4.3.1. Nguyên tắc 6 điểm định vị
Chúng ta biết rằng, một vật rắn tuyệt đối đặt trong không gian 3 chiều oxyz có 6 khả năng chuyển động tự do, đó là 3 chuyển động tịnh tiến theo 3 phương: Tox, Toy, Toz và 3 chuyển động quay quanh 3 phương: Qox, Qoy, Qoz.
Bậc tự do theo một phương nào đó của một vật rắn tuyệt đối là khả năng di chuyển của vật rắn theo phương đó mà không bị bất kỳ một cản trở nào. Tuy nhiên trong phạm vi đồ gá, khái niệm này cần được bổ sung yêu cầu về giới hạn kích thước khi di chuyển.
55
Ví dụ muốn vật rắn hình hộp chữ nhật có một vị trí xác định trong không gian 3 chiều Oxyz theo các toạ độ x, y, z cho trước, ta phải chọn các điểm định vị trên các mặt định vị và các chuyển động trên đƣợc khống chế nhƣ sau:
Hình 4-10. Sơ đồ xác định vị trí của một vật rắn trong hệ tọa độ Đề các
* Mặt phẳng xoy khống chế 3 bậc tự do:
+ Điểm 1 khống chế bậc tự do tịnh tiến theo phương oz: Toz
+ Điểm 2 khi kết hợp với điểm 1 khống chế bậc tự do quay quanh oy: Qoy + Điểm 3 khi kết hợp với điểm 1 khống chế bậc tự do quay quanh ox: Qox
* Mặt phẳng yoz khống chế 2 bậc tự do:
+ Điểm 4 khống chế bậc tự do tịnh tiến theo phương ox: Tox
+ Điểm 5 khi kết hợp với điểm 4 khống chế bậc tự do quay quanh oz: Qoz * Mặt phẳng zox khống chế 1 bậc tự do:
+ Điểm 6 khống chế bậc tự do tịnh tiến theo phương oy: Toy
Người ta dùng nguyên tắc 6 điểm này để định vị chi tiết khi gia công. Khi đó coi chi tiết nhƣ một vật rắn tuyệt đối, và cũng đặt nó trong hệ tọa độ Đề các. Chi tiết sẽ đƣợc khống chế 6 bậc tự do chuyển động bằng các điểm định vị nhƣ ở hình trên.
56
Nhƣ vậy, chúng ta đã chọn đƣợc 6 điểm định vị trên 3 mặt định vị để khống chế hết cả 6 bậc tự do của vật rắn, nghĩa là vật rắn có một vị trí hoàn toàn xác định theo các tọa độ x,y,z cho trước trong hệ toạ độ Oxyz.
Chú ý: Mỗi mặt phẳng có khả năng khống chế 3 bậc tự do, nhƣng ở các mặt yoz và zox chỉ cần khống chế 2 và 1 bậc tự do vì có những bậc tự do ở mặt này có thể khống chế nhƣng ở mặt xoy cũng đã khống chế rồi do đó nó không khống chế nữa.
Trong quá trình định vị chi tiết, không phải lúc nào cũng cần khống chế cả 6 bậc tự do, mà tùy theo yêu cầu gia công ở từng nguyên công mà số bậc tự do có thể đƣợc khống chế từ 1 đến 6.
4.3.2. Ứng dụng nguyên tắc 6 điểm trong quá trình định vị 4.3.2.1. Ứng dụng nguy n tắc 6 điểm
- Chi tiết gia công là vật thực, muốn ứng dụng nguyên tắc 6 điểm phải coi chi tiết là vật rắn tuyệt đối và đặt trong không gian 3 chiều oxyz.
- Căn cứ vào điều kiện cụ thể của từng nguyên công để khống chế hết số bậc tự do cần thiết một cách hợp lý nhất. Không nhất thiết lúc nào cũng khống chế hết cả 6 bậc tự do mà chỉ cần khống chế những bậc tự do cần thiết theo yêu cầu của nguyên công đó.
4.3.2.2. Ký hiệu quy ước các điểm chuẩn - Sơ đồ chuẩn ở dạng lý thuyết:
+ Các mặt phẳng chuẩn mà trên hình chiếu đã suy biến thành đường thì ký hiệu bằng dấu
+ Các mặt phẳng chuẩn mà trên hình vẫn giữ nguyên tiết diện thì ký hiệu bằng dấu
Quy ƣớc này vừa thể hiện đƣợc số điểm định vị trên các mặt định vị, khoảng cách giữa các điểm định vị và hướng tác dụng của các mặt định vị.
- Sơ đồ chuẩn ở dạng kết cấu: Đƣợc ký hiệu bằng
3 ho¨c
Quy ƣớc chỉ thể hiện đƣợc số điểm định vị trên các mặt định vị còn khoảng cách giữa các điểm định vị , hướng tác dụng của các mặt định vị do bản thân kết cấu.
Ví dụ:
Hình 4-11. Sơ đồ ký hiệu các điểm chuẩn
57
4.3.2.3. Khả năng định vị của một số đồ gá thông dụng
- Một mặt phẳng (phiến tỳ) tương đương 3 điểm khống chế 3 bậc tự do.
Hình 4-12. Khả năng khống chế của khối V - Khối V dài tương đương 4 điểm khống chế 4 bậc tự do.
- Khối V ngắn tương đương 2 điểm khống chế 2 bậc tự do.
Hình 4-13. Khả năng khống chế của chốt trụ - Chốt trụ dài tương đương 4 điểm khống chế 4 bậc tự do.
- Chốt trụ ngắn tương đương 2 điểm khống chế 2 bậc tự do.
- Chốt trám tương đương 1 điểm khống chế 1 bậc tự do.
Hình 4.14. Phiến tỳ kết hợp với một chốt trụ ngắn, một chốt trám khống chế 6 bậc tự do.
Hình 4-15. Mâm cặp 3 chấu tự định tâm khống chế 4 bậc tự do.
58
Hình 4-16. Hai mũi tâm khống chế 5 bậc tự do.
4.3.3. Một số chú ý
Định vị không đảm bảo nguyên tắc 6 điểm sẽ xảy ra các hậu quả:
- Siêu định vị: Siêu định vị là hiện tƣợng một bậc tự do bị khống chế quá 1 lần.
- Thiếu định vị: Thiếu định vị là hiện tƣợng một bậc tự do cần phải khống chế mà không khống chế.
- Thừa định vị: Thừa định vị là hiện tƣợng một bậc tự do không cần khống chế mà vẫn khống chế.
Siêu định vị làm cho chi tiết, đồ gá biến dạng,cong vênh nên gây ra sai số gia công rất lớn.
Thiếu định vị sẽ gây ra sai số gia công không lường trước được.
Thừa định vị làm cho kết cấu đồ gá cồng kềnh.
Trong thực tế phải tuyệt đối tránh hiện tƣợng thiếu và siêu định vị, còn thừa định vị vẫn đƣợc sử dụng với mục đích chủ yếu là đƣa chi tiết vào vùng gia công nhanh.
- Số bậc tự do bị hạn chế phụ thuộc vào yêu cầu gia công ở từng bước công nghệ, vào kích thước bề mặt dùng làm chuẩn, vào mối lắp ghép giữa bề mặt chuẩn của phôi với bề mặt làm việc của cơ cấu định vị phôi.
- Khoảng cách giữa các điểm định vị càng xa nhau càng tốt, vì vậy mặt chuẩn chính có diện tích càng lớn càng tốt. Mặt chuẩn dẫn hướng càng dài, càng hẹp càng tốt. Mặt chuẩn chặn có diện tích càng nhỏ càng tốt
Ví dụ:
A
B
S
3 4
a) b)
Hình 4-17. Siêu định vị a)Thiếu định vị b) Siêu định vị
59
Hình 4-18. Một số trường hợp định vị thường gặp a. Siêu định vị; b. Định vị đúng