6. Phương pháp nghiên cứu
4.1.2. chính xác gia công bề mặt không gian
Trong gia công các bề mặt không gian (các bề mặt 3D phức tạp, bề mặt khuôn mẫu, vv…) thì các thông số đánh giá trên có một số thông số đánh giá không còn phù hợp nữa vì với một bề mặt khuôn mẫu nếu đánh giá theo độ chính xác hình học của các bề mặt thì không thể tìm được bề mặt chuẩn nào để so sánh, bởi vì bề mặt khuôn mẫu là những bề mặt có độ cong bất kỳ, do vậy lúc này để đánh giá người ta sử dụng máy đo 3 tọa độ để xác định tọa độ của các vị trí, các máy quét laze để quét lại biên dạng chi tiết gia công từ đó đem ra so sánh với bề mặt thiết kế. Do vậy trong gia công các bề mặt không gian để đánh giá độ chính xác hình học của các bề mặt ta cần quy đổi sang tọa độ của các tập hợp điểm trên bề mặt từ đó sẽ so sánh với bề mặt đã thiết kế, và để làm được điều này cần thiết phải sử dụng các phần mềm thiết kế 3D như các phần mềm CAD/CAM phổ biến hiện nay là SolidWork, CATIA, MasterCAM, vv…
Do đặc điểm điều khiển gia công của các máy CNC và đặc điểm về hình dạng hình học của dụng cụ cắt nên khi gia công các bề mặt không gian để đánh giá độ chính xác gia công bề mặt không gian người ta thường đánh giá dựa vào các đặc trưng sau:
a. Dung sai gia công
Trong hầu hết các hệ điều khiển số trên các máy công cụ CNC chỉ sử dụng phương pháp nội suy thẳng, nghĩa là chỉ cho phép điều khiển dụng cụ từ điểm này sang điểm khác bằng đường thẳng. Để gia công được bề mặt cong đúng như thiết kế thì dụng cụ phải di chuyển trên các đường dẫn cong để vết tiếp xúc trùng khít với bề mặt, nhưng thực tế khi gia công trên máy điều khiển số, đa số hệ điều khiển chỉ đáp ứng nội suy thẳng, nghĩa là chỉ cho phép điều khiển dụng cụ di chuyển từ điểm này sang điểm khác bằng đường thẳng. Như vậy đường dụng cụ thực tế bao gồm rất nhiều các đoạn thẳng nối với nhau. Chiều dài đoạn thẳng
nối 2 điểm liên tiếp trên đường dụng cụ gọi là bước nút (nút là điểm định vị dụng cụ được tính toán).
Sai số mắc phải sẽ được xác định bằng sai lệch lớn nhất giữa cung cong thực tế trên bề mặt lý thuyết và đoạn thẳng trên bề mặt thực đạt được. Sai số này phụ thuộc vào hình học của dụng cụ, bề mặt và bước nút, nói chung bước nút càng lớn thì sai số mắc phải sẽ càng lớn. Hình 4.3 cho thấy bề mặt thực tạo thành là tập hợp các phần bề mặt gẫy khúc nối tiếp nhau phân bố đối xứng, trên hay dưới so với bề mặt lý thuyết tương ứng với các trường hợp lấy dung sai gia công đối xứng, dương hay âm.
Do các điểm định vị dụng cụ rất gần nhau nên có thể coi cung cong trên bề mặt lý thuyết là cung tròn, khi gia công trên máy phay 3 trục thì sai số này có thể được tính theo công thức: 1 os 2 c α δ ρ= − (4.1)
Trong đó: ρ là bán kính cong tại điểm gia công α: góc chắn cung tạo bởi hai điểm tiếp xúc liên tiếp
Bước nút Sf được tính theo công thức sau: Sf = CC1CC2 = 2.ρ.sin(α/2) (4.2)
Để đảm bảo dung sai của bề mặt là [ε]
thì phải thỏa mãn điều kiện là δ ≤ [ε], đây sẽ là điều kiện để tính được bước nút một cách phù hợp tại từng điểm gia công. Nếu bước nút nhỏ quá thì khối lượng tính toán sẽ tăng lên, nếu lớn quá thì gây sai số lớn. Di chuyển dụng cụ thẳng giữa các điểm định vị dụng cụ còn gây ra hiện tượng cắt lẹm (va chạm) gây hỏng chi tiết hay không cắt.
Hình 4.3 Sơ đồ xác định dung sai gia công bề mặt 3D
b. Chiều cao nhấp nhô
Do đặc điểm của phương pháp gia công trên máy phay CNC là phương pháp bao hình, do đặc điểm hình học của dụng cụ cắt, đặc điểm của hình học các đường chạy dao nên khi gia công các bề mặt cong sẽ để lại các nhấp nhô trên bề mặt. Các nhấp nhô này gây ra các sai số cho bề mặt gia công và cần được điều chỉnh sao cho chiều cao các nhấp
nhô này có giá trị nhỏ nhất trong phạm vi dung sai cho phép. Chiều cao nhấp nhô là lượng dư để lại trên bề mặt gia công giữa các vết cắt cạnh nhau, đây là một yếu tố gây sai số không thể tránh khỏi khi gia công bao hình. Đối với các bề mặt cong 3D cần sử dụng các thiết bị đo nhấp nhô chuyên dùng, khả năng cơ khí hóa cao.
Chiều cao nhấp nhô ảnh hưởng bởi 4 yếu tố đó là: hình học dụng cụ, bước tiến ngang, góc nghiêng của dụng cụ và hình học bề mặt. Trong phay 5 trục các bề mặt cong trơn, chiều cao nhấp nhô được cải thiện tốt hơn nhiều so với phay 3 trục do việc điều chỉnh được góc nghiêng của dụng cụ thích hợp.