định đươc toạ độ ()ị, Q :, () và khoane cách tâm a h, c Gốc cán đo a

cố thê xấc định qua hệ thức ỉượne troné lam eiẩc thườne:

2.3 P H Ư Ơ N G P H Á P Đ O KÍ CH THƯỚC L ỗ

2.3.1 Phương pháp đo bằng đổng hố đo lỗ

Vé bán chất kích thước lỗ thuộc phạm trù kích thước thane nên vổ neuyên tắc van có the dùne ba phươnu pháp do cơ ban đã nêu dể do Tuy nhicn, do dặc diêm kích thước là kích thước tronu nên khône eian rất hạn chế, cấn thiết phai cố đầu đo chuyên dùne kết hợp với các phươne tiện do neoài thông dụne de do lỗ

T r o n é k ế t cam cỉìấui đ o l ỗ cán eiòi q iiy c i Vein đe:

k = — = —Acỉ tuaironu đố:

Ax - sai lệch chuyên vị đo so vối lỗ đi CUI chinh:

Ad - sai lệch kích ihưốc do và kích ihurớc dicu chinh

Khi a ui ám, lu a ui lim và k lănu

Loại dìrnu đòn bay, phố biến là dùnu đòn vuónu và lý số truycn k = I

Loại dùnu nỏm Ihirờnu dùnu uốc nêm 45", k = 1

Đe dám báo phươnu chu ven vị do cua liốị) diêm do dọnu năm irẽn phironu biên ihicn kích ihươc đo, lức là phải di qua làm, nuười la dùnu các loại kcì cau cáu định lâm như hình 2-19 mỏ lii

Hình 2-19.

Yell cáu CO h tin cùa cầu tỉ Ị nil) Idiriì là hai liếp diem cố dinN A R phú í tìối XỨIU2

qua ('D là phưone đo

Đe iruyồn chuyên VI do sam khi «đà dổi phươne na ười la dùng các thanh trươi kha dài đe truyền «chuyên vị lơi đrỉnẹ hồ do naoài dê nhận được chi thị đo

Độ chính xác cilia chuyên vịị ra ịphiỊỉ thuộc vào dô chính xấc cúa cầu định lâm, bô nhận và dổi phưona vỊ chuvcn vị Clima như khá ruina dẫn truyền chính xác lín hiệu

do ra dỏng hổ chi thị

Đỏ chính xác của dune cụ do lổ ỉhị hạn chế bởi độ chính xấc của dần do lỗ, vì thố ne trời ta chi láp các done hổ chi thị thích hợp với độ chính xác eúa dấu do Việc thay done hổ chỉ thị chính xác Ihưin vồ cơ ban khô ne cai thiện dược dỏ chính xấc của dụng cụ

2.3.2 Dùng gá đo lỗ

Hình 2-20 mỏ tá phương pháp đo lồ bane các a á do lỗ lap Iren cóc máy do

chiều dài thông dung

Tro nụ đố sơ đố a) dìm í! trong OpliiTíCi ngang Uòn 5 sáng báo đi cm điêu chính xong, chơ phép đơc tơạ dô diem đo Set dồ b) díung trong kính hiên vi đụng cụ Vị irí ngâm chuàn dươe quan sat trẽn hộ hiển vi HVll bác» diem diều chỉnh đã xong, chơ phép doc tơạ dô diem dơ lien HV2.

Sơ dơ a) b) dơ theo phương phấp dơ mót liếp diơm Két tjUil dơ dươc tính:

L = \ - X : D = L + dvới d là dường kính dấu dơ

Sơ dơ c) dùng trong mấy dơ nằm ngang Đế đo dược dáng dường kính theo phương vuông góc với dường trục, chi tiết dược dật lẽn một hàn do lự lựa cơ khá nang quay quanh /., y và tịnh lien theo 3 trục dế diêu chính đo tại diem dơ mong muốn Sơ dơ c) dơ theo phương pháp dơ 2 liếp diem Kích thước dơ dược tính:

D = L + d

Độ chính xác của gá dơ lỗ theo các phương pháp này phụ thuộc chủ yếu vào việc diều chỉnh liếp diem dơ cơ qua lâm chi tiết hay không Kha năng định lâm của liốp diem dơ phụ thuộc vào quan hệ giữa bán kính dẫu dơ và dương kính chi tiết dơ

2.3.3 Phương pháp do lỗ bằng phương tiện đo khí nén

Phương pháp dơ lơ kiêu dơ khí nén dựa trẽn nguyên lác: áp suất hoặc Ill'll lương cùa dòng khí chịu nen sè thay dối khi xuất hiện sự thay doi etna cán chan trẽn dòng chây cua nó Sự thay dơi cùa cán chán là sự thay dổi kích thước lồ dơ Sơ dơ dơ hình 2-2 1 mỏ là nguyên tắc dơ lơ nhỏ bang khí nen kiêu up kê

Ảp suất dư H = const cháy qua drill phun vào d; = const rồi cháy qua lỗ cần dơ d- gợi là dầu phun dơ Áp do H chi phụ thuộc vào li, theo công thức:

h = H

ị

cỉ

Bàng phương pháp do so sánh vơi lỗ mẫu d v , căn cứ vào sự thay đổi áp đo Ah

cỏ thổ suy ra sự thay đối đầu phun đo Ad::

Khi lỗ đo ch lơn hơn I mni thườn SI dùng phương án h) hình 2-21 như sau: người

ta đật vào giữa lỗ phun đo một trục hoặc một bi cố dường kính cl,, làm giam tiết diện cháy cỊiia đầu phun đo nhằm nâng cao độ chính xác khi đo

Hình 2-22 a) mồ tã nguyên tác đo lỗ cố độ chính xác cao bàn SI khí nón: cán trỏ’

b đầu ra tạo bởi đầm phun d: và mật lồ cần đo Khi H, tl|, cl: là cố định thì sự thay đổi áp đo h chí phụ t huộc vào sự thay đổi của khe hở X theo CỎI112 thức:

Hình 2-22 b) mỏ la đầu đo chuyên ilùns* để đo lỗ chính xác cao Tron Si đổ 0 A được lính toấn theo kích thước lỗ cần đo Bằng phươntĩ pháp đo so sánh vối lỗ mẫu

D , càn cứ vào sự Ihiay doi Ah có thố xấc dinh:

Phương pháp đo> lỗ băng dầu do khí nén thích hợp dô do lỗ chính xác cao, sán xuất hànsi loạt trong* công nghệ dn dinh, dãc biêt khi do lỗ không thông, lồ (V vị trí khỏ do, nhu* là lồ xi lanh bơm cao ỉíp, xilanh tliuý lực, thân vòi phun, van thuỷ lực

> —k

b)

Hình 2-22.

Hệ thống đo khí nen kieu áp kế cố thỏ dùng áịp thấp, áp trung và áp cao lu ỳ theo trị

sỏ áp làm việc H của nguồn Tỷ số truyền cùa hệ tlhốne dỗ dàne dạt từ 5 1 0 ’ đến 104

2 4 P H Ư Ơ N G P H Á P Đ O K ÍC H T H Ư Ớ C LỚN

Troné chế tạo cơ khí, kích thước trên 500 DÌIÌÌ được xem là kích thước lơn Tuy

nhiên còn luỳ thuộc kích thước đó là chiều dai hay dường kính Troné san xuất

thòng thườn ti, dườne kính trên 100 tỉì/ỉi dã thuộc loại kích thước lớn.

Độ lớn của kích thước đo quyết định khoáne đo cần thiết của dụng cụ đo Nếu

do kích thước lớn theo phươne pháp do thỏne dụng thì dụng cụ do sẽ có kích thước rất lơn lìăng ne khố thao tấc độ chính xấc thấp do khố chế tạo có sai số do hiến dạn ti nhiệt Hơn nữa, chi tiết đo cỏ kích thước lơn sẽ rất khó khăn cho việc eá đặt, thực hiện các thao lác dicu chỉnh, lạo chuyến đỏng do Bơi thố khi do kích thước lớn, dạc biệt là dườne kính lớn thường dùng cấc phương pháp do nêu dưới dây

2.4.1 Phương pháp do cung

Nhu' hình 2-6 mô tá, các chi tiết lớn cổ mạt đầu như miệng thùne, miệng lò quay, miệne eiếne, mặt dầu trụ ta cỏ thô xác định đường kính qua cấc yếu tố trong cung theo cône thức:

trong đó h là chiều cao cung ứng với chiều dài dây cung là s.

Vơi các chi tiết mặt dầu không phẳng hoặc không lộ ra như khi cần đo chi Iici tru bị lấp khuất, bi phá huỷ khône netiyèn lành hoặc đang trône liane thấi lắp như

lò quay, dane trong cụm thiết bị ta đo dườne kính theo sơ đổ đo hình 2-7, cổ:

Dấu “ ứne vói cune lõm, dấu c c 7 ứng vơi cune lồi.c c

H là chiều cao cung ứng với dây cung là 2L hay khi đo so sánh với D„ dự doán

Trong đỏ A.H lài Siai lệch đo khi t h ici bị chinh *'()’’ với H :

H0

I X 2

_ U() í d _ lị L)tl ± <-1 j l 2

Dấu “-h1' ứrne vớtí cume lồi, dấu ứne vối cun li lõm

2.4.2 Phương piháp chu vi

Dựa vào quan hìệ liiĩra đườn ti kính và chu vi vònti Iròn C:

c = 7113

ta có thể đo chu vi bằníi các dune cụ đo chiều dài thôn li dụne nhu' cấc loại thước cuốn để suy ra đirờrne kính chi tiết cần đo:

71

Độ chính xấc đk) phụ thuộc chủ yêu vào độ chính xấc đo c

Phưcmg phấp mày thường dìine do cấc kích thước yêu cầu độ chính xác khỏne cao lắm như kích thurớc ống lò, kích thước phôi

2.4.3 Phương pháp con lăn

Khi các chi tiết lởn đang gia công,

khồng cần dừng nnáy có thổ đo đường

kính các chi tiết Ibầng gá đo tiếp xúc

Nguyen tắc gá đo imô tả trôn hình 2-23,

trong đó D là đườtng kính chi tiết, d là

đường kính con lũn,

Con lãn đtrợe bắp vốfi dồn lĩ hổ đo tốc

độ Khi chi tiết quay với tốc độ n, ta dạt

gá đo cho con lân tiếp xúc chi tiết, chi

tiết sẽ truyền chuyên độne quay sang con

lãn làm con lăn quay với tốc độ m

Ta cỗ:

D =n

Dộ chính xác của phương pháp phụ thuộc vào sự lãn khỏnu trượt cùa c on lãn với chi tiết đo

2.4.4 Phương pháp đo bằng

máy kinh vĩ

Hình 2-24 mô ui phươne pháp

do kích thước bầne máy kinh vĩ

lù () neam Vò 1112 tròn dưới hai

licp luycn OịA và ( ) | A ‘ dưới góc

ngắm 2tt Sau đố neắm hia RR'

dưới uóc nu ám 2p Kích thước bia

RR' = 2L Cố thổ suy ra:

2 L s i n a c o l g P

D = - — -—

1 - sinaTronụ sơ đồ b), sau khi từ (>1

nuắm vònu tròn dưới hai liếp

luyến C)|A và O j A ’ lạo gốc ngắm

xác do uóc lất cao VI thè dộ chính

xác do theo sơ dồ a) chi phụ thuộc

vào dô chính xác của kích thước

bia và cách dát bia, còn trong sơ