Nghiên cứu ứng dụng thiết bị đo cơ điện tử cho máy công cụ vạn năng nhằm nâng cao độ chính xác dịch chuyển

Header Page of 126 ` học thái nguyên đại Cộng hòa xã hội chủ nghĩa việt nam trường đhkt công nghiệp Độc lập - Tự - Hạnh phúc *** - o0o - Thuyết minh luận văn thạc sỹ kỹ thuật Đề tài: Nghiên cứu, ứng dụng thiết bị đo điện tử cho máy công cụ vạn nhằm nâng cao độ xác dịch chuyển Học viên : Trần Thị Phương Thảo Lớp : Chk9 - ctm Ngành : công nghệ chế tạo máy Hướng dẫn khoa học: ts Hoàng vị khoa sau đại học TS Nguyễn Văn Hùng Footer Page of 126 người hướng dẫn học viên TS Hoàng Vị Trần Thị Phương Thảo Header Page of 126 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 nhằm nâng cao độ xác dịch chuyển Từ nghiên cứu lý thuyết làm thực nghiệm, xin cam đoan nội dung luận án công trình nghiên cứu Nội dung luận án trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả Trần Thị Phương Thảo bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Footer Page 2Sofhúa 126 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun of 126 tt nghip thc s k thut Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM MC LC Ni dung Trang Phn m u 10 Chng I Tng quan v d ti 13 1.1 Cỏc khỏi nim c bn v o lng 13 1.1.1 o lng 13 1.1.2 n v o H thng n v o 13 1.1.3 Phng phỏp o 13 1.1.4 Kim tra 14 1.1.5 Phng tin o 15 1.1.6 Cỏc ch tiờu o lng 15 1.2 Nguyờn tc c bn o lng 16 1.2.1 Nguyờn tc Abbe 16 1.2.2 Nguyờn tc chui kớch thc ngn nht 16 1.2.3 Nguyờn tc chun thng nht 17 1.2.4 Nguyờn tc kinh t 17 1.3 Sai s ca phộp o 17 1.3.1 Sai s h thng ca phộp o 18 1.3.2 Sai s ngu nhiờn ca phộp o 21 1.4 Tng quan v sai s trờn mỏy cụng c 24 1.4.1 Cỏc nghiờn cu v sai s trờn mỏy cụng c 24 1.4.2 Cỏc ngun gõy sai s trờn mỏy cụng c 28 1.5 Kt lun chng I 30 Chng II Dng c o v h thng o dch chuyn trờn mỏy nng 2.1 Cỏc dng c o dch chuyn c khớ 31 31 2.1.1 Khỏi quỏt v cỏc dng c o c khớ 31 2.1.2 Mt s dng c o c khớ 31 2.1.2.1 Dng c o kiu trc tip 31 2.1.2.2 Dng c o kiu giỏn tip 40 Footer Page 3Sofhúa 126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun of 126 tt nghip thc s k thut Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM 2.2 Cỏc h thng o dch chuyn c khớ s dng trờn mỏy nng 47 2.2.1 o dch chuyn thng 47 2.2.2 o dch chuyn gúc 50 2.3 Sai s ca h thng o dch chuyn c khớ 51 2.3.1 Sai s ca h thng o trc tip 51 2.3.2 Sai s ca h thng o giỏn tip 53 2.4 Kt lun chng II 54 Chng III Dng c o v phng phỏp o dch chuyn dựng thit b o C in t 3.1 Cỏc phng phỏp o dch chuyn 55 55 3.1.1 Mt s khỏi nim liờn quan n phộp o v trớ 55 3.1.2 Cỏc phng phỏp o 55 3.2 Cỏc thit b o v trớ trờn mỏy NC 59 3.2.1 Cỏc dng xỏc nh ch tiờu v trớ 60 3.2.2 o im v cm bin d liu 60 3.2.3 Dng c o v trớ kiu s 62 3.2.4 Dng c o kiu tng t 68 3.2.5 Giao thoa k Laze 72 3.2.6 u kớch quang in ng 73 3.3 Kt lun chng 72 Chng IV Nghiờn cu, ng dng phng phỏp o dch chuyn thng cho chy dao dc v chy dao ngang trờn mỏy tin ren vớt nng 4.1 ỏnh giỏ v la chn phng phỏp o dch chuyn thng trờn mỏy tin ren vớt nng 78 78 4.2 ỏnh giỏ sai s ca phng ỏn o ó chn 81 4.3 Bin phỏp khc phc sai s gỏ t dung c o sau ci tin 83 Footer Page 4Sofhúa 126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun of 126 tt nghip thc s k thut 4.4 Kt lun chng Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM 84 Chng Kt lun v tho lun 85 Kt lun chung 85 Hng nghiờn cu tip 86 Ti liu tham kho 87 Footer Page 5Sofhúa 126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun of 126 tt nghip thc s k thut Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM DANH MC CC BNG S LIU TT Bng s Bng 1.1 Ni dung Sự phụ thuộc giá trị t Trang t vào n n 24 xác xuất p Footer Page 6Sofhúa 126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun of 126 tt nghip thc s k thut Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM DANH MC CC HèNH V - NH CHP TT Hỡnh Ni dung Trang Hỡnh 1.1 Phân bố chuẩn giá trị đo riêng lẻ 23 Hỡnh 1.2 Hỡnh 2.1 Thc cp 32 Hỡnh 2.2 Cấu tạo thước phụ 33 Hỡnh 2.3 Cỏc kiu thc kp 34 Hỡnh 2.4 Cu to Panme o ngoi c khớ 35 Hỡnh 2.5 Cỏc kiu panme 36 Hỡnh 2.6 Cấu tạo panme đồng hồ 37 Hỡnh 2.7 Dụng cu đo góc khí 38 10 Hỡnh 2.8 Nguyờn lớ lm vic ca kớnh o gúc 39 11 Hỡnh 2.9 Nguyên lớ làm việc máy đo góc 40 12 Hỡnh 2.10 Nguyên lớ làm việc cấu tạo đồng hồ so 41 13 Hỡnh 2.11 14 Hỡnh 2.12 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 Cỏc ngun gõy sai s ca mỏy cụng c (Anderson 1992) Nguyên lớ làm việc cấu tạo đồng hồ đo chuyển vị nhỏ Nguyên lớ làm việc cấu tạo đồng hồ đo mặt đầu Footer Page 7Sofhúa 126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn 27 42 43 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun of 126 tt nghip thc s k thut Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM 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 21 Hỡnh 2.19 22 Hỡnh 2.20 Đầu phân độ quang học 51 23 Hỡnh 2.21 S tớnh sai số phép đo thước cặp 52 24 Hỡnh 2.22 S tính sai số phép đo panme 52 25 Hỡnh 3.1.a Đo vị trí trực tiếp 56 26 Hỡnh 3.1.b 27 Hỡnh 3.2 28 Hỡnh 3.3 29 Hỡnh 3.4 Đo vị trí đại lượng tương tự 59 30 Hỡnh 3.5 Đo vị trí đại lượng số 59 31 Hỡnh 3.6 Đo vị trí chu kỳ tuyệt đối 60 32 Hỡnh 3.7 33 Hỡnh 3.8 34 Hỡnh 3.9 Các dạng lưới nhiễu xạ hệ thống đo gia số Hỡnh 3.10 Nguyên lý hoạt động trình nhiễu xạ cho 35 35 Nguyên tắc làm việc máy đo góc mang tên đầu chia độ S hp cỏc phng phỏp o v trớ ng dng trờn mỏy Đo gián tiếp Thông qua trục vít me chạy dao Đo vị trí gián tiếp thông qua bánh Các dạng vị trí thành phần đo: D đo trực tiếp, I đo gián tiếp, R kiểu quay, T tuyến tính Nhân tố ảnh hưởng cảm biến liệu đo trực tiếp đo gián tiếp ánh sáng truyền qua Hỡnh 3.11 Xung đầu hệ thống đo đường dài quang điện 50 57 58 58 61 62 64 65 66 36 Hỡnh 3.12 Thước đo mã nhi phân cho mã hóa tuyệt đối 68 37 Hỡnh 3.13 Thước mã nhị phân với nguyên tắc đọc hình chữ V 68 38 Hỡnh 3.14 Nguyên lý giải góc đồng 70 39 Hỡnh 3.15 Cảm biến góc quay 71 40 Hỡnh 3.16 Nguyên lý hệ thống industosyn scale 72 Footer Page 8Sofhúa 126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun of 126 tt nghip thc s k thut 41 Hỡnh 3.17 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM Nguyên tắc hoạt động đầu kích quang điện động (phillips) B mó húa tuyn tớnh thu gn 74 42 Hỡnh 3.18 75 43 Hỡnh 3.19 44 Hỡnh 3.20 45 Hỡnh 3.21 46 Hình 4.1 S sai s gỏ t thc dng c o 82 47 Hỡnh 4.2 Kt cu thc s gỏ t trờn mỏy 83 Hỡnh nh nh dao sau 4,1 phỳt gia cụng vi v = 110 (m/phỳt), s = 0,3(mm/ rng) Hỡnh nh nh dao sau 6,1 phỳt gia cụng vi v = 80 (m/phỳt), s = 0,2(mm/ rng) Hỡnh nh nh dao sau 6,0phỳt gia cụng vi v = 80 (m/phỳt), s = 0,2(mm/ rng) Footer Page 9Sofhúa 126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn 76 76 77 http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun 10 of 126 tt nghip thc s k thut 10 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM Phần mở đầu Tính cấp thiết đề tài Hiện việc ứng dụng công nghệ mới, k thut cao nhu cầu cấp bách sản xuất quốc gia có Việt nam Tuy nhiên vic nghiờn cu ng dng cỏc k thut tiờn tin, mỏy cụng c cú chớnh xỏc cao vi ngnh cụng nghip c khớ nc ta cũn cha nhiu, m cỏc mỏy nng thụng thng chim mt s lng ln nn sn xut c khớ Vỡ vy vic nõng cao chớnh xỏc ca cỏc mỏy nng thụng thng nhằm để mở rộng độ xác gia công chúng thay cho việc đầu tư máy đại, tốn so với việc nâng cấp cho máy vạn sẵn có mà chúng gia công chi tiết cho độ xác Vì việc nâng cao độ xác máy vạn l rt cn thit Trờn cỏc mỏy nng, chớnh xỏc dch chuyn ca bn dao , bn mỏy cú nh hng khụng nh ti chớnh xỏc gia cụng, nu nõng cao c c hớnh xỏc dch chuyn s gúp phn nõng cao c chớnh xỏc ca chi tit gia cụng Hin cỏc h thng o dch chuyn trờn mỏy cụng c nng núi chung c thc hin theo nguyờn lý chuyn i c khớ, dựng c cu m cú khc vch chia nh thc o thng v thc o vũng, nú cho chớnh xỏc o cha cao nõng cp chớnh xỏc o dch chuyn t rờn mỏy cụng , c cú th ng dng phng phỏp o trc tip hoc o giỏn tip vi thiết bị đo điện tử Phng phỏp o trc tip l phng phỏp o bỏm sỏt v trớ cn o hay cỏc bin i v trớ khụng cn n cỏc dn ng c khớ tr ung gian H thng o c ghộp trc tip vi chuyn ng cn o Phng phỏp ny cho chớnh xỏc o rt cao Tuy nhiờn nu s dng phng phỏp o ny dch chuyn trờn mt s mỏy s gp khú khn lp t thiết bị đo, hn ch khụng gian, nh hng mụi trng v giỏ thnh thiết bị đo cao Vỡ vy cú th thay s dng phng phỏp o giỏn tip với thiết bị đo dùng phương pháp đo gián tiếp, õy l phng phỏp o m v trớ cn o c o thụng qua mt dn ng c khớ trung gian Cỏc thit b o dựng Footer Page 10 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun 73 of 126 tt nghip thc s k thut 73 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM Một rãnh trượt không tiếp xúc với hai cuộn dây tạo sóng vuông chuyển đổi vị trí góc 900 đằng sau di chuyển lên Thao tác thực cách xác theo cách giống giải góc rôto pha, giống cuộn cảm đặt lệch góc 900 vòng bước nên gây miền từ trường đặc biệt Tất thước tỷ lệ hệ thống cảm điện có bước (khoảng cách dây quấn) 1/10 mm Với độ xác đạt nằm dải đo micromet, hệ thống đo độc lập cho độ xác nằm khoảng bước Thước đo cố định thân máy, đoạn thước dẫn lắp bàn máy di động mà ta cần đo biến thiên vị trí Khoảng cách thước đo thước đo dẫn khoảng 0.25 mm Trong cuộn dây thước đo có điện áp tần số cao U1 Qua lớp cách, cuộn dây thước dẫn cảm ứng điện áp phụ thuộc vào vị trí cuộn dây thước dẫn so với cuộn dây thước đo Điện áp đánh giá hệ điều khiển đưa giá trị đo vị trí bàn máy Potentiometer: Potentiometer sử dụng quan hệ tuyến tính chiều dài thước đo dẫn điện với điện trở Trên máy công cụ CNC thường cần có độ chia đơn vị đo không nhỏ 0.001 mm Độ chia đưa vào Potentiometer, chúng không máy công cụ sử dụng để đo vị trí 3.2.5 Giao thoa kế laze Giao thoa kế laze hệ thống đo có độ xác cao dùng phép đo khoảng cách quét ảnh máy công cụ Ví dụ kết hợp quét ảnh, đo khoảng cách thước khắc vạch chia, quét ảnh đo độ xác ổ lăn trục trục răngNó sử dụng thước lỷ lệ lớn độ xác cao máy công cụ dùng hệ thống đo vị trí Trong giao thoa k Michelson nguồn sáng phát chùm ánh sáng đơn sắc với chiều dài bước tần số chúng tách làm hai phần nhờ gương nửa suốt Hai chùm sáng phản xạ toàn qua hai gương, nơi mà gương đặt thẳng với điểm chuẩn gương có Footer Page 73 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun 74 of 126 tt nghip thc s k thut 74 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM thể dịch chuyển định vị cấu kiểm tra bên Đó nơi mà chùm ánh sáng phản sạ lại giao thoa với chùm ánh sáng khác Điều gây lên suy giảm tương hỗ khuyếch đại theo vị trí bước giao thoa tương ứng thu quang điện Các mạch xung hình thành từ tính hiệu nhận được, số mạch xung tỷ lệ với phần tính hiệu nhận Độ xác phương pháp giao thoa coi phụ thuộc vào độ ổn đinh dải nguồn sáng, mà bị ảnh hưởng tác động điều kiện xung quanh áp suất khí quyển, nhiệt độ, độ ẩm, hàm lượng CO2 không khí điều kiện làm việc máy laze Có nhiều cách để tăng độ ổn định sóng ánh sáng song phù hợp phương pháp dùng ti laze tần số kép Sai số phép đo đạt xấp xỉ 1àm/m giao thoa kế laze giữ ổn định ghi với tốc độ 18m/phút Độ xác đạt qua khuyếch đại 5.10-3àm 3.2.6 Đầu kích quang điện động Trên hình 3.17, mô tả nguyên lý hoạt động đầu kích quang điện động Hình 3.17 Nguyên tắc hoạt động đầu kích quang điện động (phillips) Nguồn sáng, Thấu kính, Vùng kích hoạt (10 tế bào quang điện) biến đổi theo tần số chuẩn thông qua chuỗi tế bào quang điện, Chuỗi tế bào quang điện (220 diôt), Đế thép, Vùng không phản quang, Vùng phản quang, Thấu kính, Gương bán thấu Footer Page 74 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun 75 of 126 tt nghip thc s k thut 75 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM Trong phương pháp này, nhịp đo chuẩn từ tia chớp mà từ 220V dây tế bào quang điện xếp bên Qua thấu kính độ phận giải vạch chia thang đo hình thành tế bào quang điện Mỗi loạt 10 tế bào quang điện kích thích lúc đầu Điện áp đầu chúng tỷ lệ với dòng ánh sáng dọi vào vùng tế bào quang điện Mặt phân chia tế bào quang điện (trên phương diện điện tử) nhận biết chuỗi tế bào quang điện (photodiodesarray) xếp lệch nhau, mô điện tử máy quét quang động (optoscaner) Dòng tổng cộng tất tế bào quang điện hình thành tín hiệu đo vị trí pha tương quan với tần số quét Ưu điểm hệ thống đo chỗ, với khoảng chia vạch đo 635 àm, đạt độ phân giải vạch chia 0.5 àm Di õy l mt s hỡnh nh cỏc thit b o c in t, o dch chuyn thng v o dch chuyn gúc Thit b o dch chuyn thng: * B mó húa tuyn tớnh thu gn Cụng dng l iu khin biờn v lch in ỏp cho phộp ni suy vi chớnh xỏc cao v ngoi cũn gin thiu c nh hng nhiu x Ni suy tớnh hiu nờn ti 100x X lý tớn hiu n qua b ni H tr cho gỏ t bi ốn LED t u ni cng cú th s dng nh kiu chõn khụng cao tn Kiu thu gn l b mó húa tuyn tớnh (linear encoder) - Kớch thc nh v din tớch b mt nờn hn ch lm vic - Dung sai gỏ t ln - LiX 2x: Khụng nhy vi s nhiu x cp cm bin quang hc Footer Page 75 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn Hỡnh 3.18 B mó húa tuyn tớnh thu gn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun 76 of 126 tt nghip thc s k thut 76 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM - Tc dch chuyn ln - c tớch hp bi cỏc vi mch in t qua u kt ni cú 15 chõn cm D-sub - Trờn 100 ln ni suy (trc chuyn pha 900) - im chun (chớnh xỏc v nh li c theo c hai phng dch chuyn) - iu chnh lch v biờn ng hc - Cú th ghi trờn thc t l bng thộp SINGLEFLEX hoc DOUBLEFLEX LIX 41: cú th ghi trờn thc thy tinh * Encoder tuyn tớnh c bc kớn RSF Kiu c bc kớn thớch hp cho nhng lm vic cú nhiu bi bn Cỏc rónh c c gi kớn trờn sut chiu di trỏnh cỏc tỏc ng ca nhit v bi bn Hỡnh 3.19 Encoder tuyn tớnh c bc kớn RSF * Encoder tuyn tớnh h RSF Kiu encoder tuyn tớnh h c thit k cho s dng trờn cỏc mỏy cụng c v h mỏy ni m yờu cu chớnh xỏc c bit cao v giỏ tr o Cỏc ng dng c trng bao gm: dng c o v ch to trong ngnh cụng nghip bỏn dn, cỏc h thng mỏy PCB, cỏc mỏy siờu chớnh xỏc, cỏc mỏy cụng c chớnh xỏc cao, h thng o trờn mỏy v cỏc b so sỏnh, kớnh him vi o lng, cỏc dng c o chớnh xỏc khỏc, cỏc b dn ng trc tip Hỡnh 3.20 Encoder tuyn tớnh h RSF Footer Page 76 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun 77 of 126 tt nghip thc s k thut 77 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM * Sensor o dch chuyn tuyn tớnh õy l sensor o v trớ tuyn tớnh khụng tip xỳc Gemco LPS s dng cú bn quyn v m bo k thut t gio, truyn tớn hiu chớnh xỏc, tn ti di dng chic v c kt ni vi v trớ ca mỏy Hỡnh 3.21 Sensor o dch chuyn tuyn tớnh 3.3 Kt lun chng Cỏc thit b o dch chuyn hin i l sn phm ca ngnh C in t, thi i khoa hc v cụng ngh phỏt trin khụng ngng nh hin ny thỡ cỏc sn phm ny vụ cựng phong phỳ, a dng v ngy cng c ci tin mnh m Cỏc sn phm ny cho chớnh xỏc o rt cao v ó c ng dng cỏc h thng o ca cỏc mỏy cụng c hin i Trờn cỏc mỏy cụng c s dng thit b o c in t thỡ k t qu o c trờn mỏy cú th trc tip chuyn i thnh tớn hiu iu khin dch chuyn ca mỏy hoc hin th lm d liu xỏc nh kt qu o Thụng qua nhng kho sỏt v phng phỏp o, v trớ lp dng c, chun o v cỏc ch tiờu kinh t, k thut t ú la chn c thit b o i vi mỏy cn ci tin Cỏc thit b c in t l nhng sn phm ó c tiờu chun húa v sn xut thnh thng phm cú giỏ thnh h l gii phỏp la chn hp lý ng dng cho cỏc mỏy cụng c nng thụng thng La chn ny cho phộp nõng cao chớnh xỏc ca phộp dch chuyn cỏc chuyn ng nh v ca mỏy cụng c nh vic nõng cao chớnh xỏc dng c o Footer Page 77 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun 78 of 126 tt nghip thc s k thut 78 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM Chng IV: NGHIấN CU, NG DNG PHNG PHP O DCH CHUYN THNG CHO CHY DAO DC V CHY DAO NGANG TRấN MY TIN REN VT VN NNG 4.1 ỏnh giỏ, la chn phng phỏp o dch chuyn thng trờn mỏy tin ren vớt nng Hin trờn cỏc mỏy tin ren vớt nng cn o dch chuyn thng theo hai phng x, z tng ng l dch chuyn dc theo phng z v dch chuyn ngang theo phng x ca bn dao ngoi cũn cú dch chuyn nh chy dao dc v ngang ca bn dao trờn Trờn cỏc mỏy tin ny u s dng dng c o dch chuyn l thc o vũng v c o theo nguyờn tc o giỏn tip l bin chuyn ng tnh tin thng ca bn dao thnh chuyn ng quay ca thc o vũng thụng qua cỏc b truyn bỏnh rng bỏnh rng, rng - bỏnh rng hoc vớt me c Giỏ tr o s c c thụng qua cỏc vch chia trờn thc o vũng Nh ó nhn xột mc 2.4 s dng phng phỏp o giỏn tip cho chớnh xỏc thp hn so vi o trc tip bi cỏc sai s tớch ly qua cỏc b truyn trung gian Mt khỏc, vi vic s dng cỏc dng c o c khớ nu o bng phng phỏp o trc tip s gp khú khn lp rỏp dng c o trờn mỏy Theo lý thuy t, t phng trỡnh ng hc ca phộp o giỏn tip dch chuyn thng bng du xớch vũng l ì iTG = c (vi n l s vch chia ca du xớch, c l chớnh xỏc ca dng c o, n iTG t s truyn trung gian) ta cú th mun chớnh xỏc o c tựy ý bng cỏch tng s lng vch chia n trờn thc o vũng Song trờn thc t thc o vũng s dng trờn cỏc mỏy nng hin cho chớnh xỏc o ti a l 0.01mm ữ 0.0025 mm Vy nõng cao c chớnh xỏc o dch chuyn, ngoi cỏc bin phỏp cụng ngh cú mt s phng phỏp nh: Gim thiu b truyn trung gian hoc s dng cỏc dng c o in thay cho dng c o c khớ vỡ cỏc dng c o c in t hin cho chớnh xỏc khỏ cao c vi àm, thm t chớnh xỏc ti 5.10-3àm s dng thit dng c o giao thoa k laze, hoc cú th kt hp c hai Footer Page 78 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun 79 of 126 tt nghip thc s k thut 79 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM phng phỏp ú Nh vy s dng cỏc dng c o c in t thay cho cỏc dng c o c khớ s lm cho kt cu o n gin hn v gn nh hn nhiu Da trờn c s hai phng phỏp o l o trc tip v o giỏn tip, cú mt s phng ỏn nõng cao chớnh xỏc o dch chuyn trờn mỏy tin ren vớt nng nh sau: Phng ỏn 1: S dng phng phỏp o trc tip Trong phng phỏp ny , s dng mt thc t l gn c nh, song song vi phng dch chuyn ca bn dao cũn u c sensor gn trờn bn dao, ú tt c cỏc b truyn trung gian s c b qua nờn gim c sai s tớch ly trờn cỏc b truyn ny Mụ hỡnh o trc tip nh trờn hỡnh 3.9 Vi phng ỏn o ny cỏc sai s cú th cú ú l: - Nhit : Khi nhit thay i lm nh hng ti bin dng ca thc, nh hng ti chớnh xỏc ca u c - Sai s bc - Sai s khong cỏch v gúc - Sai s ti ch giao nhau: - Cỏc im trờn thc t l Phng ỏn 2: S dng phng phỏp o giỏn tip Trong phng ỏn ny, s dng mt b truyn bỏnh rng - rng dn ng cho chuyn ng thng ca bn dao Thanh rng c gỏ song song vi ph ng dch chuyn cũn bỏnh rng c c nh trờn bn dao Lỳc ny o c lng dch chuyn, h thng o kiu quay (vớ d encoder o gúc) c gn vi trc ca bỏnh rng m s vũng quay bỏnh rng t ú thit b bỏo cho ta lng dch chuyn ca bn da o Mụ hỡnh húa phộp o nh trờn hỡnh Trong phng ỏn ny cú cỏc sai s nh hng ti phộp o l: - Sai s bc ca rng v bỏnh rng: Kt qu ca phộp o ph thuc khỏ nhiu vo sai s ca b truyn trung gian ny vy yờu cu ch to b truyn phi cú chớnh xỏc cao - lch tõm ca bỏnh rng: Vỡ dng c o gúc c lp ng trc vi bỏnh rng, nu nu ng tõm ca bỏnh rng cng ln lm bin dng trc rng Footer Page 79 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun 80 of 126 tt nghip thc s k thut 80 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM gõy nh hng ti dng c o v cũn cho truyn ng khụng u - Li cỏc b bin i c s dng - Nhit : Cỏc dng c o in núi chung khỏ nhy cm vi nhit nờn s dng cỏc h thng o mụi trng cú nhit va phi v n nh - Thay i ti trng t ngt trờn rng: Nu sut hin ti t nht ny d dn n nhng li v ng truyn trờn u o Phng ỏn 3: S dng phng phỏp o giỏn tip Khi s dng phng ỏn ny thỡ khụng cn ch to thờm b truyn khỏc m s dng luụn b truyn vớt me c dn hng ca bn mỏy o dch chuyn bng cỏch gn dng c o kiu quay (encoder quay) vo u trc vớt me Khi ny dch chuyn ca bn dao s c m thụng qua vũng quay ca vớt me dn hng Cỏc sai s gp phi phng ỏn o ny l: - Bin dng n hi ca trc vớt me dn - Sai s gúc - Khe h vớt me - c - Kt vớt me dn - Sai s nhn tớn hiu - Nhit Nhỡn chung h thng vớt me c s dng trờn cỏc mỏy nng hin sau mt thi gian s dng cú hin tng mũn vớt me c nhiu lờn sai s v khe h khỏ ln, nu s dng b truyn c m ch thay th thit b o c khớ bng thit b o in thỡ chớnh xỏc c nõng khụng ỏng k Do vy tng ng vi dng c o thay th ta nờn dựng b truyn vớt me bi thay th hon ton cho b truyn c Nh vy giỏ thnh b truyn vớt me bi khỏ cao so vi giỏ thnh chu ng ca mỏy, nờn phng ỏn ci tin th ba ny khụng kh thi Trong phng ỏn ci tin th phộp o thc hin giỏn tip qua b truyn trung gian l bỏnh rng rng Nh vy phng ỏn ny sai s ca phộp o khụng nhng phu thuc vo bn thõn dng c o m cũn ph thuc rt ln vo sai s ca b truyn ny So sỏnh vi cỏc phng phỏp ang s dng trờn cỏc mỏy Footer Page 80 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun 81 of 126 tt nghip thc s k thut 81 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM nng hin nay, ta thy cú nhng phn o dch chuyn ca mỏy cng ó ch o thụng qua mt b truyn trung gian Vớ d nh o dch chuyn chy dao ngang ca mỏy 1K62, phộp o c thc hin qua b truyn vitme c trung gian Nu s dng phng ỏn ci tin th thỡ phi thay b truyn trung gian c bng mt b truyn trung gian mi, ú sai s ca phộp o mi c ci tin, Tuy nhiờn cỏc sai s ca b truyn trung gian cũn nhng ta cú th hn ch sai s ú phm vi cho phộp Phng ỏn th ny cú th s dng nhng h thng m kt cu khụng th lp t cỏc dng c o trc tip Nh vy cú th chn phng ỏn ó nờu ci tin chớnh xỏc o dch chuyn trờn mỏy tin ren vớt nng Nhn thy phng ỏn thc hin phng phỏp o trc tip cho chớnh xỏc cao hn phng ỏn , vỡ khụng qua b truyn trung gian ng thi trờn mỏy tin ren vớt nng cú khụng gian lp t dng c o C in t o trc tip Vi dng c o c s dng l cỏc h thng o gia s/ kiu s S d chn loi dng c o ny vỡ so vi cỏc dng c o khỏc, loi ny ngy cng c s dng ph bin, giỏ thnh r, cht lng m bo Các vận hành hệ thống đo bao gồm: Thước tỷ lệ gia số, lưới nhiễu xạ, chi tiết chiếu sáng, cấu đếm, điều khiển giải tần 4.2 ỏnh giỏ sai s ca phng ỏn o ó chn Phng ỏn ó chn l phng phỏp o t rc tip nờn sai s ca phng phỏp ny phu thuc vo cỏc yu t ú l sai s ch to ca dng c o, sai s yu t mi trng, sai s gỏ t dng c o a Sai s ch to dng c o - Sai s bc: Bao gm sai s v khụng u ca cỏc bc mt li trờn thc o, li kớch, mó chun - Sai s khong cỏch v gúc: ú l sai s v khong cỏch song song gia thc v li kớch, khong cỏch ny thng phi m bo l 0.25 mm Nu khong cỏch ny khụng u di chuyn gia thc dn v thc o nh s gõy sai s c tớn hiu o Footer Page 81 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun 82 of 126 tt nghip thc s k thut 82 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM b Sai s yu t mụi trng Cỏc yu t mụi trng gõy nh hng nhiu nht cú th l bi bn, nhit thay iBi bn ri vo vựng c ca thc s gõy nhiu tớn hiu o v cho kt qu thiu chớnh xỏc Nu nhit thay i nhiu s lm bin dng thc, nh hng ti chớnh xỏc ca u c Nhỡn chung vi nh hng ca yu t ny hon ton cú th khc phc c bng cỏch s dng dng c o kớn v t mỏy ni cú nhit ớt bin i c Sai s gỏ t dng c o Vi vic ng dng dng c o in dựng phng phỏp o trc tip thay th cho cỏch o c trờn mỏy nng nhm nõng cao chớnh xỏc o, nu gỏ t thc ca dng c o cú sai s s lm cho kt qu o c, b sai lch vi giỏ tr thc t iu ú khin cho vic ci tin phng phỏp o khụng cú ý ngha cho dự dng c o ó chn cú chớnh xỏc cao C th, nu chiu di l cn o l l, gỏ lch thc o mt gúc t hỡ chiu di o c thc t l: l = lcos l' Phng dch chuyn Vy sai s l: cos Hình 4.1 S sai s gỏ t thc dng c o Nhỡn chung, cỏc sai s v bn thõn dng c o in ta khụng th khc phc c vỡ cỏc dng c ny ó c xn sut sn nờn ph thuc hon ton vo nh xn sut Vy khc phc sai s o cho phng ỏn ó chn ta ch yu chung vo khc phc sai s gỏ t 4.3 Bin phỏp khc phc cỏc sai s gỏ t dng c o sau ci tin Vi cỏc s dng phng phỏp o trc tip nh ó la chn trờn, s cỏc yu t nh hng ti sai s ca mỏy thỡ sai gúc nghiờng ca thc cú th khc phc c bng cỏch gỏ lp Footer Page 82 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun 83 of 126 tt nghip thc s k thut Khi gỏ t thc 83 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM song song vi phng dch chuyn ca bn dao cú th xy sai s theo phng x v y phng y nh trờn ỡnh h bờn cú x th iu chnh c thc gn trờn z thõn mỏy c nh cho song song vi phng truyn ng ca bn dao ta cú th a kt cu thc gỏ t trờn mỏy nh hỡnh sau x z Thõn mỏy Mt cu z y Hỡnh 4.2 Kt cu thc s gỏ t trờn mỏy Thc s, - - Vớt c nh, - Cn m Qua hỡnh v trờn ta thy thc s khụng c gn trc tip lờn thõn mỏy m phi thụng qua hai cn m iu chnh 3, Cn m iu chnh gm hai na tip xỳc vi bng mt cu B mt ny cú tỏc dng iu chnh u cũn li ca thc thỡ u ny cú th xoay theo phng x v y m khụng lm bin dng thc Mun thc cú th xoay c ta phi li lng bulụng c nh u cũn li ca thc s c c nh trờn thõn mỏy thụng qua cn m iu chnh c thc dch chuyn theo phng x thỡ cn ờm phi cú cu to c bit l cú tit Footer Page 83 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun 84 of 126 tt nghip thc s k thut 84 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM din ngang dng ch S nh hỡnh trờn Khi cn iu chnh thc theo phng x thỡ ch cn xit cht hoc li lng bulụng c nh 5, vỡ cn m cú ớnh n hi theo phng x nờn cho phộp thc c iu chnh i mt lng nh theo ý mun iu chnh thc theo phng y thỡ trờn thc ta phi ch to rónh bt bulụng nh trờn hỡnh chiu bng , rónh ny s cú dng l mt phn ca cung trũn vi tõm cung nm trờn trc bulụng Cu to rónh nh vy s trỏnh c lc ct lờn cỏc bulụng c nh v cỏc bin dng thc theo phng z 4.4 Kt lun chng Nh vy, cỏc mỏy nng hin sau mt thi gian s dng, cỏc h thng o dch chuyn c b mũn khụng cũn cho chớnh xỏc cao nờn cn phi ci tin h thng o ú Nh ó phõn tớch vic la chn, lp t dng c o c in t nõng cao chớnh xỏc ca phộp o thay th cho h thng o c ó mt chớnh xỏc l vic lm cn thit v l gii phỏp ti u Vic la chn gii phỏp o trc tip bng dng c o c in t cho chuyn ng chy dao dc v chy dao ngang trờn mỏy tin ren vớt nng l kh thi, vỡ cú khụng gian lp rỏp thc o v kớch thc dch chuyn khụng ln Trong chng ó cp n cỏc phng ỏn hiu chn h dng c o, kt qu o nhm a li khuyờn hp lý ci tin lp rỏp dng c o i vi cỏc mỏy khụng ng dng c phng phỏp o trc tip thỡ la chn phng phỏp o giỏn tip vi xớch dn ng mi n dng c o (Encoder) õy l yờu cu cn t hit khc phc sai s phm phi xớch dn ng c cu o ca mỏy ó mũn hng Footer Page 84 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun 85 of 126 tt nghip thc s k thut 85 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM Chng V KT LUN V THO LUN Kt lun chung Theo thi gian, khoa hc v k thut ngy cng phỏt trin , cụng c sn xut ngy cng c ci tin Hin rt nhiu cỏc mỏy múc hin i (mỏy t ng hoc bỏn t ng iu khin theo chng trỡnh s) ang dn dn thay th cỏc mỏy cụng c c Trờn cỏc mỏy ny s dng cỏc thit b o c in t , cho chớnh xỏc o cao hn Kt q u l cú th gia cụng c cỏc chi tit cú hỡnh dỏng phc v cho chớnh xỏc hỡnh hc rt cao Tuy nhiờn nc ta cũn s dng mt s lng ln cỏc mỏy cụng c nng cha th thay th bng cỏc mỏy cụng c hin i, vỡ giỏ thnh mt mỏy hin i cũn khỏ cao Do vy gii phỏp ci tin mỏy cụng c sn cú hoc cỏc mỏy cụng c ó c nõng cao chớnh xỏc gia cụng l mt gii phỏp kinh t - k thut c nhiu nh sn xut chn la Da trờn nhn nh k trờn, cỏc nghiờn cu trỡnh by lun ó gii quyt mt s : ó kho sỏt c cỏc sai s gia cụng trờn mỏy cụng c nng t ú cú cỏc bin phỏp phũng trỏnh v khc phc thc hin ci tin cho mỏy V nhn nh rng, trờn cỏc mỏy cụng c nng h thng o dch chuyn ca bn dao sau thi gian s dn g, cỏc h thng truyn dn c khớ trung gian b mũn nhiu lm h thng o khụng cũn chớnh xỏc cao nh lỳc u õy l nguyờn nhõn ch yu nh hng ti sai s ca chi tit gia cụng trờn cỏc mỏy cụng c hin khc phc sai s ny, lun nhn nh trung nghiờn cu ci tin h thng o dch chuyn ca bn dao Trong lun ó kho sỏt c cỏc phng phỏp o thc t i vi mỏy cụng c Nhn thy rng, cỏc phng phỏp o thỡ phng phỏp o trc tip cho chớnh xỏc cao nht Trờn cỏc mỏy nng , s dng cỏc dng c o c khớ nờn o dch chuyn thng ch ỏp dng c phng phỏp o giỏn tip thụng qua cỏc kt cu truyn dn c khớ trung gian, cho chớnh xỏc phộp o cha thc s cao cũn ph thuc Footer Page 85 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun 86 of 126 tt nghip thc s k thut 86 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM nhiu vo sai s ca cỏc b truyn ny, ng thi sau mt thi gian s dng hin tng mũn hng ch yu xut hin cỏc h thng truyn dn ny Do ú cn a phng ỏn ci tin h thng o c ú l thay th dng c o c khớ bng cỏc dng c o c in t cú chớnh xỏc cao, ng thi s dng phng phỏp o trc tip hoc s dng phng phỏp o giỏn tip nhng gim thiu ti a cỏc truyn dn c khớ trung gian v nõng cao chớnh xỏc ca chỳng Lun ó kho sỏt c cỏc phng phỏp o v cỏc dng c o c in t, t ú la chn, ng dng thit b o cho vic ci tin h thng o dch chuyn chy dao trờn mỏy tin ren vớt nng Vi cỏc kho sỏt, ỏnh giỏ ó a cỏc xut, hng ng dng, lp rỏp thit b o s trờn mỏy nng mt cỏch hp lớ Cỏc nghiờn cu ó a cỏc bin phỏp khc phc cỏc sai s gỏ t cho dng c o c chn S d nh vy vỡ : Cỏc thit b o c in t hin ó c tiờu chun v sn xut thnh thng phm, giỏ thnh r, cht lng tt, chớnh xỏc cao nhng cn cú cỏc bin phỏp khc phc cỏc sai s gỏ t cho dng c o ó chn xut hng nghiờn cu ti mi dng li vic kho sỏt v ci tin h thng o dch chuyn trờn mỏy tin ren vớt nng Vỡ vy hng nghiờn cu tip ca ti cú th trung vo cỏc hng sau : Tp trung vo nghiờn cu, kho sỏt cỏc dch chuyn trờn mt s loi mỏy cụng c khỏc nh: Mỏy phay, mỏy doa ta , mỏy mi ang s dng ph bin ngnh sn xut ch to mỏy, nhm tỡm gii phỏp ci tin, thay th thit b o dch chuyn ca mỏy ó li thi, mũn hng, mt chớnh xỏc bng cỏc thit b o C in t Tin ti nghiờn cu ng dng h thng o v trớ, nhm xỏc nh tớn hiu phn hi iu khin ng c dch chuyn bn mỏy theo phng phỏp o tớch cc nh h thng o trờn mỏy CNC Footer Page 86 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Header Page Lun 87 of 126 tt nghip thc s k thut 87 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM TI LIU THAM KHO [1] PGS.TS T Duy Liờm, H thng iu khin s cho mỏy cụng c, Nh xut bn khoa hc v k thut 2001 [2] PGS.TS Nguyn c Lc, PGS.TS Tng Huy, H thng iu khin s v cụng ngh trờn mỏy iu khin s CNC, Nh xut bn khoa hc v k thut H Ni 2000 [3] PGS.TS T Duy Liờm, Mỏy iu khin theo chng trỡnh s v Rụbt cụng nghip, Nh xut bn khoa hc v k thut H Ni 1991 [4] Nguyễn Tiến Thọ, Nguyễn Thị Xuân Bảy, Nguyễn Thị Cẩm Tú Kỹ thuật đo lường kiểm tra chế tạo khí, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 2007 [5] B Behr, Aachen; E Dannenmann, Stuttgart; Dorn, Berlin; G Pritshow, Stuttgart; G Spur, Berlin; M Weck, Aachen; T Werte, Stuttgart, Manufacturing systems [6] Michael B Histand, David G Alciatore, Introduction to Mechatronics and Measument systems [7] Hans B Kief, T Frederick Waters, Computer Numerical control, International edition 1992 Footer Page 87 S of húa126 bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn ... 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 nhằm nâng cao độ xác dịch chuyển Từ nghiên cứu lý thuyết làm thực nghiệm, xin cam đoan... đo dịch chuyn thường gặp máy công cụ vạn nay, phương pháp đo thiết bị điện tử từ có phân tích cụ thể để có lựa chọn hợp lý ứng dụng trực tiếp máy vạn cụ thể nhằm nâng cao độ xác dịch chuyển máy. .. 31 Chuyờn ngnh: Cụng ngh CTM Chương II: dụng cụ đo hệ thống đo dịch chuyển khí máy vạn 2.1 Các dụng cụ đo dịch chuyển khí 2.1.1 Khái quát dụng cụ đo khí Dụng cụ đo khí dùng để đo đạc, kiểm tra