Luận văn Tự động hoá quá trình đo và đánh giá sai số chế tạo các thông số ăn khớp của bánh răng trụ trên máy đo toạ độ 3 chiều CMM 544 Mitutoyo
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
----------o0o----------
---------------------------------------------------------
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
TỰ ĐỘNG HOÁ QUÁ TRÌNH ĐO VÀ ĐÁNH GIÁ
SAI SỐ CHẾ TẠO CÁC THÔNG SỐ ĂN KHỚP
CỦA BÁNH RĂNG TRỤ TRÊN MÁY ĐO TOẠ ĐỘ 3 CHIỀU
CMM 544 MITUTOYO
CHUYÊN NGÀNH
LỚP
: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
: CHK9
GVHD
HỌC VIÊN
: PGS.TS. NGUYỄN ĐĂNG HOÈ
: ĐỖ THẾ VINH
KHOA SAU ĐẠI HỌC
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
TS. Nguyễn Văn Hùng
PGS.TS. Nguyễn Đăng Hoè
THAI NGUYÊN 2009
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
1
MỤC LỤC
Trang
1
Mục lục
Bảng các chữ viết tắt
Bảng các hình vẽ
Mở đầu
4
5
7
9
Chương 1 Tổng quan đo các thông số bánh răng trụ
I. Các khái niệm cơ bản trong kỹ thuật đo lường
1.1. Đo lường
9
9
1.2. Đơn vị đo - Hệ thống đơn vị đo
9
1.3. Phương pháp đo
10
12
13
13
14
14
15
16
16
17
17
17
17
22
24
24
29
32
33
34
34
35
36
1.4. Kiểm tra - phương pháp kiểm tra
1.5. Phương tiện đo - Phân loại phương tiện đo.
1.6. Các chỉ tiêu đo lường cơ bản
1.7 Các nguyên tắc cơ bản trong đo lường.
1.7.1. Nguyên tắc Abbe
1.7.2. Nguyên tắc chuỗi kính thước ngắn nhất
1.7.3. Nguyên tắc chuẩn thống nhất
1.7.4. Nguyên tắc kinh tế
II. Phương pháp đo các thông số hình học của chi tiết cơ khí
2.1. Phương pháp đo kích thước thẳng
2.1.1. Phương pháp đo hai tiếp điểm
2.1.2. Phương pháp đo ba tiếp điểm.
2.1.3. Phương pháp đo một tiếp điểm
III Phương pháp đo các thông số bánh răng.
3.1. Phương pháp kiểm tra tổng hợp loại ăn khớp một bên
3.2. Phương pháp kiểm tra tổng hợp loại ăn khớp khít.
3.3. Phương pháp đo sai số tích luỹ bước vòng.
3.3.1. Đo theo sai lệch bước góc
3.3.2. Đo theo sai số tích luỹ bước sau nửa vòng quay của bánh răng
3.3.3. Đo sai lệch bước vòng trên vòng tròn đo.
3.3.4. Đo sai lệch giới hạn bước pháp cơ sở
3.3.5. Đo sai lệch khoảng pháp tuyến chung
3.3.6. Đo độ đảo hướng tâm vành răng
38
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
2
3.3.7. Đo đường kính vòng chia
3.3.8. Đo sai số prôfin răng
39
39
42
42
42
44
47
47
48
50
51
57
62
62
63
63
64
65
67
Chương 2 Một số mô hình toán học áp dụng khi đo 3D
2.1. Cơ sở hình học của phép đo toạ độ
2.1.1. Hệ tọa độ Đề các vuông góc
2.1.2. Các phép biến đổi tạo độ
2.2. Thuật toán cho những yếu tố hình học cơ bản
2.2.1. Thuật toán xác định đường thẳng qua toạ độ 2 điểm đo
2.2.2 Thuật toán xác định tâm và bán kính đường tròn
2.2.3. Thuật toán xác định phương trình tổng quát của mặt bậc hai
2.2.4. Thuật toán xác định mặt phẳng qua toạ độ
2.2.5 Thuật toán xác định mặt cầu
2.3. Độ chính xác phép đo
2.3.1. Sai số chỉ thị
2.3.2. Sai số do mẫu điều chỉnh
2.3.3. Sai số do biến dạng nhiệt
2.3.4. Sai số do lực đo
2.3.5. Sai số do bản thân chi tiết đo gây ra
2.4. Mô hình toán học và sơ đồ điều khiển động cơ Servo.
Chương 3 Phần mềm tính sai số bánh răng trụ dùng ngôn ngữ lập
trình JavaScript.
71
71
74
3.1. Tạo bộ số liệu cho chương trình lập trình
3.2. Lập trình chương trình tính toán sai số gia công bánh răng trụ răng
thẳng bằng ngôn ngữ JavaScript
3.2.1. Tính sai số đường kính vòng đỉnh răng.
3.2.2. Sai số đường kính vòng chân răng
3.2.3. Sai số chiều cao răng
74
75
76
76
78
79
80
80
80
3.2.4. Sai số chiều dày răng trên vòng tròn chia lí thuyết
3.2.5. Sai số bước ăn khớp
3.2.6. Sai số bước góc
3.3. Giao diện chương trình
3.3.1 Lập giao diện chương trình
3.3.2. Lưu đồ thuật toán và các đoạn mã javaScript
3.3.3. Cách sử dụng chương trình để tính toán sai số chế tạo bánh răng
93
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
trụ răng thẳng
Lớp CHK9
3
Chương 4 Ứng dụng chương trình đo sai số bánh răng trụ răng thẳng.
4.1. Quét biên dạng bánh răng
94
94
4.2. Tạo bộ số liệu
96
4.3. Chạy chương trình
97
4.4. Phân tích đánh giá
99
100
Chương 5 Kết luận
Phụ lục 1 Giới thiệu về máy đo CMM 544 Mitutoyo của Trung tâm thí
nghiêm trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
Phụ lục 2 Các đoạn mã của chương trình
Phụ lục 3 Bộ số liệu toạ độ các điểm trên biên dạng bánh răng thực nghiệm
Tài liệu tham khảo
101
113
123
140
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
4
BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CMM
RE
Coordinate Measuring Machine
Máy đo toạ độ 3 chiều
Reverse Engineering
Coordinate System
MasterBall
Kỹ thuật tái tạo ngược
Hệ toạ độ
Co-or. Sys
MB
Quả cầu chuẩn
HTML
HyperText Markup Language
Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản
Thiết kế với trợ giúp của máy
tính
CAD
CAM
Computer Aided Design
Sản xuất có trợ giúp của máy
tính
Computer Aided Manufacturing
Computer Numerical Control
CNC
Điều khiển số bằng máy tính
Tiêu chuẩn Việt nam
TCVN
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
5
BẢNG CÁC HÌNH VẼ
Hình 1-1
Hình 1-2
Hình 1-3
Hình 1-4
Hình 1-5
Hình 1-6
Hình 1-7
Hình 1-8
Hình 1-9
Hình 1-10
Phân tích kết quả đo theo nguyên tắc Abbe
Đo khoảng cách giữa 2 tâm
15
16
17
18
18
20
20
20
21
21
23
25
25
26
27
27
29
30
31
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
40
41
42
Phương pháp đo 2 tiếp điểm
Chi tiết méo 3 cạnh
Phương pháp đo cung 3 tiếp điểm
Chỉnh “0” cho dụng cụ dùng H0
Hình 1-11 Phương pháp đo toạ độ
Hình 1-12 Sơ đồ nguyên tắc đo sai số động học
Hình 1-13 Sơ đồ nguyên tắc của máy kiểm tra tổng hợp kiểu ăn khớp 1 bên
Hình 1-14 Các sơ đồ đo bánh răng dùng bánh răng trung gian
Hình 1-15 Máy đo sai số tổng hợp dùng đòn trung gian
Hình 1-16 Máy đo sai số tổng hợp dùng thước sin
Hình 1-17 Phân tích quá trình đo thuận nghịch
Hình 1-18
Hình 1-19
Hình 1-20
Sơ đồ nguyên tắc của máy kiểm tra tổng hợp loại ăn khớp 2 bên
Sơ đồ máy đo độ dao động khoảng cách tâm
Xác định khe hở mặt bên
Hình 1-21 Sự phân bố của răng gây nên sai số tích luỹ bước vòng
Hình 1-22 Phương pháp đo sai lệch bước góc
Hình 1-23 Phương pháp đo theo sai số tích luỹ bước sau nửa vòng quay
Hình 1-24 Sơ đồ đo sai lệch bước vòng
Hình 1-25 Sơ đồ đo sai lệch bước cơ sở
Hình 1-26 Sơ đồ đo khoảng pháp tuyến chung
Hình 1-27 Sơ đồ đo độ đảo hướng tâm vành răng
Hình 1-28 Đo đường kính vòng chia
Hình 1-29 Các phương pháp tạo hình thân khai mẫu
Hình 1-30 Máy đo thân khai đơn giản
Hình 1-31 Máy đo thân khai Evonvienmet
Hình 2-1
Hệ toạ độ Đề các
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
43
6
Hình 2-2
Hình 2-3
Hình 2-4
Hình 2-5
Hình 2-6
Hình 2-7
Hình 2-8
Hình 3-1
Hình 3-2
Hình 3-3
Hình 3-4
Hình 3-5
Hình 3-6
Hình 3-7
Hình 3-8
Hình 3-9
Cách xác định toạ độ 1 điểm
Toạ độ đường
47
62
62
68
69
69
72
73
73
75
75
76
77
78
79
93
94
94
94
95
95
96
96
97
98
Sai số và chiều dày vạch khắc
Sai số và khoảng chia
Sơ đồ khối động cơ servo với khuếch đại công suất
Sơ đồ điều khiển vận tốc
Sơ đồ điều khiển mômen
Điểm chạm đầu đo với biên dạng
Dữ liệu dạng text
Bảng phân tích toạ độ trong MasterCam
*
Xác định điểm Rd max
Xác định điểm có Rc*min
Xác định chiều cao răng
Xác định chiều dày răng
Xác định bước ăn khớp
Xác định góc giữa các răng
Hình 3-10 Giao diện chương trình
Hình 4-1
Hình 4-2
Hình 4-3
Hình 4-4
Hình 4-5
Hình 4-6
Hình 4-7
Hình 4-8
Hình 4-9
Bánh răng thực nghiệm
Tác giả tiến hành đo biên dạng bánh răng
Quét biên dạng
Hộp thoại Scanning (CNC)
Biên dạng bánh răng được scan
Hộp thoại Expost contuor
Phân tích contuor trong Mastercam
Kết quả tính toán với bánh răng thực nghiệm
Biên dạng bánh răng do chương trình cho ra
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
7
MỞ ĐẦU
Trong tất cả các ngành kỹ thuật nói chung và ngành Cơ khí nói riêng, đo lường
giữ một vị trí hết sức quan trọng. Đo lường là phương pháp để nhận biết chất lượng,
và như vậy dụng cụ đo lường trở thành một trong những công cụ lao động góp phần
tạo ra lao động có chất lượng cao, sản phẩm có chất lượng tốt.
Ngày nay, các sản phẩm ra đời được đòi hỏi chất lượng rất cao với độ chính xác
ngày càng lớn. Do vậy, trong quy trình kiểm tra chất lượng sản phẩm cùng đòi hỏi
các dụng cụ về đo lường ngày càng chính xác. Trước đây, chúng ta chỉ biết đến các
dụng cụ đo kích thước trong cơ khí với độ chính xác không cao. Ví dụ: panme,
thước cặp,…Ngày nay, với sự phát triển như vũ bão của KHKT, công nghệ mới ,
các sản phẩm hiện đại liên tục ra đời trong đó có các sản phẩm về dụng cụ đo
lường.
Dụng cụ đo lường hiện đại không đơn thuần là sản phẩm của riêng ngành cơ khí
hay ngành điện, mà thực chất nó là một sản phẩm Cơ điện tử được điều khiển và sử
lí dữ liệu bằng máy tính thông qua phần mềm tin học. Do vậy, việc khai thác và sử
dụng chúng hiệu quả không hề dễ dàng.
Dụng cụ đo lường hiện đại do các hãng hàng đầu trên Thế giới đang du nhập vào
nước ta một cách nhanh chóng. Tuy vậy, những hiểu biết của các nhà kỹ thuật trong
nước về chúng lại hết sức hạn chế làm ảnh hưởng lớn đến việc sử dụng và khai thác
và thậm chí còn tác động ngay từ khâu mua sắm sản phẩm. Do vậy, việc nghiên cứu
khai thác các dụng cụ đo lường hiện đại là hết sức cần thiết.
Trong cơ khí, chúng ta thường gặp những chi tiết có bề mặt phức tạp như bánh
răng, trục vít... việc đo đạc lại chúng để đánh giá các sai số chế tạo là rất thường
gặp. Trước đây, với các dụng cụ đo thông thường, các kỹ sư đã dựng lên nhiều bài
toán đo lại các thông số trên, tuy nhiên do độ chính xác của dụng cụ, hay do mô
hình đo chưa hoàn chỉnh mà chúng ta chưa có được các kết quả thật chính xác. Với
việc muốn đưa ra kết quả đánh giá một cách chính xác và tự động cho nên tôi đã
quyết định thực hiện đề tài: Tự động hoá quá trình đo và đánh giá sai số chế tạo
các thông số ăn khớp của bánh răng trụ trên máy đo toạ độ 3 chiều CMM 544
Mitutoyo.
Công cụ nghiên cứu của đề tài bao gồm:
-Máy Đo 3 chềiu CMM C544 của Hãng Mitutoyo và phần mềm MCOSMOS
kèm theo máy.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
8
-Máy vi tính.
Đối tượng nghiên cứu:
- Nghiên cứu thiết lập chương trình đo tự động các sai số chế tạo của bánh răng trụ
và đưa ra kết quả đánh giá sai số một cách tự động.
Mục đích nghiên cứu:
- Xây dựng được một chương trình đánh giá kết quả sai số chế tạo các thông số ăn
khớp của bánh răng trụ bằng việc sử dụng ngôn ngữ tin học.
Phương pháp nghiên cứu:
- Lý thuyết kết hợp với thực nghiệm.
Nội dụng đề tài:
- Xây dựng phần mềm tính sai số chế tạo bánh răng trụ răng thẳng bằng ngôn ngữ
lập trình JavaScript. Bộ số liệu đầu vào được tạo ra bằng việc scaning biên dạng
bánh răng trên máy CMM 544 Mitutoyo. Chương trình sẽ cho ra: Sai số đường kính
vòng đỉnh, sai số đường kính vòng chân, sai số chiều cao răng, sai số chiều dày
răng, sai số bước răng, sai số góc giữa các răng và vẽ lại biên dạng bánh răng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
9
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐO CÁC THÔNG SỐ BÁNH RĂNG TRỤ
I. Các khái niệm cơ bản trong kỹ thuật đo lường
Đảm bảo chất lượng sản phẩm là đảm bảo hiệu quả kinh tế cho nền sản xuất.
Việc đảm bảo chất lượng sản phẩm không đơn thuần là việc kiểm tra sản phẩm sau
khi chế tạo mà cái chính là phải vạch ra các nguyên nhân gây sai hỏng ngay trong
khi gia công để có được quy trình công nghệ hợp lý có thể điều chỉnh quá trình gia
công nhằm tạo ra sản phẩm đạt chất lượng. Mức độ đưa thiết bị và kỹ thuật đo vào
công nghệ gia công chế tạo thể hiện mức độ tiên tiến của nền sản xuất.
1.1. Đo lường
Đo lường là việc định lượng độ lớn của đối tượng đo. Đó là việc thiết lập quan
hệ giữa đại lượng cần đo và một đại lượng có cùng tính chất vật lý được quy định
dùng làm đơn vị đo.
Thực chất đó là việc so sánh đại lượng cần đo với đơn vị chuẩn để tìm ra tỷ lệ
giữa chúng. Độ lớn của đối tượng cần đo dược biểu diễn bằng trị số của tỷ lệ nhận
được kèm theo đơn vị đo dùng khi so sánh.
Ví dụ: Đại lượng cần đo là Q, đơn vị đo dùng so sánh là u. Khi so sánh ta có tỷ
lệ giữa chúng là:
Q
= q
u
Kết quả đo sẽ biểu diễn là:
Q = q.u
Việc chọn độ lớn của đơn vị đo khác nhau khi so sánh sẽ có trị số q khác nhau.
Chọn độ lớn của đơn vị đo sao cho việc biểu diễn kết quả đo gọn, đơn giản, tránh
nhầm lẫn trong ghi chép và tính toán. Kết quả đo cuối cùng cần biểu diễn theo đơn
vị đo hợp pháp.
1.2. Đơn vị đo - Hệ thống đơn vị đo
Đơn vị do là yếu tố chuẩn mực dùng để so sánh. Vì thế độ chính xác của đơn
vị đo sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác khi đo.
Độ lớn của đơn vị đo cần được quy định thống nhất mới đảm bảo được việc
thống nhất trong giao dịch, mua bán, chế tạo sản phẩm thay thế, lắp lẫn...
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
10
Các đơn vị đo cơ bản và đơn vị đo dẫn suất hợp thành hệ thống đơn vị được
quy định trong bảng đơn vị đo hợp pháp của nhà nước dựa trên quy định của hệ
thống đo lường thế giới ISO.
1.3. Phương pháp đo
Phương pháp đo là cách thức, thủ thuật để xác định thông số cần đo. Đó là tập
hợp mọi cơ sở khoa học và có thể thực hiện phép đo, trong đó nói rõ nguyên tắc để
xác định thông số đo. Các nguyên tắc này có thể dựa trên cơ sở mối quan hệ toán
học hay mối quan hệ vật lý có liên quan tới đại lượng đo.
Ví dụ: Để đo bán kính cung tròn, có thể dựa vào mối quan hệ giữa các yếu tố
trong cung:
h
s2
R =
+
2 8h
Trong đó h là chiều cao cung, s là độ dài dây cung.
Ví dụ: Khi đo tỷ trọng vật liệu, dựa trên quan hệ vật lý:
G
D =
V
Trong đó D là tỷ trọng, G là trọng lượng mẫu, V là thể tích mẫu.
Nếu ta chọn mẫu dạng trụ thì:
π.d2
4
V =
h
với d là đường kính mẫu, h là chiều dài mẫu, khi đó ta có:
4G
π.d2.h
D =
Việc chọn mối quan hệ nào trong các mối quan hệ có thể thông với thông số
đo phụ thuộc vào độ chính xác yêu cầu đối với đại lượng đo, trang thiết bị hiện có,
có khả năng tìm được hoặc tự chế tạo được. Mối quan hệ cần được chọn sao cho
đơn giản, các phép đo dễ thực hiện với yêu cầu về trang bị đo ít và có khả năng hiện
thực.
Cơ sở để phân loại phương pháp đo:
a) Dựa vào quan hệ giữa đầu đo và chi tiết đo chia ra: Phương pháp đo tiếp xúc
và phương pháp đo không tiếp xúc.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
11
Phương pháp đo tiếp xúc là phương pháp đo giữa đầu đo và bề mặt chi tiết đo
tồn tại một áp lực gọi là áp lực đo. Ví dụ như khi đo bằng dụng cụ đo cơ khí, điện
tiếp xúc... áp lực này làm cho vị trí đo ổn định vì thế kết quả đo tiếp xúc rất ổn định.
Tuy nhiên, do có áp ựl c đo mà khi đo tiếp xúc không tránh khỏi sai số do các biến
dạng có liên quan đến áp lực đo gây ra, đặc biệt đo các chi tiết bằng vật liệu mền, dễ
biến dạng hoặc các hệ đo kém cứng vững.
Phương pháp đo không tiếp xúc là phương pháp đo không có ápựlc đo g iữa
đầu đo và bề mặt chi tiết. Vì không có áp lực đo nên khi đo bề mặt chi tiết không bị
biến dạng hoặc bị cào xước... Phương pháp này thích hợp với các chi tiết nhỏ, mềm,
mỏng, 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 đại lượng
do chia ra phương pháp đo tuyệt đối và phương pháp đo tương đối.
Trong phương pháp đo tuyệt đối, giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo là giá trị đo
được. Phương pháp đo này đơn giản, ít nhầm lẫn, nhưng độ chính xác đo kém.
Trong phương pháp đo tương đối, giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo cho ta sai lệch
giữa giá trị đo và giá trị của chuẩn dùng khi chỉnh “0” cho dụng cụ đo. Kết quả đo
phải là tổng của giá trị chuẩn và giá trị chỉ thị:
Q = Q + ∆x
với: Q - kích thước mẫu chỉnh “0”
∆x - giá trị chỉ thị của dụng cụ.
Độ chính xác của phép đo tương đối cao hơn của phép đo tuyệt đối và phụ
thuộc chủ yếu vào độ chính xác của mẫu và quá trình chỉnh “0”.
c) Dựa vào quan hệ giữa đại lượng cần đo và đại lượng được đo chia ra:
phương pháp đo trực tiếp và phương pháp đo gián tiếp.
Phương pháp đo trực tiếp là phương pháp đo mà đại lượng được đo chính là
đại lượng cần đo, ví dụ như khi ta đo đường kính chi tiết bằng panme, thước cặp,
máy đo chiều dài...
Phương pháp đo trực tiếp có độ chính xác cao nhưng kém hiệu quả.
Phương pháp đo gián ếtpi là phương pháp đo trong đó đại lượng được đo
không phải là đại lượng cần đo nó có quan hệ hàm số với đại lượng cần đo, ví dụ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
12
như khi ta đo đường kính chi tiết thông qua việc đo các yếu tố trong cung hay qua
chu vi..
Phương pháp đo gián tiếp thông qua các mối quan hệ toán học hoặc vật lý học
giữa đại lượng đo và đại lượng cần đo là phương pháp đo phong phú, đa dạng và rất
hiệu quả. Tuy nhiên, nếu hàm quan hệ phức tạp thì độ chính xác đo thấp.
Việc tính toán xử lý kết quả đo và độ chính xác đo rất phụ thuộc vào việc chọn
mối quan hệ này.
1.4. Kiểm tra - phương pháp kiểm tra
Kiểm tra là việc xem xét chất lượng thực của đối tượng có nằm trong giới hạn
cho phép đã được quy định hay không. Giới hạn cho phép là sai lệch cho phép trong
dung sai sản phẩm mà người thiết kế yêu cầu phụ thuộc vào độ chính xác cần thiết
của sản phẩm. Nếu giá trị thực nằm trong khoảng sai lệch cho phép, sản phẩm được
xem là đạt, ngược lại sản phẩm bị xem là không đạt.
Việc kiểm tra phải thông qua kết quả đo thực của sản phẩm hoặc qua kích
thước giới hạn của calip. Vì thế, người ta thường gắn hai quá trình đo - kiểm làm
một quá trình đảm bảo chất lượng sản phẩm.
- Căn cứ vào mục đích sử dụng của yếu tố cần kiểm tra người ta phân ra kiểm
tra thu nhận và kiểm tra trong khi gia công.
Kiểm tra thu nhận là phương pháp kiểm tra nhằm phân loại sản phẩm thành
các sản phẩm đạt và sản phẩm không đạt.
Kiểm tra trong khi gia công là phương pháp kểim tra thông qua việc theo dõi
sự thay đổi của thông số đo để có tác dụng ngược vào hệ thống công nghệ nhằm
điều chỉnh hệ thống sao cho sản phẩm được tạo ra đạt chất lượng yêu cầu.
Trong các quá trình công ngệhhiện đại, đặc biệt l à khi chế tạo các chi tiết
phức tạp, kiểm tra trong gia công không những hạn chế sản phẩm hỏng mà còn thực
hiện được các thao tác kiểm tra mà sau khi chế tạo sẽ khó mà kiểm tra được.
Căn cứ vào mức độ phức tạp của thông số chia ra kiểm tra theo thành phần và
kiểm tra tổng hợp.
Kiểm tra theo thành phần: Thực hiện riêng với một thống số, thông thường đó
là các thông số quan trọng, ảnh hưởng chính tới chất lượng sản phẩm. Ngoài ra,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
13
trong nghiên cứu độ chính xác trong khi gia công, để hợp lý hoá quy trình côn g
nghệ, tìm nguyên nhân gây sai hỏng... người ta cần phải kiểm tra yếu tố mà thông
số kiểm tra chính là yếu tố đang thực hiện tại nguyên công.
Kiểm tra tổng hợp là phương pháp kiểm tra đồng thời sự ảnh hưởng của các
yếu tố tới chất lượng chung của sản phẩm, phương pháp này thường dùng để kiểm
tra thu nhận sản phẩm.
Ví dụ: với chi tiết ren khi đang gia công có thế kiểm tra đường kính trung bình,
đó là kiểm tra yếu tố. Khi chi tiết đã gia công có thể kiểm tra ăn khớp bằng cách cho
ăn khớp bu lông - đai ốc. Đó là việc kiểm tra tổng hợp.
1.5. Phương tiện đo - Phân loại phương tiện đo
Phương tiện đo là tập hợp các dụng cụ đo, máy đo, gá đo và các phương tiện
phụ trợ cho quá trình đo.
Phương tiện đo được phân loại chủ yếu theo bản chất vật lý của quá trình đo:
quang học, cơ khí, thủy lực, điện, điện tử...
Phương tiện đo còn được phân loại theo đặc tính sử dụng: vạn năng và chuyên
dùng.
Phương tiện đo được phân loại theo số toạ độ có thể có một, hai, ba hay nhiều
toạ độ.
Việc chọn phương tiện đo nào cho quá trình đo phụ thuộc vào:
- Các đặc điểm riêng của sản phẩm. Ví dụ: độ cứng, độ lớn, trọng lượng, độ
chính xác và cả số lượng sản phẩm cần đo kiểm.
- Phương pháp đo.
- Khả năng có thể của thiết bị
1.6. Các chỉ tiêu đo lường cơ bản
* Giá trị chia độ c hay là độ phân giải: Đó là chuyển vị thực ứng với kim chỉ
dịch đi một khoảng chia a. Giá trị c càng nhỏ thì độ chính xác đo càng cao.
* Khoảng chia độ a là khoảng cách giữa tâm hai vạch trên bảng chia độ.
* Tỷ số truyền và độ nhậy K là tỷ số giữa sự thay đổi ở đầu ra tương ứng với
sự thay đổi ở đầu vào của dụng cụ đo. Khi K càng lớn, độ chính xác đo càng cao.
Khi sự thay đổi ở đầu vào ra cùng tính chất vật lý thì K là đại lượng không thứ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
14
nguyên, gọi là tỷ số truyền. Khi các sự thay đổi này không cùng tính chất vật lý thì
K là sẽ có thứ nguyên của đại lượng ra trên đại lượng vào và K gọi là độ nhậy.
* Độ nhậy giới hạn ε là chuyển vị nhỏ nhất ở đầu vào còn gây ra được chuyển
vị ở đầu ra ổn định và quan sát được. Khi ε càng bé thì độ chính xác đo càng cao.
* Độ biến động chỉ thị là phạm vi dao động của chỉ thị khi ta đo lập lại cùng
một giá trị đo trong cùng một điều kiện đo.
∆bd = Xmax - Xmin
Trong đó Xmax và Xmin là giá trị chỉ thị lớn nhất và nhỏ nhất trong n lần đo lặp
lại. ∆bd càng lớn thì độ chính xác đo càng kém.
* Phạm vi đo là phạm vi thay đổi của giá trị đo mà phương tiện đo có thể đo
được.
1.7. Các nguyên tắc cơ bản trong đo lường
1.7.1. Nguyên tắc Abbe
Khi kích thước đo và kích thước mẫu nằm trên một đường thẳng thì kết quả đo
đạt độ chính xác cao nhất.
Khi đo kích thước đo có thể đặt nối tiếp hoặc đặt song song với kích thước
mẫu. Khe hở khâu dẫn đầu đo đi động dưới tác dụng của áp lực đo và các biến dạng
tế vi dưới tác dụng của áp lực đo chính là nguyên nhân gây ra sai số đo. Khi sự thay
đổi ở đầu vào và đầu ra cùng tính chất vật lý thì K là đại lượng không thứ nguyên,
gọi là tỷ số truyền.
Với khe hở δ, chiều dài khâu dẫn là L, theo hình 1-1 góc nghiêngệlch lớn
nhất là:
δ
L
∆α = arcrg
Khi đo không theo nguyên tắc Abbe, sai số đo sẽ là:
∆1 = S.tg∆α ≈ S.∆α
∆α 2
2
Khi đo theo Abbe, sai số sẽ là: ∆2 = l(1-cos∆α) ≈ l
Với l là chiều dài đo. Có thể thấy sai số của dụng cụ đo không theo nguyên tắc
Abbe là rất lớn so với các dụng cụ đo theo nguyên tắc Abbe.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
15
Hình 1-1 Phân tích kết quả đo theo nguyên tắc Abbe
1.7.2. Nguyên tắc chuỗi kính thước ngắn nhất
Chuỗi kích thước trong khi đo hình thành bởi một số các khâu của trang bị đo
và kích thước đo, trong đó kích thước đo là khâu khép kín. Khi trang thiết bị đo
càng đơn giản, ít khâu khớp thì độ chính xác đo càng cao.
Khi thiết kế phương án đo, Chuỗi kích thước hình thành bởi sơ đồ đo, trong đó
kích thước đo là đại lượng đo gián tiếp có quan hệ hàm số với các đại lượng đo trực
tiếp. Khi số đại lượng đo trực tiếp càng ít thì độ chính xác đo của đại lượng đo gián
tiếp càng cao. Như vậy, sơ đồ đo càng đơn giản, càng ít thông số, mối quan hệ
không phức tạp đo thì kết quả đo càng chính xác.
Ví dụ: Khi ta đo khoảng cách giữa hai tâm, có thể có 3 phương án:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
16
Hình 1-2 Đo khoảng cách giữa 2 tâm
d1 + d2
1) Đo L1, d1, d2: L0 = L1 +
2
d1 + d2
2) Đo L2 , d1, d2: L0 = L2 -
2
L + L2
1
3) Đo L1, L2
L0 =
2
Có thể nhận thấy rằng phương án đo thứ 3 là tốt nhất.
1.7.3. Nguyên tắc chuẩn thống nhất
Khi kiểm tra, nếu chọn chuẩn kiểm tra trùng với chuẩn thiết kế và chuẩn công
nghệ thì kết quả kiểm tra đạt độ chính xác cao nhất.
Với mỗi chi tiết khi kiểm tra cần lưu ý tới chuẩn đã được dùng khi thiết kế và
khi gia công. Tuy nhiên, tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng thông tin kiểm tra và sự
phức tạp của phương pháp đo - kiểm mà người ta có thể ưu tiên cho vệic chọn
chuẩn đo. Chẳng hạn, thường ưu tiên chọn chuẩn kiểm tra là chuẩn công nghệ, đặc
biệt là khi nghiên cứu độ chính xác trong khi gia công, chọn chuẩn kiểm tra trùng
chuẩn thiết kế khi kiểm tra thu nhận.
1.7.4. Nguyên tắc kinh tế
Nguyên tắc này nhằm đảm bảo độ chính xác đo trong điều kiện giá thành khâu
đo thấp nhất, điều này có liên quan đén:
- Giá thành của thiết bị đo, tuổi bền của thiết bị đo.
- Số lượng sản phẩm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
- Năng suất đo
Lớp CHK9
17
- Yêu cầu trình độ người sử dụng và sửa chữa.
- Khả năng chuyên môn hoá, tự động hoá khâu đo kiểm.
- Khả năng lợi dụng các thiết bị đo phổ thông, thiết bị đo sẵn có hoặc các thiết
bị gá lắp đo lường tự trang bị được.
II. Phương pháp đo các thông số hình học của chi tiết cơ khí
2.1. Phương pháp đo kích thước thẳng
2.1.1. Phương pháp đo hai tiếp điểm
Phương pháp đo hai tiếp điểm là phương pháp
mà khi đo các yếu tố đo của thiết bị đo tiếp xúc với
bề mặt chi tiết đo ít nhất là trên 2 điểm, trong đó
nhất thiết phải có hai tiếp điểm nằm trên phương
biến thiên của kích thước đo 1-1 (hình 1-3).
Trong hai tiếp điểm. một gắn với yếu tố định
chuẩn MC và một gắn với yếu tố đo MD. Yêu cầu
MD // MC và cùng vuông gócớvi 1 -1. Áp lực đo
Hình 1-3 Phương pháp
có phương tác dụng trùng với 1 -1. Để chi tiết đo
đo 2 tiếp điểm
được ổn định nâng độ cao 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
đo ổn định dưới tác dụng của lực đo. Ngoài ra, để giảm ảnh hưởng của sai số chế
tạo mặt chuẩn và mặt 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 đo mà khi đo các yếu tố đo của
thiết bị đo tiếp xúc với bề mặt chi tiết đo ít nhất là trên 3 điểm, trong đó không tồn
tại một cắp tiếp điểm nào nằm trên phương biến thiên của kích thước đo.
Cơ sở của phương pháp đo.
a) Từ một điểm I ngoài vòng tròn, quan sát vòng tròn dưới hai tiếp tuyến IA và
IB hợp với nhau một góc α. Khi R thay đổi, tâm O của vòng tròn sẽ di chuyển trên
phân giác Ix.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
18
Hình 1-4
Hình 1-5
Để nhận biết sự thay đổi này, ta có thể đặt điểm quan sát tại M hoặc N.
Chuyển vị trí ở M hoặc N sẽ cho ta sự thay đổi của h.
Với
h
R =
1
±1
α
sin
2
lấy dấu (+) khi đặt điểm quan sát ở N
lấy dấu (-) khi đặt điểm quan sát ở M
(1)
(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:
∆h
∆R =
1
±1
α
sin
2
và R = R0 + ∆R
với R0 là bán kính chi tiết mẫu dùng khi đo so sánh.
Ứng với điều kiện (1) ta có sơ đồ đo (a) hình 1-5 và ứng với điều kiện (2) ta có
sơ đồ đo (b) hình 1-5.
Tỷ số truyền phụ của sơ đồ đo:
∆h
∆R
1
K =
=
±1
α
2
sin
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
19
Với: 450 ≤ α ≤ 1200 ta luôn có Ka > 1; Kb ≤ 1.
Sơ đồ đo (a) thường dùng khi kiểm tra thu nhận, yêu cầu chính xác cao và kích
thước đo không lớn lắm.
Sơ đồ đo (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 đo 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 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 đỉnh răng bánh răng hay
then hoa, các mặt méo đặc biệt là với số cạnh lẻ cần xác định góc α thích hợp của
khối V.
3600
α = 1800 - n
z
trong đó:
z - số răng hoặc số cạnh méo
n - số bước góc bị kẹp trong V
với
n = 1,3,5,7... khi z lẻ.
n = 2,4,6,8 ... khi z chẵn.
Ta có:
∆h
K
Φ = Φ0 + 2
Φ0 - kích thước mẫu dùng khi chỉnh “0”
∆h - sai lệch chỉ thị khi đo
K - tỷ số truyền phụ của sơ đồ.
Với chi tiết méo 3 cạnh như hình 1-7, có đường kính mọi phía bằng nhau,
phương pháp đo 2 tiếp điểm khôn g thể đo được đường kính của chi tiết này. Dùng
3600
phương pháp 3 tiếp điểm với α = 1800 -
méo của sản phẩm loại này.
= 600 sẽ đo được đường kính và độ
z
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
20
Hình 1-6
Hình 1-7 Chi tiêt méo 3 cạnh
b) Dựa trên nguyên tắc qua 3 tiếp điểm có thể đựng được một vòng tròn duy
nhất. Như thế, nếu một trong 3 tiếp điểm thay đổi toạ độ thì sẽ có một vòng tròn
mới có bán kính khác.
Ta cố định hai trong ba điểm và theo dõi chuyển vị trí của điểm thứ ba. Để đơn
giản ta đặt điểm quan sát nằm trên
trục đối xứng của A, B (hình 1-8).
AB = s
IC = h
CC’ = ∆h.
Có thể dễ dàng có được quan hệ
h
s2
R1 =
R2 =
+
2 8h
(h + ∆h)
s2
+
2
8(h + ∆h)
Nếu ∆h > 0 thì R2 < R1 và
ngược lại
Hình 1-8
Trên nguyên tắc này người ta thiết kế ra phương pháp đo cung 3 tiếp điểm (hình 1-
9). Trong hình, cặp con lăn 1 và 2 có khoảng cách tâm s = 2L, được lắp đối xứng
qua phương chuyển vị trí của tiếp điểm 3 của đồng hồ có thể xác định được quan
hệ:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
21
H 2 − Hd + L2
Với cung lồi ta có: D = 2R =
Với cung lõm ta có: D = 2R =
H
H 2 + Hd + L2
H
Khi tiến hành đo so sánh D0 ta có:
2
L
∆D = -
−1 ∆h
2
H
D = D0 + ∆D
Với D0 yêu cầu ta có thể tìm được trị
số H0 cho dụng cụ có L và d cho trước.
Khi đo cung lồi
2
D0 + d
D + d
Ho =
−
− L2
0
2
2
Hình 1-9 Phương pháp
đo cung 3 tiếp điểm
Khi đo cung lõm
2
D0 − d
D − d
Ho =
−
− L2
0
2
2
Dùng H0 để chỉnh “0” cho dụng cụ như hình 1-10 mô tả
Với phương pháp đo này ta có thể đo bán kính R của cung bất kỳ mà không
cần có vòng tròn mẫu D0.
Hình 1-10 Chỉnh “0” cho dụng cụ dùng H0
Với các cung nhỏ, có thể suy biến cặp con lăn thành hai lưỡi dao, khi đó d = 0.
Khi đo chỏm cầu hoặc các lòng cầu, cặp con lăn suy biến thành một vòng chặn
có đường kính 2L.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
22
Có thể thấy rằng sơ đồ đo này thuộc sơ đồ 3 tiếp điểm cùng phía nên tỷ số
truyền phụ
∆h
∆D
1
K =
= −
≤1
L2
−1
H 2
Hơn nữa K còn phụ thuộc H = H0 + ∆h cho nên khi đo cácòvng tròn kích
thước khác nhau cần tính lại K.
2.1.3. Phương pháp đo một tiếp điểm
Phương pháp đo một tiếp điểm là phương pháp đo mà khi đo yếu tố 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 đo mà có các phương pháp đo một,
hai, ba hay nhiều toạ độ như hình 1-11 mô tả. Trong đó ở sơ đồ a, đoạn AB được đo
trên thiết bị đo một toạ độ, ở sơ đồ b đoạn AB được đo trên thiết bị đo hai toạ độ với
phương trình kết quả đo được tính theo sơ đồ đo.
Trong sơ đồ c, chi tiết được đo trên thiết bị đo 3 toạ độ. M ặt của chi tiết đặt
trên mặt chuẩn MC của bàn đo, đặt trong hệ toạ độ 3 chiều x, y, z. Điều chỉnh cho
đầu đo tiếp xúc với bàn đo ít nhất là 3 điểm 1,2,3 có toạ độ x,y,z tương ứng với 3
điểm, xác định mặt phẳng MC, z sẽ là phương pháp tuyến với MC.
- Đo Φ1, Φ2, L0: cho đầu đo tiếp xúc với Φ1 tại 4, 5, 6 và với Φ2 tại 7, 8, 9 trên
cùng vị trí z1. Từ trị số toạ độ x,y tương ứng xác định được Φ1, Φ2 toạ độ tâm O1,
O2 và L0.
- Đo L1, L2 tại điểm 1, 2, 3 cho z = 0, nâng đầu đo lên chạm vào B, rồi C tương
ứng ta có zB, zC nhờ đó xác định được L1 = zB - z0, L2 = zC - z0
- Đo độ không vuông góc tâm lỗ Φ2 với A, nâng đầu đo lên vị trí II. Lấy ba
điểm 7’, 8’, 9’. Xác định được O’2, từ O2 (x2, y2, z2) và O’2 (x’2, y’2, z’2) xác định
được độ không vuông góc tâm Φ2 với A.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
23
Độ chính xác đo và công thức tính kết quả đo phụ thuộc vào số điểm đo và
cách thức lấy điểm đo.
Hình 1-11 Phương pháp đo toạ độ
Ưu điểm của phương pháp đo toạ độ là có thể đo các kích thước chi tiết phức
tạp, kho đo, không yêu cầu rà chỉnh chi tiết đo trước khi đo, giảm một cách đáng kể
các động tác chuẩn bị khi 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. Số toạ độ của thiết bị càng nhiều thì thao tác đo càng đơn gảin.
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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
24
có sự giúp đỡ của thiết bị tính toán để giảm nhẹ lao động và đỡ nhầm lẫn trong tính
toán.
Phần lớn các thiết bị đo toạ độ có trang bị sẵn các chương trình tính cho các
yêu cầu đo thường gặp để giúp cho quá trình đo được nhanh chóng. Độ chính xác
của phương pháp đo phụ thuộc vào số điểm đo và cách phân bố các điểm đo trên chi
tiết đo.
III Phương pháp đo các thông số bánh răng
Bánh răng là loại chi tiết được dùng rất phổ biến trong kỹ thuật công nghiệp và
đời sống. Nó được dùng làm bộ truyền động và là thành phần cơ bản trong các bộ
truyền động, đặc biệt là đối với các máy cắt, ôtô máy kéo, máy móc đo lường, các
cơ cấu chia độ, cơ cấu điều chỉnh...
Chất lượng bánh răng quyết định độ chính xác truyền động máy, làm ảnh hưởng
đến độ chính xác của sản phẩm cũng như kết quả đo được trên nó.
Căn cứ vào công dụng và nhiệm vụ chủ yếu của bảnh răng, người ta qui định các
chỉ tiêu chất lượng cho bánh răng như sau:
- Mức chính xác động học.
- Mức làm việc êm.
- Mức tiếp xúc.
- Mức độ hở mặt bên.
Các chỉ tiêu chất lượng là các chỉ tiêu chất lượng tổng hợp
Trong sản xuất và nghiên cứu thông số hình học của bánh răng có ảnh hưởng tới
các chỉ tiêu tổng hợp khác nhau. Vì thế ngoài phương pháp đo các chỉ tiêu tổng hợp
người ta còn có các phương pháp đo các chỉ tiêu riêng lẻ mà nó cóảnh hưởng tới
chất lượng làm việc của bánh răng tương đương với các chỉ tiêu tổng hợp.
3.1. Phương pháp kiểm tra tổng hợp loại ăn khớp một bên
Phương pháp kiểm tra tổng hợp là phương pháp kiểm tra sai số động học của
bánh răng trong điều kiện làm việc thực của nó.
Trong phương pháp này bánh răng thực hiện ăn khớp một bên, giống điều kiện
làm thực của bánh răng. Sai số động học được qui đinh là sai số góc lớn nhất sau
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
25
một vòng quay của bánh răng, khi nó ăn khớp một bên với bánh răng mẫu và được
tính ra độ dài cung.
Hình 1-12 Sơ đồ nguyên tắc đo sai số
dộng học
Hình 1-13 Sơ đồ nguyên tắc của máy
kiểm tra tổng hợp kiểu ăn khớp 1 bên
Hình 1-12 là sơ đồ nguyên tắc đo sai số động học: Bánh răng mẫu 1 và bánh
răng kiểm tra 2 có cùng thông số thiết kế. Khi bánh răng 1 quay một góc α, nếu
bánh răng 2 không có sai số thì nó cũng quay đi một góc α’= α. Khi bánh răng 2 có
sai số thì α’≠ α.
∆α= α’- α
Sai số động học được tính bằng:
F’ir=R.∆αΣ
Trong đó ∆αΣ là sai lệch góc của bánh răng kiểm tra so với bánh răng mẫu
khi bánh răng này quay một vòng.
Trong thực tế việc đo F’ir theo sơ đò đo trên không dễ thực hiện đ ược. Để đo
được thuận lợi và chính xác người ta tiến hành khuếch đại tín hiệu đo qua các bộ
truyền, tạo ra hai chuyển động: Chuyển đ ộng mẫu và chuyển động đo. Trong đó
chuyển động mẫu gồm các chi tiết mẫu ăn khớp với nhau; chuyển động đo là
chuyển động gồm các chi tiết ăn khớp mẫu ăn khớp với bánh răng đo. Sai lệch của
hai chuyển động được đánh giá mức độ sai lệch truyền động của bánh răng đo khi
sai số của chi tiết mẫu không đáng kể so với chi tiết đo.
Có thể thực hiện các chuyển động mẫu bằng các phương pháp khác nhau.
Hình 1-13 là sơ đồ nguyên tắc của máy kiểm tra tổng hợp kiểu ăn khớp một bên, mà
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
26
chuyển động mẫu được thực hiện bằng cặp truyền động ma sát. Trong đó cặp đĩa
ma sát được thiết kế theo đường kính vòng ăn khớp của bánh răng mẫu 4 và bánh
răng kiểm tra 3.
Khi bánh răng 3 không có saối, strục I mang kim chỉ 6 và bảng chia 5
chuyển động đồng bộ. Sai lệch của hai chuyển động chỉ ra trên bảng chia 5 mô tả
sai số truyền động của bánh răng 3.
Máy đo dùng chuyển động ma sát là loại máy đơn giản, xí ch truyền động
ngắn, rẻ tiền nhưng có nhược điểm lớn là có tồn tại sai số do trượt, ngoài ra phải có
lực ép giữa hai trục, lực này gây ra sai số tỷ số truyền khi trục bị cong.
Hình 1-14 Các sơ đồ đo bánh răng dùng bánh răng trung gian
Hình 1-14 a là sơ đồ nguyên tắc của máy đo sai số tổng hợp kiểu ăn khớp một
bên mà chuy ển động mẫu được thực hiện nhờ chuyển động ăn khớp bánh răng mẫu 3 với
bánh răng trung gian 2. Bánh răng m ẫu cùng thông số thiết kế với bánh răng kiểm tra.
Sai lệch giữa hai chuyển động được chỉ ra trên bảng chia 4.
Hình 1-14 b là sơ đồ máy đo dùng bánh răng trung gian. Tín hiệu đo được đưa
vào bộ chuyển đổi điện cảm, đưa vào máy ghi vào bộ chỉ thị. Kiểu máy dùng bánh
răng trung gian có ưu đểim là kích thước nhỏ gọn, đảm bảo truyền động không có
trượt, không có lực ép giữa hai trục làm cong trục, không đòi hỏi điều kiện làm việc
cao (chống rung, bụi...) như dùng bộ truyền ma sát. Tuy nhiên do khoảng cách trục
không điều chỉnh được nên không điều chỉnh được tỷ số truyền; máy vẫn cần nhiều
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
27
chi tiết mẫu. Máy chỉ thích hợp khi dùng kiểm tra loại sản phẩm hàng khối, hàng
loạt. Máy kiểu này thường dùng đo bánh răng có môđun m = 1 ÷10 mm, khoảng
cách trục A = 100 ÷ 400.
Hình 1-15 là sơ đồ nguyên tắc của máy đo sai số tổng hợp dùng đòn trung
gian. Loại máy này khắc phục được nhược điểm của các loại máy trên là số chi tiết
mẫu ít hơn, có thể thay đổi tỷ số truyền nhờ thay đổi đòn trung gian. Máy thích hợp
với bánh răng sản xuất loạt nhỏ.
Hình 1-15 Máy đo sai số tổng hợp
dùng đòn trung gian
Hình 1-16 Máy đo sai số tổng
hợp dùng thước sin
Trong sơ đồ, bánh răng mẫu 2 ăn khớp với bánh răng kiểm tra 3. Chuyển động
quay của các bánh răng được biến thành chuyển vị dài của các khâu 6 và 9 nhờ hệ
truyền đai có mang khâu trượt. Để so sánh hai chuyển động người ta đùng đòn trung
gian 7 để đưa chuyển vị về cùng phương. Tuỳ theo thông số thiết kế của bánh răng
mẫu và bánh răng cần kiểm tra, người ta xác định được kích thước cần điều chỉnh b
(a cố định), sao cho khi bánh răng đo không có sai số thì khâu 8 và 9 chuyển động
đồng bộ.
R2.R
b =
4 .a
R1.R3
Kích thước của b đọc được trên kính hiển vi 10.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Lớp CHK9
28
Hình 1-16 là sơ đồ nguyên tắc của máy đo sai số tổng hợp dùng th ước sin.
Trong máy, 4 là bánh răng kểim tra, 3 là thanh răng mẫu. Thước sin số 1 được gá
với góc nghiêng ϕ thích hợp để phối hợp chuyện động sao cho khi bánh răng quay
một vòng, cần số 9 mang bàn trượt tịnh tiến một đoạn l = πD thì con trượt 7 mang
đồng hồ 6 phải đi xuống đoạn h = πd4. Muốn vậy:
πd4
πD
mz
D
ϕ = arctg
= arctg
Trong đó:
m - môđun;
z - số răng;
D - đường kính bánh đai.
Chuyển động mẫu là chuyển vị rơi xuống con trượt; chuyện động đi xuống
của thanh răng mẫu khi nó ăn khớp với bánh răng đo là chuyển động đo. Sai lệch
hai chuyển động được chỉ ra trên đồng hồ 6.
Loại máy này có ưu điểm là có thể điều chỉnh tỷ số truyền nhờ điều chỉnh gá
ϕ; số chi tiết mẫu ít. Do đặc điểm của máy, nó chỉ thích hợp dùng kiểm tra bánh
răng có môđun nhỏ.
Máy đo có đ ặc điểm là xích truyền dài, ảnh hưởng đến độ chính xác khi đo.
Với các sơ đồ nguyên tắc đã nêu, phương pháp kiểm tra tổng hợp kiểu ăn
khớp một bên cho ta kết luận về chất lượng sản phẩm sát với chất lượng khi làm
việc của chi tiết vì nó được kiểm tra như điều kiện làm việc hiện thực. Kết quả đo
cho phép kết luận về các chỉ tiêu chất lượng của bánh răng như:
+ Mức chính xác động học được đánh giá qua sai số động học F’i. Đó là sai
số chuyển vị góc lớn nhất xuất hiện sau một vòng quay, tính ra độ dài cung.
+ Mức làm việc êm: được đánh giá qua sai số động học cục bộ f’i. Đó là giá
trị trung bình của sai số chuyển vị góc sau mỗi răng, tính ra độ dài cung.
+ Nếu bôi bột màu lên mặt răng, sau khi ăn khớp sẽ xuất hiện các vết tiếp xúc trên
mặt răng. Đo chi ều dài vết tiếp xúc có thể đánh giá được mức tiếp xúc F , Fk.
pxn
+ Khi thực hiện quá trình đo thuận nghịc h, kết quả hai lần đo cho phép xác
định được khe hở mặt bên tối thiểu cũng như khe hở tại vị trí bất kỳ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Luận văn Tốt nghiệp Cao học
Jn = Jno - (F’ith + F’ing)
Lớp CHK9
29
Trong đó:
Jn
- khe hở mặt bên tại vị trí khảo sát;
- Khe hở mặt bên tại thời điểm thực hiện quay ngược khi thực
Jno
hiện quá trình đo nghịch;
F’ith và F’ing - sai số động học ở hai quá trình đo thuận và đo nghịch tại vị trí
nghiên cứu.
Trị số Jmin sẽ quyết định dạng đối tiếp của cặp bánh răng ăn khớp theo tiêu
chuẩn TCVN - 1067 - 84.
Phương pháp kiểm tra tổng hợp kiểu ăn khớp một bên cho phép ta đánh giá
chính xác chất lượng làm việc thực của bánh răng một cách nhanh chóng. Tuy nhiên
do phải sử dụng các chi tiết mẫu có độ chính xác cao nên nó chỉ thích hợp với việc
kiểm tra thu nhận. Phương pháp kiểm tra này không chỉ rõ được nguyên nhân sai
hỏng sản phẩm nên không dùng khi nghiên cứu độ chính xác gia công bánh răng.
Hình 1-17 Phân tích quá trình đo thuận nghịch
3.2. Phương pháp kiểm tra tổng hợp loại ăn khớp khít
Phương pháp kiểm tra tổng hợp loại ăn khớp khít là phương pháp kiểm tra sai
số động học của bánh răng trong điều kiện ăn khớp không có khe hở mặt bên, tức là
loại ăn khớp cả hai mặt răng hay còn gọi là ăn khớp khít. Các chỉ tiêu mức chính
xác động học được đánh giá qua độ dao động khoảng cách tâm đo dao động khoảng
cách tâm đo sau một vòng quay, ký hiệu là Fi”.
Hình 1-18 là sơ đồ nguyên tắc của máy kiểm tra tổng hợp loại ăn khớp hai bên.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Tải về để xem bản đầy đủ
142 trang
01/09/2024
2610
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Tự động hoá quá trình đo và đánh giá sai số chế tạo các thông số ăn khớp của bánh răng trụ trên máy đo toạ độ 3 chiều CMM 544 Mitutoyo", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- luan_van_tu_dong_hoa_qua_trinh_do_va_danh_gia_sai_so_che_tao.pdf
