Thiết kế và chế tạo đồ gá đa năng phục vụ giảng dạy thí nghiệm kỹ thuật đo

CÁC DẠNG HỎNG CỦA CHI TIẾT MÁY SAI SỐ GIA CÔNG - ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG-Ngày nay trong ngành công nghiệp hiện đại đã tạo ra rất nhiều các sản phẩmphục vụ cho nhu cầu thiết yếu của con ngư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ĐỒ GÁ ĐA NĂNG

PHỤC VỤ GIẢNG DẠY THÍ NGHIỆM KỸ THUẬT ĐO

Mã số: T2022-06-16

Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Thái Dương

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO ĐỒ GÁ ĐA NĂNG

PHỤC VỤ GIẢNG DẠY THÍ NGHIỆM KỸ THUẬT ĐO

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

MỞ ĐẦU

1 Tổng quan tình hình nghiên cứu

1.1 Ngoài nước

1.2 Trong nước

2 Tính cấp thiết

3 Mục tiêu đề tài

4 Cách tiếp cận

5 Phương pháp nghiên cứu

6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

6.1 Đối tượng nghiên cứu:

6.2 Phạm vi nghiên cứu:

CHƯƠNG 1 CÁC DẠNG HỎNG CỦA CHI TIẾT MÁY - SAI SỐ GIA CÔNG - ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG

1.1 CÁC DẠNG HỎNG CỦA CHI TIẾT MÁY

1.2 SAI SỐ GIA CÔNG VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY RA SAI SỐ GIA CÔNG TRONG CƠ KHÍ

1.2.1 Biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ

1.2.2 Ảnh hưởng của độ chính xác máy, sai số đồ gá, sai số dụng cụ cắt

1.2.3 Rung động phát sinh trong quá trình cắt

1.2.4 Do biến dạng nhiệt của máy, của chi tiết, của dao cắt

1.3 KHÁI NIỆM ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG, DUNG SAI VÀ DỤNG CỤ ĐO CƠ KHÍ

1.3.1 Độ chính xác gia công là gì

1.3.2 Dung sai là gì?

1.3.3 Dụng cụ đo cơ khí là gì?

1.4 PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ CHÍNH XÁC TRONG GIA CÔNG CƠ KHÍ

1.5 PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ CHÍNH XÁC TRONG GIA CÔNG CƠ KHÍ

CHƯƠNG 2 SAI LỆCH HÌNH DẠNG VÀ SAI LỆCH VỊ TRÍ TƯƠNG

2.1 SAI LỆCH VÀ DUNG SAI HÌNH DẠNG

2.1.1 Sai lệch hình dạng bề mặt phẳng

2.1.2 Sai lệch hình dạng bề mặt trụ

2.2 SAI LỆCH VÀ DUNG SAI VỊ TRÍ CÁC BỀ MẶT

2.2.1 Sai lệch độ song song của mặt phẳng

2.2.2 Sai lệch độ vuông góc của mặt phẳng

2.2.3 Sai lệch độ đồng tâm

2.2.4 Sai lệch độ đối xứng

2.2.5 Sai lệch độ đảo mặt đầu

2.2.6 Sai lệch độ đảo hướng kính

2.3 DUNG SAI HÌNH DẠNG VÀ VỊ TRÍ BỀ MẶT

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐỒ GÁ ĐA NĂNG ĐỂ ĐO CÁC DẠNG SAI LỆCH CỦA CHI TIẾT DẠNG TRỤC

3.1 Khái niệm về chi tiết dạng trục

3.2 Thông số kỹ thuật qua nhu cầu giảng dạy thí nghiệm

3.3 Các phương pháp kiểm tra

3.4 Sơ đồ nguyên lý của đồ gá

CHƯƠNG 4 CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

4.1 Mô hình thực nghiệm

4.2 Đánh giá thực nghiệm

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Kết luận

2 Kiến nghị

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Thuyết minh đề tài KHCN

Hợp đồng triển khai đề tài

Phụ lục hợp đồng

Bảng danh mục minh chứng của các sản phẩm đề tài

Chương 1

Hình 1.1 - Hư hỏng bánh răng 4

Hình 1.2 – Mòn trục 5

Hình 1.3 - Bu lông và đai ốc bị oxy hóa 6

Hình 1.4 - Mặt trong nồi hơi bị ăn mòn 7

Hình 1.5 - Các chi tiết máy sau khi gia công 8

Hình 1.6 - Sai số của máy công cụ 9

Hình 1.7 - Sai số của đồ gá 10

Hình 1.8 - Sai số dụng cụ cắt 11

Hình 1.9 - Rung động phát sinh trong quá trình cắt 11

Hình 1.10 - Kiểm tra độ đồng tâm trên máy phay 14

Hình 1.11 - Các loại dụng cụ đo 19

Chương 2 Hình 2.1 - Sai lệch độ phẳng 21

Hình 2.2 - Sai lệch độ thẳng 21

Hình 2.3 - Sai lêch độ tròn 22

Hình 2.4 - Độ ô van 22

Hình 2.5 - Độ méo cạnh 23

Hình 2 6 - Sai lệch profin mặt cắt dọc 23

Hình 2.7 - Độ côn 24

Hình 2.8 - Độ lồi 24

Hình 2.9 - Độ lõm 24

Hình 2.10 - Sai lệch độ trụ 25

Hình 2.11 - Sai lệch độ song song 25

Hình 2.12 - Sai lệch độ vuông góc 26

Hình 2.13 - Sai lệch độ đồng tâm 26

Hình 2.14 - Sai lệch độ đối xứng 27

Hình 2.15 - Sai lệch độ đảo mặt đầu 27

Hình 2.16 - Sai lệch dộ đảo mặt đầu 28

Chương 3 Hình 3.1 - Trục trơn 32

Hình 3.2 - Trục bậc 32

Hình 3.3 - Trục rỗng 33

Hình 3.4 - Trục răng 33

Hình 3.5 - Trục lệch tâm 34

Hình 3.6 - Chi tiết trục trong bài thí nghiệm đo 35

Hình 3.7 - Phương pháp kiểm tra sai lệch độ tròn 36

Hình 3.8 - Máy đo độ tròn rondcom nex200 sd-11 accretech 37

Hình 3.9 - Máy đo độ tròn rondcom nex200 sd-11 accretech 37

Hình 3.10 - Phương pháp kiểm tra sai lệch độ đảo hướng kính 38

Hình 3.11 - Phương pháp kiểm tra sai lệch độ đảo mặt đầu 39

Hình 3.12 - Thiết bị do độ đảo Obishi Bench Center Example with Encoder 39

Hình 3.14 - Thiết bị đo độ đồng tâm INSIZE 4733-300B 41 Hình 3.15 - Sơ đồ nguyên lý đồ gá 42

Chương 4

Hình 4.1 - Mô hình thực nghiệm đồ gá đa năng 44

Chương 1

Bảng 1.1 - Cấp chính xác và cấp độ bóng bề mặt đạt được bằng các phương pháp

gia công 15

Chương 2 Bảng 2.1 - Ký hiệu sai lệch hình dạng và sai lệch vị trí 28

Bảng 2.2 - Cấp chính xác hình dạng ứng với các cấp chính xác kích thước 30

Chương 4 Bảng 4.1 - Đo độ tròn 46

Bảng 4.2 - Đo độ đồng tâm 47

Bảng 4.3 - Đo độ đảo hướng kính 48

Bảng 4.4 - Đo độ đảo mặt đầu 49

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo đồ gá đa năng phục vụ giảng dạy thí nghiệm kỹ

thuật đo

- Mã số: T2022-06-16

- Chủ nhiệm: ThS Nguyễn Thái Dương

- Thành viên tham gia:

- Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật – Đại học Đà Nẵng

- Thời gian thực hiện: 09 tháng (03/2023 – 11/2023)

4 Tóm tắt kết quả nghiên cứu:

Hiện nay, phòng thí nghiệm đo lường - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật –Đại học Đà Nẵng, có số lượng đồ gá khá it, các đồ gá đã cũ kĩ Ngoài ra, các đồ gánày chỉ đảm nhận chức năng vốn có như đồ gá đồng hồ so, đồ gá chống tâm, khối V,v.v Việc đo nhiều sai lệch về yếu tố hình học của một chi tiết dạng trục đòi hỏinhiều phương pháp đo khác nhau, dẫn đến các loại dụng cụ đo và đồ gá cũng sẽ yêucầu khác nhau Để đáp ứng nhu cầu giảng dạy thực hành thí nghiệm đo các dạng sailệch đối với chi tiết dạng trục, đồng thời tăng năng suất đo đạc Một thiết bị đồ gá

đa năng đã được chế tạo để phục vụ cho việc giảng dạy thí nghiệm kỹ thuật đo, gópphần giải quyết vấn đề trên Bên cạnh đó, thiết bị còn giảm thời gian gá đặt, từ đónâng cao chất lượng giảng dạy cho sinh viên

5 Tên sản phẩm:

- 01 bài báo được tính điểm công trình khoa học trong danh mục HĐCDGSNN

- 01 mô hình thiết bị đồ gá đa năng phục vụ giảng dạy thí nghiệm đo.

dụng:

Hiệu quả: Đáp ứng được nhu cầu giảng dạy thí nghiệm Triển khai, chuyển

giao công nghệ cho phỏng thí nghiệm kỹ thuật đo

Phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu: Kết quả nghiên cứu ở dạng

báo cáo khoa học Sản phẩm là thiết bị đồ gá đa năng phục vụ giảng dạy cho sinhviên tại khoa Cơ khí – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật

Địa chỉ ứng dụng: Phòng thí nghiệm kỹ thuật đo – Trường Đại học Sư phạm

1 General information:

Project title: Design and manufacture multi-purpose jigs for teachingmeasurement techniques

Code number: T2022-06-16

Coordinator: MSc Nguyen Thai Duong

Implementing institution: University of Technology and Education – TheUniversity of Danang

Duration: from 03/2023 to 11/2023

2 Objective(s):

Fabrication of a multi-purpose jig device for teaching measurement techniquesexperiments can enhance the quality of teaching for students by accommodating avariety of measurement techniques

3 Creativeness and innovativeness:

The new jig integrates multiple features to cater to the measurement of variousaxial part misalignment types Previously, separate jigs were required for eachmisalignment type, resulting in lengthy setup times The new fixture hasdemonstrated remarkable effectiveness, significantly enhancing measurementefficiency

4 Research results:

Currently, the measurement laboratory at University of Technology andEducation – The university of Danang possesses a limited number of aging jigs.These fixtures primarily serve basic functions such as dial gauge fixtures, centersupport fixtures, and V-blocks Measuring various deviations in axial part geometrynecessitates the employment of diverse measuring techniques, leading to amultitude of specialized measuring tools and fixtures To address the requirementsfor teaching and practicing experiments in axial deviation measurement whileenhancing measurement productivity, a multi-purpose jig device has beendeveloped to support the teaching of measurement technique experiments,

reduces setup time, thereby improving the quality of teaching for students.

5 Products:

- One article in International Conference with ISBN index

- One model of multi-purpose jig equipment is designed for teaching measurementexperiments

6 Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability:

Effects: Satisfies experimental teaching requirements Enables thedeployment and transfer of technology for simulating and testing measurementtechniques

Transfer alternatives of research results: Research findings are presented inthe form of scientific reports The product is a multi-purpose jig device utilized forteaching students in the Department of Mechanical Engineering at University ofTechnology and Education

Applicability: Measurement techsnology laboratory at the University ofTechnology and Education – The university of Danang

độ chính xác của dụng cụ đo và độ cứng vững của đồ gá Giá thành các loại đồ gárất cao và vẫn hạn chế công năng của từng loại đồ gá Chính vì vậy, nhiều nhà khoahọc đối với lĩnh vực này đã cho ra nhiều nghiên cứu nhằm cải thiện độ chính xác,tính đa năng và giá thành của thiết bị đồ gá [1-3].

1.2 Trong nước

Hiện nay, việc nghiên cứu cải tiến đồ gá của môn thí nghiệm kỹ thuật đo tạicác trường Đại học, Cao đẳng trong nước vẫn chưa được chú trọng nhiều, hầu hết lànhập từ nước ngoài, công dụng của chúng còn khá hạn chế Trên thị trường nước tahiện nay, các sản phẩm đồ gá hầu hết nhập từ nước ngoài có giá rất cao, dao độngtrong khoảng từ 30 – 100 triệu

Xuất phát từ nhu cầu giảng dạy thực hành kỹ thuật đo tại các trường Đại họcCao đẳng, việc cần có một thiết bị đồ gá mang lại hiệu suất đo đạc cao, thời gian đođạc nhanh chóng thật sự cần thiết Tuy nhiên, đối với việc thiết kế chế tạo đồ gánhằm mục đích đo các sai lệch của chi tiết dạng trục, chỉ có rất ít tác giả đối với đềtài này tiến hành nghiên cứu [4,5]

2 Tính cấp thiết

Thí nghiệm kỹ thuật đo là học phần không thể thiếu đối với các sinh viênchuyên ngành cơ khí chế tạo và cơ khí ô tô Việc nâng cao chất lượng giảng dạymôn thí nghiệm kỹ thuật đo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như trình độ chuyên môn,

độ chính xác của dụng cụ đo và độ cứng vững của đồ gá Hiện nay, phòng thí

nghiệm đo lường trang bị số lượng đồ gá khá ít, các đồ gá đã khá cũ kĩ Ngoài ra,các đồ gá này chỉ có thể đảm nhận được một chức năng vốn có ban đầu như đồ gáđồng hồ so, đồ gá chống tâm, khối V, Việc đo đạc nhiều thông số kỹ thuật của mộtchi tiết máy đòi hỏi nhiều phương pháp đo khác nhau, dẫn đến các loại dụng cụ đo

và đồ gá cũng sẽ yêu cầu khác nhau Chính vì vậy, việc chế tạo một thiết bị đồ gá đanăng phục vụ cho việc giảng dạy thí nghiệm kỹ thuật đo sẽ góp phần giải quyết vấn

đề trên Bên cạnh đó, thiết bị còn giảm thời gian gá đặt, từ đó nâng cao chất lượnggiảng dạy cho sinh viên

- Nghiên cứu lý thuyết ứng dụng

5 Phương pháp nghiên cứu

- Tính toán thiết kế

- Chế tạo đồ gá

- So sánh kết quả đo đạc với các phương án trước đây

6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

6.1 Đối tượng nghiên cứu:

Các chi tiết dạng trục trơn

6.2 Phạm vi nghiên cứu:

Đo đạc các sai lệch hình dạng và sai lệch vị trí của chi tiết dạng trục

CHƯƠNG 1 CÁC DẠNG HỎNG CỦA CHI TIẾT MÁY SAI SỐ GIA CÔNG - ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG

-Ngày nay trong ngành công nghiệp hiện đại đã tạo ra rất nhiều các sản phẩmphục vụ cho nhu cầu thiết yếu của con người từ các thiết bị máy móc thô sơ đến cácloại phương tiện máy móc hiện đại, nhưng cho dù chúng có hiện đại hay đắt tiềnđến mấy thì chúng cũng có thể bị mòn, giảm chất lượng và hiệu quả sử dụng quathời gian do dưới tác động của môi trường, tác động của nhiều yếu tố và sự chămsóc bảo dưỡng trực tiếp của con người

Hình 1.1 - Hư hỏng bánh răng

Việc thiết bị máy móc bị hư hỏng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sảnphẩm, ảnh hưởng gây hậu quả đặc biệt nghiêm trọng trong sản xuất loạt lớn

1.1 CÁC DẠNG HỎNG CỦA CHI TIẾT MÁY

Hư hỏng là sự phá hủy đột ngột diễn ra cục bộ trên bề mặt ma sát hay các chitiết chịu các lực kéo, nén, uốn, xoắn khi biến dạng dẻo vượt quá giới hạn chophép và sự phá hoại bề mặt chi tiết này xảy ra không có qui luật và ở mức độ vĩ mô

Có thể quan sát được bằng mắt thường và có sự phá hoại kim loại gốc như: tróc, rỗ,biến dạng bề mặt, cong, vênh, cào, xước, nứt bề mặt

Sự hư hỏng của chi tiết máy thường được biểu hiện ở 2 yếu tố:

 Sự thay đổi hình dáng hình học.

 Kích thước ban đầu

Các lực tác dụng cơ học làm cho bề mặt của chi tiết bị phá hoại dần dần, dẫnđến làm thay đổi kích thước của chi tiết Đôi khi tác dụng cơ học còn phối hợp vớitác dụng hóa học và các loại tác dụng khác của môi trường

Các dạng hư hỏng của chi tiết máy bao gồm các trường hợp sau:

- Hư hỏng do biến dạng dẻo: Do tác dụng của lực ma sát trên lớp bề mặt rấtmỏng của kim loại làm thay đổi cấu trúc và tính chất vật của nó Tình trạng lớp vỏmỏng kim loại đó phụ thuộc vào hệ số ma sát, độ mòn của lớp bề mặt đối tiếp vàcác chỉ tiêu khác về tính chất ma sát và chống mòn của kim loại Ví dụ: Trong các ổtrượt, làm việc dưới tải trọng khá lớn và nhiệt độ cao, lớp bề mặt dần dần bị xô lệchtheo hướng trượt, do đó làm thay đổi kích thước của ổ đỡ

- Hư hỏng do mài mòn: là một dạng hư hỏng phổ biến nhất của chi tiết máy.Quá trình mài mòn xảy ra do tác dụng cắt hay cào xước của các vật cứng tiếp xúcvới các bề mặt ma sát

Hình 1.2 – Mòn trục

- Hư hỏng do rạn nứt: xảy ra trong ma sát lăn khi tác dụng vượt quá giới hạnchảy của vật liệu lớp bề mặt, dẫn đến làm lớp bề mặt bị nén, biến cứng và rạn nứt.Dạng hư hỏng này thường gặp nhiều trong các bề mặt răng, bánh răng và ổ lăn

- Hư hỏng do bị oxy hóa: xảy ra dưới tác dụng của lực ma sát và oxy của môitrường xung quanh Quá trình oxy hóa xảy ra khi lớp bề mặt bị biến dạng dẽo và

oxy phân tán vào lớp kim loại bị biến dạng dẻo đó và hình thành một màng oxyt.Màng oxyt bị phá hủy trong quá trình làm việc và tiếp tục hình thành một màngoxyt khác, do đó kích thước và hình dáng của chi tiết bị thay đổi dần Khả năngchống hư hỏng do bị oxy hóa phụ thuộc vào độ dẻo của vật liệu Kim loại dẽo bịoxy hóa nhiều hơn kim loại cứng.

Hình 1.3 - Bu lông và đai ốc bị oxy hóa

.

- Hư hỏng do bề mặt trượt bị dính: khi ma sát, ở bề mặt kim loại hay xuấthiện hiện tượng dính được đặc trưng bằng sự mòn nhanh và phá hỏng lớp bề mặttiếp xúc, hệ số ma sát tăng cao và không ổn định Hiện tượng dính xảy ra trong các

bề mặt tiếp xúc làm việc với tải trọng tiếp tuyến lớn, bôi trơn không đầy đủ, độ congcủa lớp bề mặt tiếp xúc khác nhau nhiều (trong các bộ truyền trục vít chịu tải trọngnặng chế tạo bằng cùng một loại vật liệu-thép với thép); trong các khớp nối bản lề,

ổ trượt, làm việc trong điều kiện bôi trơn thiếu; trong các ổ lăn đã bị mòn sơ bộ haycác con lăn bị mòn quá mức

Khi ma sát giữa thép với thép và thép với gang, hiện tượng dính thường xảy

ra một cách đột ngột Để đề phòng hiện tượng dính phải làm cho vật liệu có tínhchịu ma sát cao và giữ chất bôi trơn giữa hai bề mặt trượt ở nhiệt cao Trong các bộphận ma sát người ta sử dụng rộng rãi các vật liệu chất dẻo, téctôlít, gỗ Nhưng cácvật liệu này không có độ bền đủ và không thể chịu được áp lực tiếp xúc cao và tảitrọng va đập

- Hư hỏng vì bị ăn mòn: xảy ra do tác dụng điện hóa của môi trường xungquanh Sự ăn mòn (gỉ) bắt đầu từ lớp mặt ngoài của sản phẩm, sau đó tiến sâu vàolớp bên trong của kim loại Ăn mòn hóa học xảy ra dưới tác dụng của chất lỏngkhông dẫn điện Các chất lỏng này tương đối nhiều là hợp chất hữu cơ không chứanước, ví dụ bendôn, tôluen, cồn v.v… Ăn mòn hóa học cũng xảy ra dưới tác dụngcủa khí khô Quá trình ăn mòn hóa học xảy ra do hóa chất tác dụng lên kim loại Sự

ăn mòn do khí xảy ra trong môi trường khí ở nhiệt độ cao; khi đó bề mặt của chi tiếthình thành một lớp oxyt - gỉ sắt Sự ăn mòn điện hóa kim loại xảy ra dưới tác dụngcủa các dung dịch điện phân, tức là các nước khác nhau có hòa tan muối, axit vàkiềm là các chất lỏng dẫn điện

Hình 1.4 - Mặt trong nồi hơi bị ăn mòn

Sự ăn mòn khí quyển cũng là ăn mòn điện hóa xảy ra khi nhiệt độdương.Trong trường hợp này, trên bề mặt kim loại hình thành một màng ẩm có lẫncác tạp chất, do đó màng ẩm này dẫn điện (dung dịch điện phân) Ăn mòn khí quyểnthường xảy ra trong không khí có hơi độc, ví dụ anhydric cacboníc tách ra khi đốtthan, đihidrôsunfua (H2S), Clor, Oxyt nitơ Không khí hòa tan vào nước chứa lượngcacbonic lớn hơn trong khí quyển do đó tạo nên sự ăn mòn mạnh ở các mặt trongcủa các lò hơi, ống dẫn

Như vậy, một trong các nguyên nhân gây ra hư hỏng đối với các chi tiếtmáy, chính là sự thay đổi hình dáng hình học ban đầu Và yếu tố sai lệch về hình

dạng hình học của chi tiết máy ảnh hưởng rất lớn đến điều kiện làm việc của chi tiếtmáy.

1.2 SAI SỐ GIA CÔNG VÀ NGUYÊN NHÂN GÂY RA SAI SỐ GIA CÔNG TRONG CƠ KHÍ

Khi gia công, không thể đảm bảo chi tiết có các thông số hình học và cácthông số khác chính xác được [6,7] Sở dĩ có sự sai khác ấy là do tác động của cácsai số xuất hiện trong quá trình gia công, chính là các sai số gia công (hình 1.5) Sựxuất hiện của chúng là do một loạt các nguyên nhân sau:

Hình 1.5 - Các chi tiết máy sau khi gia công

1.2.1 Biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ

- Hệ thống công nghệ (máy, đồ gá, dao, chi tiết) không phải là một hệ thốngtuyệt đối cứng vững mà ngược lại khi chịu tác dụng của ngoại lực nó sẽ bị biếndạng đàn hồi và biến dạng tiếp xúc Trong qúa trình cắt gọt, các biến dạng này gây

ra sai số kích thước và sai số hình dáng hình học của chi tiết gia công

- Lực cắt tác dụng lên chi tiết gia công, sau đó thông qua đồ gá truyền đếnbàn máy, thân máy Mặt khác, lực cắt cũng tác dụng lên dao và thông qua cán dao,bàn dao truyền đến thân máy Bất kỳ một chi tiết nào của các cơ cấu máy, đồ gá,dụng cụ hoặc chi tiết gia công khi chịu tác dụng của lực cắt ít nhiều đều bị biếndạng Vị trí xuất hiện biến dạng tuy không giống nhau nhưng các biến dạng đều trựctiếp hoặc gián tiếp làm cho dao rời khỏi vị trí tương đối so với mặt cần gia công,

- Sai số do ảnh hưởng của mòn dao: Khi dao mòn sẽ làm cho lưỡi cắt bị cùn

đi, việc đó làm cho kích thước gia công thay đổi, lực cắt cũng thay đổi, ảnh hưởngđến độ chính xác của chi tiết

1.2.2 Ảnh hưởng của độ chính xác máy, sai số đồ gá, sai số dụng cụ cắt

- Sai số của máy công cụ :

Hình 1.6 - Sai số của máy công cụ

Việc hình thành các bề mặt gia công là do các chuyển động cắt của những bộphận chính của máy như trục chính, bàn xe dao, bàn máy Nếu các chuyển độngnay có sai số, tất nhiên nó sẽ phản ánh lên bề mặt gia công của chi tiết máy, ảnhhưởng tới độ chính xác của chi tiết (hình 1.6)

Máy dù được chế tạo như thế nào thì sau một thời gian sử dụng cũng bị mòn.Hiện tượng mòn trong quá trình sử dụng là do ma sát giữa các mặt có chuyển độngtương đối với nhau Nhất là khi có bụi phoi trộn lẫn với dầu bôi trơn thì hiện tượngmài mòn càng nhanh Ngoài ra, dầu bôi trơn và dung dịch trơn nguội còn gây nênhiện tượng ăn mòn hóa học ở những bộ phận nó tác dụng vào và làm mòn thêmnhanh Trạng thái mòn của máy sẽ gây ra sai số mang tính chất hệ thống

- Sai số của đồ gá :

Hình 1.7 - Sai số của đồ gá

Sai số chế tạo, lắp ráp đồ gá cũng ảnh hưởng đến độ chính xác của chi tiết

gia công Nếu đồ gá chế tạo có sai số hoặc bị mòn sau một thời gian sử dụng sẽ làmthay đổi vị trí tương quan giữa máy, dao và chi tiết gia công, do đó, gây ra sai số giacông (hình 1.7)

Để đảm bảo độ chính xác gia công (bù lại những sai số do chế tạo, lắp ráp,mòn các chi tiết chính của đồ gá), độ chính xác của đồ gá được chế tạo ra phải caohơn ít nhất một cấp so với độ chính xác của kích thước cần đạt được sẽ gia côngtrên đồ gá đó Điều này không dễ dàng đạt được khi gia công những chi tiết có độchính xác cao

Sai số do lắp ráp đồ gá lên máy cũng gây ra sai số gia công vì nó làm mất vịtrí chính xác của đồ gá so với dụng cụ cắt

- Sai số dụng cụ cắt :

Hình 1.8 - Sai số dụng cụ cắt

Độ chính xác chế tạo dụng cụ cắt, mức độ mài mòn của nó và sai số gá đặtdụng cụ trên máy đều ảnh hưởng đến độ chính xác gia công (hình 1.8)

Khi gia công bằng các dụng cụ định kích thước (mũi khoan, khoét, doa,chuốt ) thì sai số chế tạo dụng cụ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công. 

Dao phay ngón, phay đĩa dùng để gia công rãnh then thì sai số đường kính vàchiều rộng của dao cũng ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác chiều rộng rãnh then

Ngoài sai số chế tạo, trong quá trình cắt, dao sẽ bị mòn và ảnh hưởng rất lớnđến độ chính xác gia công Tùy theo mức độ mòn, dao có thể thay đổi cả hình dạnglẫn kích thước và sinh ra sai số trên chi tiết gia công dưới dạng sai số hệ thống thayđổi

1.2.3 Rung động phát sinh trong quá trình cắt

Hình 1.9 - Rung động phát sinh trong quá trình cắt

Rung động của hệ thống công nghệ trong quá trình cắt không những làmtăng độ nhám bề mặt và độ sóng, làm cho dao nhanh mòn mà còn làm cho lớp kimloại mặt bị cứng nguội, hạn chế khả năng cắt gọt (hình 1.9)

- Rung động làm cho vị trí tương đối giữa dao cắt và vật gia công thay đổitheo chu kỳ, nếu tần số thấp, biên độ lớn sẽ sinh ra độ sóng bề mặt; nếu tần số cao,biên độ thấp sẽ sinh ra độ nhám bề mặt

- Ngoài ra, rung động làm cho chiều sâu cắt, tiết diện phoi và lực cắt sẽ tăng,giảm theo chu kỳ, làm ảnh hưởng tới sai số gia công

- Rung động có hai loại: rung động cưỡng bức và tự rung động

Nguyên nhân gây ra rung động cưỡng bức là do các lực kích thích từ bênngoài truyền vào Rung động cưỡng bức có thể có hoặc không có chu kỳ tùy theolực kích thích có hoặc không có chu kỳ.

Tự rung động (hay tự rung) là rung động sinh ra bởi quá trình cắt và nó đượcduy trì bởi lực cắt Khi ngừng cắt thì hiện tượng tự rung cũng kết thúc

1.2.4 Do biến dạng nhiệt của máy, của chi tiết, của dao cắt.

- Ảnh hưởng do biến dạng nhiệt của máy tới độ chính xác chi tiết gia công :Khi máy làm việc, nhiệt độ ở các bộ phận khác nhau có thể chênh lệchkhoảng 10 - 150C, sinh ra biến dạng không đều và máy sẽ mất chính xác ảnh hưởng

đến độ chính xác gia công nhiều nhất là biến dạng nhiệt của ổ trục chính. Nhiệt tăng

làm cho tâm trục chính xê dịch theo hướng ngang va hướng đứng vì các điểm trên

nó có nhiệt độ khác nhau

- Ảnh hưởng do biến dạng nhiệt của dao tới độ chính xác chi tiết gia công :Tại vùng cắt, hầu hết công cơ học cần thiết cho qúa trình cắt đều chuyểnthành nhiệt Tùy theo chế độ cắt, vật liệu làm dao, vật liệu gia công mà tỷ lệ phầnnhiệt phân bố vào phoi, chi tiết gia công, dụng cụ cắt và một phần tỏa ra môi trườngxung quanh sẽ khác nhau.Khi nhiệt cắt truyền vào dao, dao bị nở dài, mũi dao vươnthêm về phía trước làm cho đường kính ngoài giảm đi, đường kính lỗ tăng lên

- Ảnh hưởng do biến dạng nhiệt của chi tiết tới độ chính xác chi tiết gia công:

Một phần nhiệt ở vùng cắt truyền vao chi tiết gia công, làm nó biến dạng vàgây ra sai số gia công Nếu chi tiết được nung nóng toàn bộ thì chỉ gây ra sai số kíchthước, còn nếu bị nóng không đều thì còn gây ra cả sai số hình dáng

Nhiệt độ của chi tiết gia công trong quá trình cắt phụ thuộc vào chế độ cắt.Khi tiện, nếu tăng vận tốc cắt và lượng chạy dao, tức la rút ngắn thời gian nungnóng liên tục chi tiết gia công thì nhiệt độ của nó sẽ nhỏ Còn chiều sâu cắt tăng thìnhiệt độ chi tiết gia công cũng tăng theo

1.3 KHÁI NIỆM ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG, DUNG SAI VÀ DỤNG

1.3.1 Độ chính xác gia công là gì

Độ chính xác gia công của chi tiết máy là mức độ giống nhau về kích thướchình dáng hình học,vị trí tương quan của chi tiết máy được gia công so với chi tiếtmáy lý tưởng trên bản vẽ thiết kế

Nói chung, độ chính xác của chi tiết máy được gia công là chỉ tiêu khó đạt vàgây tốn kém nhất kể cả trong quá trình xác lập ra nó cũng như trong quá trình chếtạo

        Hình 1.10 - Kiểm tra độ đồng tâm trên máy phay

Trong thực tế, không thể chế tạo được chi tiết máy tuyệt đối chính xác, nghĩa

là hoàn toàn phù hợp về mặt hình học, kích thước cũng như tính chất cơ lý với các

giá trị ghi trong bản vẽ thiết kế Giá trị sai lệch giữa chi tiết gia công và chi tiết thiết

kế được dùng để đánh giá độ chính xác gia công

Như vậy độ chính xác của chi tiết được đánh giá theo các yếu tố sau

đây :

–  Độ chính xác kích thước: được đánh giá bằng sai số kích thước thật so với kích

thước lý tưởng cần có và được thể hiện bằng dung sai của kích thước đó

–  Độ chính xác hình dáng hình học: là mức độ phù hợp lớn nhất của chúng với

hình dạng hình học lý tưởng của nó và được đánh giá bằng độ côn, độ ôvan, độkhông trụ, độ không tròn… (bề mặt trụ), độ phẳng, độ thẳng (bề mặt phẳng)

–  Độ chính xác vị trí tương quan: được đánh giá theo sai số về góc xoay hoặc sự

dịch chuyển giữa vị trí bề mặt này với bề mặt kia (dùng làm mặt chuẩn) trong haimặt phẳng tọa độ vuông góc với nhau và được ghi thành điều kiện kỹ thuật riêngtrên bản vẽ thiết kế như độ song song, độ vuông góc, độ đồng tâm, độ đối xứng….–  Độ chính xác hình dáng hình học tế vi và tính chất cơ lý lớp bề mặt: độ nhám bềmặt, độ cứng bề mặt…

Khi gia công một loạt chi tiết trong cùng một điều kiện, mặc dù nhữngnguyên nhân sinh ra từng sai số của mỗi chi tiết là giống nhau nhưng xuất hiện giátrị sai số tổng cộng trên từng chi tiết lại khác nhau Sở dĩ có hiện tượng như vậy là

do tính chất khác nhau của các sai số thành phần

Một số sai số xuất hiện trên từng chi tiết của cả loạt đều có giá trị không đổihoặc thay đổi nhưng theo một quy định nhất định, những sai số này gọi là sai số hệthống không đổi hoặc sai số hệ thống thay đổi

Có một sai số khác mà giá trị của chúng xuất hiện trên mỗi chi tiết khôngtheo một quy luật nào cả, những sai số này gọi là sai số ngẫu nhiên

Cấp chính xác: Cấp chính xác được qui định theo trị số từ nhỏ đến lớn theomức độ chính xác kích thước

TCVN và ISO chia ra 20 cấp chính xác khác nhau, chúng được đánh số theothứ tự độ chính xác giảm dần là 01, 0, 1, 2, …15, 16, 17, 18 Trong đó:

– Cấp 01 ÷ cấp 1 là các cấp siêu chính xác

– Cấp 1 ÷ cấp 5 là các cấp chính xác cao Các cấp này áp dụng cho các chitiết chính xác, dụng cụ đo.

– Cấp 6 ÷ cấp 11 là các cấp chính xác thường Các cấp này áp dụng cho cácmối lắp ghép

– Cấp 12 ÷ cấp 18 là các cấp chính xác thấp Các cấp này dùng cho các kíchthước tự do (không lắp ghép)

Bảng 1.1 - Cấp chính xác và cấp độ bóng bề mặt đạt được bằng các phương pháp gia công Phương pháp gia công Cấp chính xác Cấp độ bóng

Tiện ngoài, tiện trong, bào thô

Tiện ngoài, tiện trong, bào bán tinh

Tiện ngoài, tiện trong, bào tinh

Mài khôn thô

Mài khôn tinh

Nghiền thô

Nghiền bán tinh

Nghiền tinh

Xọc răng, phay răng thô

Xọc răng, phay răng tinh

Cà răng

543435322a23a2121211422

1-3 4-77-91-34-54-65-78-96-89-106-78-99-1010-1213-146-88-99-115-66-78

1.3.2 Dung sai là gì?

Dung sai được hiểu là đặc trưng cho độ chính xác yêu cầu của kích

thước hay còn gọi là độ chính xác thiết kế và được ghi kèm với kích thước danh nghĩa trên bản vẽ kỹ thuật

1.4 PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ CHÍNH XÁC TRONG GIA CÔNG CƠ KHÍ

Có nhiều phương pháp để đo độ chính xác trong gia công cơ khí tuỳ theonguyên lý làm việc của các dụng cụ đo Một số phương pháp đo cơ bản:

Phương pháp đo trực tiếp: là phương pháp đo mà giá trị của đại lượng đo

được xác định trực tiếp theo chỉ số hoặc số đo trên dụng cụ đo Phương pháp nàygồm:

 Đo trực tiếp tuyệt đối: Dùng để đo trực tiếp kích thước cần đo và giá trị đo được nhận trực tiếp trên vạch chỉ thị của dụng cụ đo

 Đo trực tiếp so sánh: Dùng để xác định trị số sai lệch của kích thước so với mẫu chuẩn, giá trị sai số được xác định bằng phép cộng đại số kích thước mẫu chuẩn với trị số sai lệch đó

Phương pháp đo gián tiếp: Dùng để xác định kích thước gián tiếp qua các

kết quả đo các đại lượng có liên quan đến đại lượng đo

Phương pháp đo phân tích ( từng phần ): Dùng để xác định các thông số của

chi tiết một cách riêng biệt, không phụ thuộc vào nhau

1.5 PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ CHÍNH XÁC TRONG GIA CÔNG CƠ KHÍ

Có nhiều dụng cụ để đo độ chính xác trong gia công cơ khí như: thước thẳng,thước cuộn, thước dây, thước lá, thước cặp, thước đo góc, compa, panme, đồng hồ

so, calíp, căn mẫu…Bên cạnh đó cũng có một số thiết bị đo tiên tiến như: đầu đokhí nén, đầu đo bằng siêu âm hoặc laze, thiết bị quang học, thiết bị đo bằng điệnhoặc điện tử,… (hình 1.11)

Thước cặp Thước panme

Hình 1.11 - Các loại dụng cụ đo

CHƯƠNG 2 SAI LỆCH HÌNH DẠNG VÀ SAI LỆCH VỊ TRÍ TƯƠNG QUAN

Trong ngành cơ khí, nhiệm vụ quan trọng trong quá trình thiết kế các sảnphẩm mới hay hoàn thiện lại các sản phẩm cũ chính là chuẩn bị tốt các bản vẽ thiết

kế và công nghệ, nhằm tạo khả năng đảm bảo tính công nghệ cần thiết và chấtlượng cao của sản phẩm Để giải quyết công việc đó, các nhà thiết kế cần phải nắmvững nguyên tắc cơ bản để lựa chọn dung sai cho các thông số hình học chi tiết vàlắp ghép cho các mối ghép tiêu chuẩn nhà nước Việt Nam đã ban hành [6,7]

2.1 SAI LỆCH VÀ DUNG SAI HÌNH DẠNG

Trong chế tạo máy người ta thường thiết kế các chi tiết từ những hình dạnghình học đơn giản nhất, bởi điều đó sẽ làm đơn giản cho việc chế tạo Các chi tiếtriêng biệt hoặc các bộ phận của chúng thường được làm ở dạng mặt phẳng hoặc mặttrụ Rất ít khi người ta dùng các chi tiết ở dạng hình học khác

Tuy nhiên, do một loạt nguyên nhân ảnh hưởng tới chế tạo, hình dạng của chitiết không giữ được lý tưởng Do đó người ta quy định các tiêu chuẩn riêng cho sailệch so với hình dạng hình học đúng Để định mức và đánh giá về số lượng các sailệch hình dạng, người ta đưa vào các khái niệm sau:

Bề mặt thực: là bề mặt trên chi tiết gia công và cách biệt nó với môi trườngxung quanh

Profin thực: là đường biên của mặt cắt qua bề mặt thực

Bề mặt áp: là bề mặt có hình dạng của bề mặt danh nghĩa (bề mặt hình họcđúng trên bản vẽ) tiếp xúc với bề mặt thực và bố trí ở ngoài của vật liệu chi tiết saocho sai lệch từ bề mặt áp tới điểm xa nhất của bề mặt thực có trị số nhỏ nhất

Profin áp: là đường biên của mặt cắt qua bề mặt áp

Tương ứng với các chi tiết phẳng và trụ trơn ta có các dung sai sai lệch hìnhdạng như sau: