đồ án tốt nghiệp nghiên cứu, ứng dụng thiết bị đo cơ điện tử cho máy công cụ vạn năng

đại học thái nguyên trờng đhkt công nghiệp *** Cộng hòa xã hội chủ nghĩa việt nam Độc lập - Tự do - Hạnh phúc o0o Thuyết minh luận văn thạc sỹ kỹ thuật Đề tài: Nghiên cứu, ứng dụng thiết bị đo cơ điện tử cho máy công cụ vạn năng nhằm nâng cao độ chính xác dịch chuyển Học viên : Trần Thị Phơng Thảo Lớp : Chk9 - ctm Ngành : công nghệ chế tạo máy Hớng dẫn khoa học: ts. Hoàng vị khoa sau đại học TS. Nguyễn Văn Hùng ngời hớng dẫn TS. Hoàng Vị học viên Trần Thị Phơng Thảo ` 2 Lời cam đoan Xuất phát từ thực tế với đề tài Nghiên cứu ứng dụng thiết bị đo Cơ điện tử cho máy công cụ vạn năng nhằm nâng cao độ chính xác dịch chuyển. Từ nghiên cứu lý thuyết và làm thực nghiệm, tôi xin cam đoan rằng những nội dung trong luận án này là công trình nghiên cứu của tôi. Nội dung luận án là trung thực và cha từng đợc công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Tác giả Trần Thị Phơng Thảo S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Nội dung Trang Phần mở đầu 10 Chương I. Tổng quan về dề tài 13 1.1. Các khái niệm cơ bản về đo lường 13 1.1.1. Đo lường 13 1.1.2. Đơn vị đo – Hệ thống đơn vị đo 13 1.1.3. Phương pháp đo 13 1.1.4. Kiểm tra 14 1.1.5. Phương tiện đo 15 1.1.6. Các chỉ tiêu đo lường 15 1.2.Nguyên tắc cơ bản trong đo lường 16 1.2.1. Nguyên tắc Abbe 16 1.2.2. Nguyên tắc chuỗi kích thước ngắn nhất 16 1.2.3. Nguyên tắc chuẩn thống nhất 17 1.2.4. Nguyên tắc kinh tế 17 1.3. Sai số của phép đo 17 1.3.1. Sai số hệ thống của phép đo 18 1.3.2. Sai số ngẫu nhiên của phép đo 21 1.4. Tổng quan về sai số trên máy công cụ 24 1.4.1. Các nghiên cứu về sai số trên máy công cụ 24 1.4.2. Các nguồn gây sai số trên máy công cụ 28 1.5. Kết luận chương I 30 Chương II. Dụng cụ đo và hệ thống đo dịch chuyển trên máy vạn năng 31 2.1. Các dụng cụ đo dịch chuyển cơ khí 31 2.1.1. Khái quát về các dụng cụ đo cơ khí 31 2.1.2. Một số dụng cụ đo cơ khí 31 2.1.2.1. Dụng cụ đo kiểu trực tiếp 31 2.1.2.2. Dụng cụ đo kiểu gián tiếp 40 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật 3 Chuyên ngành: Công nghệ CTM 2.2. Các hệ thống đo dịch chuyển cơ khí sử dụng trên máy vạn năng 47 2.2.1. Đo dịch chuyển thẳng 47 2.2.2. Đo dịch chuyển góc 50 2.3. Sai số của hệ thống đo dịch chuyển cơ khí 51 2.3.1. Sai số của hệ thống đo trực tiếp 51 2.3.2. Sai số của hệ thống đo gián tiếp 53 2.4. Kết luận chương II 54 Chương III. Dụng cụ đo và phương pháp đo dịch chuyển dùng thiết bị đo 55 Cơ điện tử 3.1. Các phương pháp đo dịch chuyển 55 3.1.1. Một số khái niệm liên quan đến phép đo vị trí 55 3.1.2. Các phương pháp đo 55 3.2. Các thiết bị đo vị trí trên máy NC 59 3.2.1. Các dạng xác định chỉ tiêu vị trí 60 3.2.2. Đo điểm và cảm biến dữ liệu 60 3.2.3. Dụng cụ đo vị trí kiểu số 62 3.2.4. Dụng cụ đo kiểu tương tự 68 3.2.5. Giao thoa kế Laze 72 3.2.6. Đấu kích quang điện động 73 3.3. Kết luận chương 3 72 Chương IV. Nghiên cứu, ứng dụng phương pháp đo dịch chuyển thằng 78 cho chạy dao dọc và chạy dao ngang trên máy tiện ren vít vạn năng 4.1 Đánh giá và lựa chọn phương pháp đo dịch chuyển thẳng trên máy 78 tiện ren vít vạn năng 4.2. Đánh giá sai số của phương án đo đã chọn 81 4.3. Biện pháp khắc phục sai số gá đặt dung cụ đo sau cải tiến 83 4.4 K ết luận chương 4 84 Chương 5. Kết luận và thảo luận 85 1. K ết luận c hung 85 2. Hướng nghiên cứu tiếp 86 Tài li ệu tham khảo 87 DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU TT Bảng số Nội dung Trang 1 Bảng 1.1 Sù phô thuéc cña c¸c gi¸ trÞ t vµ x¸c xuÊt p. t vµo n vµ n 24 DANH MC CC HèNH V - NH CHP TT Hỡnh Ni dung Trang 1 Hỡnh 1.1 Phân bố chuẩn của các giá trị đo riêng lẻ. 23 2 Hỡnh 1.2 Cỏc ngun gõy sai s ca mỏy cụng c (Anderson 27 1992) 3 Hỡnh 2.1 Thc cp 32 4 Hỡnh 2.2 Cấu tạo của thớc phụ 33 5 Hỡnh 2.3 Cỏc kiu thc kp 34 6 Hỡnh 2.4 Cu to Panme o ngoi c khớ 35 7 Hỡnh 2.5 Cỏc kiu panme 36 8 Hỡnh 2.6 Cấu tạo panme đồng hồ 37 9 Hỡnh 2.7 Dụng cu đo góc cơ khí 38 10 Hỡnh 2.8 Nguyờn lớ lm vic ca kớnh o gúc 39 11 Hỡnh 2.9 Nguyên lớ làm việc của máy đo góc 40 12 Hỡnh 2.10 Nguyên lớ làm việc và cấu tạo của đồng hồ so 41 13 Hỡnh 2.11 Nguyên lớ làm việc và cấu tạo của đồng hồ đo 42 chuyển vị nhỏ 14 Hỡnh 2.12 Nguyên lớ làm việc và cấu tạo của đồng hồ đo mặt 43 đầu 15 Hỡnh 2.13 Mt ct l cụn 45 16 Hỡnh 2.14 Rónh mang cỏ 45 17 Hỡnh 2.15 Nguyờn o gúc bng thc sin v thc tang 45 18 Hỡnh 2.16 S ca dng c o gúc t vi 46 19 Hỡnh 2.17 Mặt cắt bàn dao ngang máy tiện 1K62 48 20 Hỡnh 2.18 Sơ đồ động bàn dao máy 16K20 49 Nguyên tắc làm việc của máy đo góc mang tên là 21 Hỡnh 2.19 50 đầu chia độ. 22 Hỡnh 2.20 Đầu phân độ quang học 51 23 Hỡnh 2.21 S tớnh sai số của phép đo bằng thớc cặp. 52 24 Hỡnh 2.22 S tính sai số của phép đo bằng panme. 52 25 Hỡnh 3.1.a Đo vị trí trực tiếp 56 S tp hp cỏc phng phỏp o v trớ ng dng 26 Hỡnh 3.1.b 57 trờn mỏy 27 Hỡnh 3.2 Đo gián tiếp Thông qua trục vít me chạy dao 58 Đo vị trí gián tiếp thông qua bộ bánh răng - 28 Hỡnh 3.3 58 thanh răng 29 Hỡnh 3.4 Đo vị trí bằng đại lợng tơng tự 59 30 Hỡnh 3.5 Đo vị trí bằng đại lợng số 59 31 Hỡnh 3.6 Đo vị trí chu kỳ tuyệt đối 60 Các dạng do vị trí và thành phần đo: D đo trực tiếp, 32 Hỡnh 3.7 33 Hỡnh 3.8 61 I đo gián tiếp, R kiểu quay, T tuyến tính Nhân tố ảnh hởng trong cảm biến dữ liệu đo trực 62 tiếp và đo gián tiếp 34 Hỡnh 3.9 Các dạng lới nhiễu xạ trong hệ thống đo gia số 64 Hỡnh 3.10 Nguyên lý hoạt động của quá trình nhiễu xạ cho 35 65 ánh sáng truyền qua Hỡnh 3.11 Xung đầu ra của hệ thống đo đờng dài bằng quang 35 66 điện 36 Hỡnh 3.12 Thớc đo mã nhi phân cho bộ mã hóa tuyệt đối 68 37 Hỡnh 3.13 Thớc mã nhị phân với nguyên tắc đọc hình chữ V 68 38 Hỡnh 3.14 Nguyên lý bộ giải góc đồng bộ 70 39 Hỡnh 3.15 Cảm biến góc quay 71 40 Hình 3.16 Nguyªn lý cña hÖ thèng industosyn scale 72 Hình 3.17 Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña ®Çu kÝch quang ®iÖn 41 74 ®éng (phillips) 42 Hình 3.18 Bộ mã hóa tuyến tính thu gọn 75 Hình ảnh đỉnh dao sau 4,1 phút khi gia công với 43 Hình 3.19 44 Hình 3.20 45 Hình 3.21 76 v = 110 (m/phút), s = 0,3(mm/ răng) Hình ảnh đỉnh dao sau 6,1 phút khi gia công với 76 v = 80 (m/phút), s = 0,2(mm/ răng) Hình ảnh đỉnh dao sau 6,0phút khi gia công với 77 v = 80 (m/phút), s = 0,2(mm/ răng) 46 H×nh 4.1 Sơ đồ sai số gá đặt thước dụng cụ đo 82 47 Hình 4.2 Kết cấu thước số gá đặt trên máy 83 [...]... tính đồng nhất của vật liệu chế tạo chi tiết cơ khí, khả năng dẫn điện, khả năng chịu lực nén, kéo, xoắn, đo chân không, đo áp suất, đo nhiệt độ Các dụng cụ đo cơ khí là các dụng cụ đo mang kết cấu cơ khí Các thiết bị đo này chủ yếu đo theo phơng pháp đo tiếp xúc Phơng pháp đo tiếp xúc là phơng pháp đo giữa đầu đo và bề mặt cần đo tồn tại một áp lực gọi là áp lực đo Ví dụ nh đo bằng dụng cụ cơ khí,... giữa các đại lợng cần đo và đại lợng đợc đo thì các dụng đo cơ khí có thể đo theo hai phơng pháp là phơng pháp đo trực tiếp và phơng pháp đo gián tiếp 2.1.2 Một số dung đo cơ khí 2.1.2.1 Dụng cụ đo kiểu trực tiếp a Dụng cụ đo chuyển vị thẳng - Dụng cụ đo kiểu thớc cặp Dụngc cụ đo kiểu thớc cặp là một trong những loại dụng cụ đo, đo theo kiểu đo trực tiếp, tức là bám sát vị trí cần đo hay các biến đổi... thờng gặp trên máy công cụ vạn năng hiện nay, các phơng pháp đo và các thiết bị cơ điện tử từ đó có những phân tích cụ thể để có những lựa chọn hợp lý ứng dụng trực tiếp trên một máy vạn năng cụ thể nhằm nâng cao độ chính xác dịch chuyển của máy này đồng thời nghiên cứu đa ra những phơng pháp để giảm sai số cho dụng cụ đo lựa chọn, từ đó góp phần đáng kể nâng cao độ chính xác gia công của máy 2 í ngha... khí trên máy vạn năng 2.1 Các dụng cụ đo dịch chuyển cơ khí 2.1.1 Khái quát về các dụng cụ đo cơ khí Dụng cụ đo cơ khí là dùng để đo đạc, kiểm tra các thông số chế tạo nhằm đảm bảo độ tin cậy, an toàn khi sử dụng của các chi tiết cà máy móc cơ khí Các dụng cụ đo cơ khí còn đợc ứng dụng để đo các khoảng dịch chuyển trên các máy gia công, ví dụ nh trên các máy vạn năng: Máy tiện, phay, khoan Các thông số... dụng cụ đo cơ khí, quang học, khí nén, Theo đặc tính sử dụng có thiết bị đo vạn năng và thiết bị đo chuyên dùng Theo toạ đo có thiết bị đo một, hai hay ba toạ độ Việc lựa chọn phơng tiện đo phụ thuộc vào đặc điểm sản phẩm, phơng pháp đo và khả năng đáp ứng của thiết bị đo 1.1.6 Các chỉ tiêu đo lờng Giá trị độ chia là độ biến thiên của đại lợng đo ứng với chuyển vị của vật chỉ thị đi 1 vạch trên bảng... quang cơ, điện tiếp xúc p lực này làm cho vị trí đo ổn định vì thế kết quả đo tiếp xúc rất ổn định Dựa theo quan hệ giữa các giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo và giá trị đại lợng đo thì các dụng cụ đo cơ khí chủ yếu dùng phơng pháp đo tuyệt đối Phơng pháp đo tuyêt đối là phơng pháp đo mà giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo là giá trị đo đợc Phơng pháp đo này đơn giản, ít nhầm lẫn nhng vì hành trình đo dài... và giá trị đại lợng đo chia thành phơng pháp đo tuyệt đối và phơng pháp đo so sánh Trong phơng pháp đo tuyệt đối, giá trị thị trên dụng cụ đo là giá trị đo đợc Phơng pháp này đơn giản, do hành trình đo dài nên độ chính xác không cao Trong phơng pháp đo so sánh, giá trị mẫu chỉ thị trên dụng cụ cho sai lệch giữa giá trị đo và giá trị mẫu chuẩn dùng khi chỉnh 0 cho dụng cụ đo Kết quả đo bằng tổng giá trị... hợp, kiểm tra đồng thời sự ảnh hởng của các yếu tố đến chất lợng sản phẩm Phơng pháp này thờng đợc dùng để kiểm tra thu thập sản phẩm 1.1.5 Phơng tiện đo Phơng tiện đo là tập hợp các dụng cụ, máy, đồ gá và các thiết bị phụ trợ cho quá trình đo Phơng tiện đo đợc phân loại theo bản chất vật lý quá trình đo, theo đặc tính sử dụng và theo toạ độ đo Theo bản chất vật lý quá trình đo có dụng cụ đo cơ khí, quang... đo, dụng cụ, thiết bị đo, đồ gá đo đảm bảo độ chính xác yêu cầu, đồng thời chi phí với giá thành phù hợp 1.3 Sai số của phép đo Mỗi phép đo đều có một sai số, cho dù nó đợc thực hiện trong điều kiện rất lý tởng Sai số đo là sai lệch giữa giá trị đo đọc đợc trên chỉ thị của dụng cụ đo và giá trị thực của đại lợng đo Gọi x là giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo và xt là giá trị thực của đại lợng đo, sai số... thang đo, cũng có nghĩa là nằm ngoài phạm vi chỉ Phạm vi đo là một miền của phạm vi chỉ, trong đó sai số dụng cụ đo nằm trong giới hạn chỉ số cho phép của nó Một số dụng cụ có thể có nhiều phạm vi đo và thờng thì phạm vi đo lớn nhất có thể bằng phạm vi chỉ Lực đo là lực nén do trục của dụng cụ tác động lên vật đo trong phép đo tiếp xúc Sai số giới hạn là sai số lớn nhất cho phép Độ lệch chuẩn của dụng cụ . cu: 4.1.1. Máy: máy công cụ vạn năng (Máy tiện ren vít vạn năng) 4.1.2. Thiết bị đo cơ điện tử dùng phương pháp đo gián tiếp đo dịch chuyển thẳng: Dùng đầu đo encoder kết hợp với mạch điện cho hiển. Dụng cụ đo và hệ thống đo dịch chuyển trên máy vạn năng 31 2.1. Các dụng cụ đo dịch chuyển cơ khí 31 2.1.1. Khái quát về các dụng cụ đo cơ khí 31 2.1.2. Một số dụng cụ đo cơ khí 31 2.1.2.1. Dụng. thờng gặp trên máy công cụ vạn năng hiện nay, các phơng pháp đo và các thiết bị cơ điện tử từ đó có những phân tích cụ thể để có những lựa chọn hợp lý ứng dụng trực tiếp trên một máy vạn năng cụ thể