Tài liệu Chương VIII ĐO CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA CHI TIẾT MÁY ppt

Chương VIIIĐO CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA CHI TIẾT MÁY 8.1 - Các phương pháp đo kích thước thẳng 8.1.1 - Phương pháp đo 1 điểm Với phương pháp đo một tiếp điểm, đầu đo tiếp xúc với bề mặt

Chương VIII

ĐO CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA CHI TIẾT MÁY

8.1 - Các phương pháp đo kích thước thẳng

8.1.1 - Phương pháp đo 1 điểm

Với phương pháp đo một tiếp điểm, đầu đo tiếp xúc với bề mặt đo từng điểm một Từ tọa

độ các điểm đo, qua đó xác định được kích thước cần đo Tùy theo cách đặt các điểm đo màcông thức tính toán kết quả đo khác nhau Do phép đo quan hệ với các tọa độ điểm đo màphương pháp đo một tiếp điểm còn gọi là phương pháp đo tọa độ

Ví dụ: sơ đồ đo lỗ như hình vẽ Chi tiết được kẹp trên bàn đo, đầu đo bi gắn trên thân trượtcủa máy đo lần lượt tiếp xúc tại A và B Tại A và B, trên máy đo tọa độ xác định được tọa độđiểm tiếp xúc: XA, XB

- Tùy theo số tọa độ của máy mà khả năng đo lường thông số của nó cũng càng tăng Cóthể có các máy đo 1, 2, 3, 4, 5 tọa độ Số tọa độ của thiết bị càng nhiều thì thao tác đo càngđơn giản Số tọa độ càng nhiều, số điểm đo càng nhiều thì việc xác định kết quả đo càng khókhăn

- Phần lớn các thiết bị đo tọa độ có trang bị sẵn các chương trình tính cho các yêu cầu đothường gặp để giúp cho quá trình đo nhanh chóng Ví dụ thiết bị QM Data được trang bị trêncác máy đo tọa độ Độ chính xác của phương pháp đo phụ thuộc vào số điểm đo và cách

8.1.2 - Phương pháp đo 2 điểm.

- Là phương pháp đo hai tiếp điểm mà khi đo các yếu tố đo của thiết bị đo tiếp xúc cùng lúc với bề mặt chi tiết đo ít nhất là trên 2 tiếp điểm Trong đó, nhất thiết phải có 2 tiếp điểm nằm trên phương biến thiên của kích thước đo 0 - 0

- Ngoài ra, để giảm ảnh hưởng của sai số chế tạo mặt chuẩn và mặt đo (MC không songsong với MĐ) cần có thêm các tiếp điểm phụ C để làm ổn định thông số đo và thực hiệnphương pháp đo so sánh với chi tiết mẫu có hình dạng gần giống với chi tiết đo

8.1.3 - Phương pháp đo 3 điểm.

- Là phương pháp đo mà khi đo các yếu tố đo của thiết bị đo tiếp xúc cùng lúc với bề mặtchi tiết đo ít nhất là 3 điểm Trong đó, không tồn tại một cặp tiếp điểm nào nằm trên phươngbiến thiên của kích thước đo

* Cơ sơ của phương pháp:

a) Từ một điểm I ngoài vòng tròn, quan sát vòng tròn dưới 2 tiếp điểm IA và IB hợp với

nhau góc α Khi R thay đổi thì tâm O của vòng tròn thay đổi trên phân giác Ix

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

Chuyển vị ở M hoặc N sẽ cho sự thay đổi của h

2

1

±α

Sin

h

Dấu ( + ) khi đặt điểm quan sát ở N (1)

Dấu ( - ) khi đặt điểm quan sát ở M (2)

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

Sin

h

và R = R0 + ∆R

Trong đó: R0 là bán kính chi tiết mẫu dùng khi so sánh

Ứng với điều kiện (1) ta có sơ đồ đo a) và điều kiện (2) ta có sơ đồ đo b)

Tỷ số truyền phụ của sơ đồ đo:

vị trên chi tiết

- Phương pháp đo 3 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 có số cạnh lẻ

8.2 - Các phương pháp đo góc

8.2.1 - Phương pháp đo trực tiếp kích thước góc.

Phương pháp đo này dựa trên cơ sở hệ tọa độ cực, trong đó, gốc tọa độ cực là tâm quay của

chỉ ra trên băng chia độ góc gắn với yếu tố chuẩn Tại vị trí O’ mặt đo trùng với mặt chuẩn, véc tơ Ox chỉ 0 Khi đo α là góc giữa AB và CD, đặt AB ≡ MC Sau đó, xoay Ox ≡ CD vật chỉthị sẽ chỉ cho trị số góc α trên băng chia

vi dụng cụ hoặc các máy đo góc chuyên dùng

Th ¦ íc ®o trùc tiÕp

Hình 8.5 8.2.2 - Phương pháp đo gián tiếp kích thước góc.

- Phương pháp đo gián tiếp góc dựa trên cơ sở mối quan hệ lượng giác giữa các yếu tố cạnh và góc trong tam giác Nhờ đó, có thể sử dụng những phương tiện đo chiều dài để đo góc có độ chính xác cao, ngay cả khi yếu tố góc được hình thành trong chi tiết rất khó đo

a) Đo góc bằng bi cầu hoặc con lăn.

1 2

2

2

1−

b) Đo góc bằng kích thước góc Sin, Tang.

Dựa trên quan hệ lượng giác trong tam giác:

Từ đó, thiết kế ra các dụng cụ đo chuyên dùng là thước sin, tang:

- Trong thước Sin khoảng cách giữa 2 con lăn L không đổi, trong thước Tang khoảng cách

b không đổi

Hình 8.8

Khi α thay đổi sẽ làm a thay đổi Từ sự thay đổi đó của a xác định sự thay đổi của α

Phương pháp đo bằng thước sin, tang thường được dùng đo góc tại hiện trường, tại phân xưởng hoặc dùng tạo ra các góc chuẩn trong đồ gá đo lường hoặc đồ gá công nghệ

8.2.3 - Đo góc theo phương pháp tọa độ.

- Khi có yêu cầu đo góc tạo bởi tâm 3 lỗ, dùng phương pháp đo tọa độ xác định được tọa

độ O1, O2 , O3 và khoảng cách tâm a, b, c góc α có thể được xác định bằng cách qua hệ thức hàm số cos hoặc sin trong tam giác:

α = arccos

bc

a c b

2

2 2

Phương phỏp này đặc biệt ưu việt khi kiểm tra vị trớ tương quan giữa lỗ trờn bàn mỏy, vỏ hộp với độ chớnh xỏc phụ thuộc vào độ chớnh xỏc của phương phỏp xỏc định O1, O2, O3.

8.3 - Cỏc phương phỏp đo sai số hỡnh dỏng bề mặt

Trong quỏ trỡnh gia cụng khụng chỉ cú kớch thước mà hỡnh dạng và vị trớ cỏc bề mặt của chitiết cũng bị sai lệch Sai lệch hỡnh dạng và vị trớ cỏc bề mặt ảnh hưởng rất lớn đến chức năng

sử dụng của chi tiết mỏy và bộ phận mỏy Vỡ vậy, yờu cầu đặt ra cần phải khảo sỏt và xỏc định một cỏch định tớnh , cũng như định lượng cỏc thụng số đú để chi tiết gia cụng đảm bảo cỏc yờu cầu kỹ thuật

8.3.1 - Phương phỏp đo cỏc thụng số sai số hỡnh dỏng bề mặt

- Nhúm cỏc thụng số quy định sai số hỡnh dỏng bề mặt và kớ hiệu được chỉ dẫn trong bảng sau theo TCVN 10-85 ( ISO P1101 )

Kí hiệuTrên bản vẽ

Viết tắt

Tên sai lệch

Loại sai lệch

Sai lệch độ phẳng - độ không phẳng

Sai lệch profil trên tiết diện dọc

Sai lệch độ thẳng - độ không thẳngSai lệch độ trụ - độ không trụSai lệch độ tròn - độ không tròn

EFEEFLEFZEFKEFP

Sai lệch hình dáng

bề mặt

- Trong cỏc sai lệch trờn chỳ ý rằng thụng số độ khụng trụ là chỉ tiờu đỏnh giỏ sai số mặttrụ một cỏch tổng quỏt nhất Vỡ nú xỏc định cỏc sai lệch theo phương vuụng gúc với trục, baogồm: độ ụvan, độ đa cạnh; và xỏc định cỏc sai lệch theo phương dọc trục như: độ cụn, độ lồi,

độ lừm, độ cong trục Vỡ vậy, khi trỡnh bày phương phỏp đo cần tỏch cỏc chỉ tiờu tổng hợpthành cỏc chỉ tiờu riờng lẻ làm đối tượng đo

- Việc tỏch chỉ tiờu tổng hợp thành cỏc chỉ tiờu thành phần sẽ gõy khú khăn cho việc phõnphối trị số dung sai tổng thành dung sai thành phần Để đơn giản thỡ ỏp dụng phương phỏpcõn bằng tỏc dụng cho cỏc thành phần Tuy nhiờn với những bài toỏn cụ thể thỡ căn cứ theokhả năng cụng nghệ yờu cầu để phõn phối dung sai mà khụng ỏp dụng phương phỏp cõn bằngtỏc dụng

Ngoài ra việc xỏc định từng thụng số đơn lẻ sẽ khụng trỏnh khỏi ảnh hưởng của cỏc thụng

số khỏc cú liờn quan Vỡ vậy, dung sai của thụng số mà trong khi đo luụn luụn ảnh hưởng tớikết quả đo của cỏc thụng số khỏc, được quy định khắt khe nhất tức là cú trị số nhỏ nhất

Vớ dụ: độ trũn là thụng số ảnh hưởng tới kết quả đo của cỏc thụng số khỏc như độ cụn, độcong vỡ vậy khi phõn bố dung sai bao giờ trị số của độ trũn cũng cần nhỏ hơn tới mức ảnhhưởng của nú tới kết quả đo cỏc thụng số cũn lại cú thể bỏ qua được

Khi kiểm tra có thể một trong các chỉ tiêu đo vượt trị số dung sai thành phần song nếu khi tính sai lệch tổng hợp không vượt quá dung sai cho chỉ tiêu tổng hợp thì sản phẩm vẫn xem làđạt yêu cầu.

8.3.1.1 - Phương pháp đo độ không tròn.

- Sai lệch về độ tròn là khoảng cách lớn nhất ∆ từ các điểm thuộc prôfin thực đến đường tròn áp (đường tròn cận tiếp)

+) Với chi tiết trục: Ra là bán kính đường tròn ngoại tiếp và cũng là bán kính lớn nhất của

bề mặt thực Rt max Khi đó trị số sai lệch độ tròn là EFK được xác định khi Rt = Rt max

+) Với chi tiết lỗ: Ra là bán kính đường tròn nội tiếp và cũng là bán kính bé nhất của bề mặt thực Khi đó trị số sai lệch độ tròn EFK sẽ nhận được khi Rt = Rt max

Vậy ứng với cả 2 trường hợp trên có: EFK = Rmax – Rmin (4.1)

R

m ax

Hình 8.11

Trên thực tế để xác định sai lệch về độ tròn, người ta cho chuyển đổi đo đứng yên còn chi tiết đo thì xoay toàn vòng Khi chi tiết đo xoay đầu đo luôn luôn rà trên bề mặt chi tiết, vì vậy

có thể dễ dàng xác định dmax và dmin Khi đó, với chi tiết có số cạnh chẵn thì (4-1) có thể viếtthành:

EFK =

2 min max d

T rong đó: dmax , dmin - lần lượt là trị số đo lớn nhất và nhỏ nhất trong các số đo

Hình 8.12

Về nguyên tắc, để xác định dmax , dmin cần phải đo liên tục trên toàn vòng chi tiết Trong khi

đo, chuyển đổi đo thường đứng yên, chi tiết xoay toàn vòng Khi đó, việc xoay chi tiết liêntục, đầu đo luôn rà trên bề mặt chi tiết làm mòn đầu đo và mặt chuẩn đo Trong thực tế, đểtránh tổn hại dụng cụ đo và đo nhanh, người ta chấp nhận việc xác định gián đoạn các điểm

đo như hình vẽ

Khi tăng số điểm đo sẽ làm tăng độ tin cậy của phép đo làm kết quả đo càng chính xác, tuynhiên việc tăng lên quá 3 điểm đo không làm độ tin cậy tăng lên đáng kể mà làm phức tạp hóaquá trình đo hoặc kết cấu các điểm theo dõi số liệu đo

Trong thực tế sơ đồ đo cơ bản dùng đo độ không tròn theo phương pháp 2 điểm được mô

tả như hình vẽ Ở đó chi tiết được định vị trên đồ gá là khối V chuyển đổi đo đứng yên cònchi tiết quay toàn vòng Trong quá trình đo đầu đo luôn rà trên bề mặt chi tiết Khi đó chuyển

vị của chuyển đổi cho trị số xmax, xmin sau 1 vòng quay khi đó độ không tròn xác định theocông thức:

EFK =

2

Hình 8.13

Hình 8.14

Trong kiểm tra tự động, để khỏi xoay chi tiết và tránh phải ghi nhận trị số chỉ thị, người ta

tổ chức các điểm theo dõi kích thước theo sơ đồ như hình vẽ rồi đưa tín hiệu đo vào thiết bịtrừ, kết quả sẽ chỉ cho ta ngay biên độ xmax - xmin

Ví dụ: Sử dụng sơ đồ đo kiểu khí nén như hình vẽ Hai nhánh đo theo dõi 2 kích thước trên

2 phương vuông góc I – I và II – II Áp đo trên 2 nhánh h1 và h2 được đưa vào áp kế vi sai Trị

số chỉ thị trên áp kế cho ta trị số ovan hay 2 làn trị số độ tròn của chi tiết

b) Khi số cạnh là lẻ:

Các sản phẩm sau mài vô tâm, sau nghiền hoặc do các biến dạng đàn hồi khi kẹp để giacông thường cho sản phẩm không tròn với số cạnh lẻ Với chi tiết có số cạnh lẻ không dùngphương pháp đo 2 tiếp điểm, vì theo mọi phương kích thước đường kính d đều bằng nhau.Khi đó sử dụng sơ đồ đo dùng 3 tiếp điểm

Chi tiết đo được định tâm theo vòng tròn ngoại tiếp với mặt trụ ngoài và vòng nội tiếp vớimặt trụ trong Tùy theo yêu cầu về độ chính xác và số cạnh người ta có thể dùng các sơ đồ đo

có chuẩn định vị khác nhau và bố trí của các chuyển đổi khác nhau, sao cho có được hệ sốphản ánh tương đối đơn giản

Thực tế sơ đồ đo 3 tiếp điểm dạng đối xứng như hình vẽ Chi tiết được định vị 4 bậc tự dotrên 2 khối chữ V ngắn và 1 bậc tịnh tiến dọc trục Đồng hồ đo đặt đối xứng với chuẩn đo là

khối V Xoay một vòng chi tiết xác định được giá trị trên đồng hồ là xmax và xmin Khi đó độkhông tròn xác định:

EFK =

xmax− mintrong đó: k - là hệ số phản ánh độ méo phụ thuộc vào góc của chuẩn định vị là khối V

2sin

1α ±

Dấu (+) lấy khi sơ đồ đo có 3 tiếp điểm không cùng phía

Dấu (-) lấy khi sơ đồ đo có 3 tiếp điểm cùng phía

α là góc của khối V được chọn theo số cạnh méo n

n

360 180

0 0

−

= α

X

α

Hình 8.15 8.3.1.2 - Phương pháp đo độ không trụ

- Độ không trụ là sai lệch lớn nhất từ các điểm thuộc bề mặt thực đến bề mặt trụ cận tiếp trong giới hạn chuẩn L

- Sai lệch về độ trụ là chỉ tiêu đánh giá tổng hợp bao gồm các sai lệch trên mặt cắt ngang (độ không tròn) và trên mặt cắt dọc

- Từ định nghĩa rút ra công thức tổng quát tính độ trụ như sau:

EFZ = Dmax2−Dmin

trong đó: - Dmax: đường kính mặt trụ ngoại tiếp ( trụ áp )

- Dmin: đường kính mặt trụ nội tiếp với bề mặt thực - đồng tâm với trụ áp

2

d2 - d1

Hình 8.17

- Vì sai lệch độ không trụ là sai lệch tổng hợp do đó phương pháp để kiểm tra độ không trụ

là đo các sai lệch thành phần, bao gồm: độ côn, độ phình, độ thắt và độ cong trục

a) Phương pháp đo độ côn:

- Với các chi tiết cơ khí độ côn được cho theo sai lệch đường kính đo trên 2 tiết diện đượcgọi là độ côn tuyệt đối Độ côn tuyệt đối bằng hiệu 2 đường kính đo được

- Độ côn tương đối được tính bằng độ côn tuyệt đối trên chiều dài chuẩn kiểm tra L Trị số

L được chọn theo yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm Nếu chiều dài chuẩn L được quy định thì trị

số độ côn được cho thành độ côn tuyệt đối

- Với độ côn tuyệt đối việc kiểm tra, ghi nhận kết quả đo và phân định chất lượng sản phẩm sẽ đơn giản và dễ dàng hơn.

Hình 8.18

Để xác định độ côn ta dùng sơ đồ như hình vẽ Sau khi đo d1 ở đầu A xác định giá trị x1,đảo đầu B sang A đo d2 xác định giá trị x2 Khi đó sẽ loại trừ được ảnh hưởng của sai sốchuẩn Sai lệch chỉ thị giữa 2 lần đo là S Độ côn đo được sẽ phụ thuộc vào S và dạng củachuẩn đo

Độ côn xác định theo phương pháp đo 2 tiếp điểm được sử dụng phổ biến vì đơn giản, thaotác thuận tiện đặc biệt trong khi đang gia công người thợ có thể dùng phương pháp đo này vớidụng cụ cầm tay tự định vị trên chi tiết Tuy nhiên, đo độ côn theo phương pháp này cho năngsuất thấp, chỉ thích hợp khi kiểm tra số lượng sản phẩm không lớn lắm

Để khắc phục có thể sử dụng sơ đồ đo vi sai hoặc dùng dụng cụ đo dạng tự chọn chuẩn.Khi đó, có thể đọc trực tiếp trị số độ côn trên dụng cụ đo Đặc biệt khi dùng sơ đồ đo vi sai,việc gá đặt chi tiết rất thuận tiện vì sẽ không có sai số chuẩn Thường áp dụng để kiểm tra tựđộng độ côn trong khi gia công hoặc kiểm tra chất lượng sản phẩm loạt lớn

I

II

II L

L ThiÕt bÞ chØ thÞ

kiÓu vi sai

Hình 8.19

b) Phương pháp đo độ thay đổi đường kính dọc trục ( độ phình, thắt)

Chi tiết có đường kính thay đổi theo phương dọc trục sẽ làm cho đường sinh của chi tiết không thẳng Độ biến thiên của đường kính ∆d = xmax - xmin , độ không thẳng đường sinh sẽ là:

2

min max x

quá trình đo, ta biến việc đo liên tục trên suốt chiều dài chi tiết thành việc đo đường kính d tạicác điểm dự đoán trên cùng một mặt phẳng qua trục Khi số điểm đo tăng lên, chỉ tiêu độphình thắt với tần số cao sẽ gần với chỉ tiêu sai số profil trên tiết diện dọc trục.Trong đó sai sốprofil sẽ được tính bằng nửa độ biến thiên đường kính trên tiết diện dọc trục.

c) Phương pháp đo độ cong trục

Việc đo độ cong trục bản chất là đi xác định độ đối xứng của các điểm trên bề mặt thựcquanh tâm lý tưởng tạo bởi đường nối tâm của 2 tiết diện cách nhau một chiều dài chuẩn đểkiểm tra

Thông thường độ cong trục sẽ lớn nhất tại điểm giữa chiều dài chi tiết Khi đó, đầu đo củachuyển đổi cần đặt ở nơi có thể phát hiện ra độ cong trục lớn nhất Để đơn giản ảnh hưởngcủa các sai số phụ khác đầu đo càng được đặt trên mặt nào đó có độ tròn và độ nhẵn cao hơn

Sơ đồ đo độ cong trục như hình vẽ:

8.3.1.3 - Phương pháp đo độ không thẳng

- Độ không thẳng là sai lệch lớn nhất giữa đường thẳng thực và đường thẳng cận tiếp (áp) trong giới hạn phần chuẩn L

§ ¦ êng thùc

§ ¦ êng lý thuyÕt (® ¦ êng" 0 ")

EFL = Xmax - Xmin

Xmax , Xmin - giá trị lớn nhất và nhỏ nhất khi đầu đo rà từ A đến B

Với các chi tiết không lớn lắm, người ta gá nó lên bàn điều chỉnh được Với chiều dàichuẩn kiểm tra là AB, người ta điều chỉnh sao cho AB // phương trượt chuẩn ĐC là phươngtrượt của băng máy đo có mang chuyển đổi

Để nâng cao độ chính xác dẫn trượt và giảm ma sát trong chuyển động đo, trong nhiều máyngười ta sử dụng dẫn trượt trong đệm khí hoặc dầu

Với các chi tiết nặng như băng trượt của máy, việc đặt chi tiết lên các cơ cấu điều chỉnh làrất khó khăn, nhiều khi không thể thực hiện được Để đo được độ thẳng có thể tiến hành bằngcách lắp ráp hệ thống đo sao cho có thể điều chỉnh phương bằng trượt chuẩn cho ĐC // AB đãđặt cố định

Với các chi tiết dẫn hướng lớn như băng máy công cụ, băng máy đo người ta còn dùng thêm ống nhòm tự chuẩn để đo độ thẳng

8.3.1.3 - Phương pháp đo độ không phẳng:

Sai lệch về độ phẳng là khoảng cách lớn nhất từ các chuẩn thuộc bề mặt thực đến bề mặt cậntiếp đo theo phương pháp tuyến với bề mặt cận tiếp trong giới hạn phần chuẩn

Để đo độ phẳng phải dịch chuyển chuyển đổi đo theo mặt phẳng chuẩn song song với bề mặt cận tiếp, còn chuyển vị của đầu đo dịch chuyển theo phương pháp tuyến với mặt cận tiếp.Khi đo độ không phẳng của bề mặt chi tiết, gá đặt chi tiết như hình vẽ Việc điều chỉnh được tiến hành trên 3 điểm xa nhất trên bề mặt đo, sao cho số đo ở các điểm đó là bằng nhau:

x1 = x2 = x3 khi đó sẽ đảm bảo mặt áp song song với mặt phẳng chuẩn