a, Độ phẳng
Độ phẳng là trạng thái của một bề mặt có tất cả các điểm cùng nằm trên một mặt phẳng. Dung sai độ phẳng quy định một vùng đ−ợc xác định bởi hai mặt phẳng song song. Trong ví dụ hình 3.10 d−ới đây, ta thấy bề mặt phẳng nằm giữa hai mặt phẳng song song cách nhau 0,18 mm và bề mặt này phải nằm trong giới hạn kích th−ớc quy định.
Hình 3.10: Quy định giới hạn dung sai độ phẳng
b, Độ thẳng
Độ thẳng là trạng thái mà tất cả các điểm trên một bề mặt hay một trục cùng nằm trên một đ−ờng thẳng, sai lệch độ thẳng quy định một vùng mà một mặt
hay một trục phải nằm trong. Vùng này đ−ợc tạo bởi hai đ−ờng thẳng song song cách đều nhau 0,03mm.
00,03 Khi một biểu t−ợng đ−ờng kính đ−ợc thêm vào ký hiệu dung sai thì trục của đối t−ợng phải nằm trong vùng dung sai hình trụ có đ−ờng kính 0,03mm.
00,03 M
Khi một biểu t−ợng hiệu chỉnh M đ−ợc thêm vào vùng dung sai tại đ−ờng kính ∅ 18mm là 0,03mm và vùng dung sai này tăng khi giảm từ MMC (hình 3.11).
Hình 3.11: Quy định giới hạn dung sai độ thẳng
c, Độ tròn
Độ tròn là trạng thái mà tất cả các điểm trên một bề mặt nằm trên một đ−ờng tròn. Dung sai độ tròn quy định một vùng bị bao bởi hai vòng tròn đồng tâm mà bề mặt đ−ợc đo phải nằm trong đó. Trong ví dụ d−ới đây (hình 3.12), mỗi đ−ờng chu tuyến phải nằm giữa, chia đ−ờng tròn đồng tâm, trong đó có một vòng tròn có bán kính lớn hơn vòng kia 0,05mm. Mỗi đ−ờng chu tuyến của bề mặt cũng phải nằm trong giới hạn kích th−ớc đã quy định.
Hình 3.12: Quy định giới hạn dung sai của độ tròn
d, Độ trụ
Độ trụ là trạng thái mà tất cả các điểm của bề mặt tròn xoay cách đều trục chính. Dung sai độ trụ quy định một vùng giới hạn bởi hai mặt trụ đồng tâm đó chứa một bề mặt đ−ợc đo. Dung sai này áp dụng đồng thời cho cả chiều dài và chu tuyến của mặt trụ (hình 3.13)
Hình 3.13: Quy định giới hạn dung sai độ trụ 3.2.6. Sai lệch profin
a, Đ−ờng
Một profin là một đ−ờng bao của vật thể xét trong một mặt phẳng xác định, đ−ợc tạo nên bởi sai lệch profin của một đ−ờng, là vùng mở hai chiều dọc theo chiều dài của đối t−ợng đang xét. Trong ví dụ hình 3.14 này, mỗi phần tử ở một mặt cắt ngang nào đó phải nằm giữa hai đ−ờng biên profin cách nhau 0,6mm xét với mặt
chuẩn A. Hơn nữa, bề mặt phải nằm trong giới hạn về kích th−ớc danh nghĩa. Vùng dung sai có thể đ−ợc quy định phân bố ở một phía của profin chuẩn.
b, Bề mặt
Vùng dung sai đ−ợc thiết lập bởi profin của một bề mặt là khoảng rộng ba chiều dọc theo chiều dài và chiều rộng (hoặc chu vi) của đối t−ợng đang xét. Trong ví dụ hình 3.15, tất cả các điểm trên bề mặt phải nằm giữa hai đ−ờng biên profin cách nhau 0,6mm xét với mặt chuẩn A. Trục của đối t−ợng cũng phải nằm trong giới hạn về kích th−ớc danh nghĩa.
Hình3.14: Quy định giới hạn dung sai độ phẳng
Hình 3.15: Quy định giới hạn dung sai bề mặt 3.2.7. Sai lệch vị trí
a, Độ vuông góc
Độ vuông góc là trạng thái của một bề mặt hoặc một trục vuông góc với một mặt phẳng chuẩn hay một trục chuẩn.
Sai lệch về độ vuông góc đ−ợc xác định nh− sau:
• Một vùng đ−ợc xác định bởi hai mặt phẳng song song và vuông góc với đ−ờng trục chuẩn. Trong ví dụ hình 3.16, trục của lỗ phải nằm trong vùng rộng 0,3mm vuông góc với trục chuẩn A. Trục của đối t−ợng này nằm trong vùng sai lệch vị trí.
• Một vùng dung sai hình trụ vuông góc với mặt chuẩn. Trong ví dụ hình 3.17, trục chi tiết phải nằm trong vùng hình trụ có đ−ờng kính 0,05mm và vuông góc với mặt chuẩn A. Vùng dung sai này đ−ợc áp dụng tại đ−ờng kính tối đa 14,984mm. Khi kích th−ớc đối t−ợng giảm từ MMC thì vùng sai lệch độ vuông góc tăng lên một l−ợng t−ơng ứng với trục đối xứng cũng phải nằm trong vùng sai lệch vị trí.
• Một vùng dung sai đ−ợc xác định bởi hai đ−ờng song song và vuông góc với một mặt chuẩn hay trục chuẩn. Trong ví dụ hình 3.18, mỗi phần tử bán kính của bề mặt phải nằm trong vùng rộng 0,05mm vuông góc với mặt chuẩn A. Bề mặt cũng phải nằm trong các giới hạn kích th−ớc danh nghĩa.
Hình 3.17: Trục chi tiết phải nằm trong vùng hình trụ và vuông góc với chuẩn A
Hình 3.18: Vùng dung sai đ−ợc xác định bởi 2 đ−ờng song song và vuông góc với một mặt chuẩn hay một trục chuẩn
b, Độ song song
Độ song song là trạng thái của một bề mặt hoặc một trục cách đều ở tất cả các điểm so với một mặt phẳng chuẩn hay một trục chuẩn.
Sai lệch độ song song đ−ợc xác định bằng các cách sau:
• Vùng xác định bởi hai mặt phẳng hay hai đ−ờng song song với một trục chuẩn hay một mặt phẳng chuẩn. Trong ví dụ hình 3.19, bề mặt chuẩn phải nằm trong hai mặt phẳng cách nhau 0,25mm song song với trục chuẩn A.
Hình 3.19: Quy định giới hạn dung sai độ song song của mặt so với bề mặt chuẩn
• Vùng dung sai hình trụ có trục song song trục chuẩn. Trong ví dụ hình 3.20a, bề mặt chuẩn của lỗ phải nằm trong vùng hình trụ có đ−ờng kính 0,3mm song song với trục chuẩn A. ở ví dụ hình 3.20b, sai lệch này đ−ợc áp dụng tại đ−ờng kính tối thiểu là 9.000 (MMC), khi kích th−ớc đối t−ợng tăng từ MMC, vùng dung sai song song tăng lên một l−ợng t−ơng ứng. Trục của đối t−ợng phải nằm trong vùng sai lệch ví trí quy định.
c, Vị trí
Nếu dung sai vị trí đ−ợc điều chỉnh nh− là điều kiện tách rời khỏi điều kiện vật liệu tối đa, l−ợng hiệu chỉnh MMC phải đ−ợc quy định trên bản vẽ. Sai lệch vị trí quy định một vùng mà trong đó tâm, trục hay mặt phẳng của một đối t−ợng kích th−ớc đ−ợc phép thay đổi so với vị trí thực. Các kích th−ớc cơ sở thiết lập nên vị trí thực. Trong ví dụ hình 3.21, các tâm của các lỗ phải nằm trong vòng tròn có d−ờng kính 0,5mm, khi các lỗ có đ−ờng kính 10,25mm. Khi đ−ờng kính của các lỗ tăng lên đến 10,25mm thì các vùng sai lệch tăng theo tỷ lệ t−ơng ứng đến 0,75mm đ−ờng kính. Các sai lệch trong ví trí này áp dụng đối với khoảng cách tâm giữa các lỗ, cũng nh− vị trí của các đối t−ợng này nh− là một nhóm đối với các mặt phẳng chuẩn (A-B-C).
a, b,
Hình 3.20: Quy định giới hạn vùng dung sai có trục song song với trục chuẩn
Hình 3.21: Quy định giới hạn vùng dung sai vị trí
d, Độ đồng trục
Hình 3.22: Quy định giới hạn dung sai của độ đồng trục
Độ đồng trục là trạng thái mà các trục của hai hay nhiều hơn các bề mặt tròn xoay trùng nhau. L−ợng sai khác cho phép xác định bởi:
• Sai lệch vị trí
• Ngoài vùng sai lệch
• Sai lệch tâm
Tại nơi bề mặt là các trụ và việc điều khiển có thể đ−ợc áp dụng dựa trên trạng thái vật liệu thì sai lệch vị trí sẽ đ−ợc đề nghị. Trong ví dụ hình 3.22, cả hai chuẩn A và kích th−ớc đối t−ợng đều quy định trên cơ sở MMC. Khi một hoặc cả hai đối t−ợng giảm kích th−ớc thì khoảng cách cho phép lớn nhất giữa các trục đối t−ợng đ−ợc tăng lên.
e, Độ đối xứng
Độ đối xứng là trạng thái một đối t−ợng đ−ợc bố trí đối xứng qua mặt phẳng tâm của một chuẩn. Độ đối xứng có thể kiểm soát bằng sai lệch vị trí.
Mặt phẳng tâm của đối tựơng chuẩn B vuông góc với mặt phẳng chuẩn A
Mặt phẳng chuẩn A vùng dung sai rộng 0.4 mm
Hình 3.23: Quy định giới hạn dung sai độ đối xứng
Trong ví dụ hình 3.23, sai lệch vị trí và các mặt chuẩn áp dụng điều kiện không tính đến kích th−ớc đối t−ợng. Mặt phẳng qua tâm của rãnh thoát phoi nằm giữa hai mặt phẳng song song và cách nhau 0,4mm. Những thay đổi về kích th−ớc đối t−ợng không làm thay đổi sai lệch vị trí.
Độ đồng tam là trạng thái mà các trục của tất cả các mặt cắt ngang của một bề mặt tròn xoay trùng với trục của một đối t−ợng chuẩn
h, Độ đảo
Độ đảo là một vùng dung sai phức hợp đ−ợc dùng để kiểm soát quan hệ của một hoặc nhiều đối t−ợng đối với một trục chuẩn. Độ đảo tròn quy định điều khiển yếu tố tròn của một bề mặt. Nó có thể sử dụng để điều khiển sự thay đổi liên tục của độ tròn và của độ trụ. Trong ví dụ hình 3.25, mỗi yếu tố độ tròn của dung sai bề mặt phải giảm độ dày đi 0,04 mm khi mỗi phần quay 360° so với trục chuẩn.
vùng dung sai đừơng kính 0.2
Trục chuẩn A
Hình3.24: Quy định giới hạn vùng dung sai độ đồng tâm
Trục chuẩn A
Hình 3.25: Quy định giới hạn vùng dung sai độ đảo
Độ đảo toàn phần cung cấp kiểm soát phức hợp tất cả các phần tử của bề mặt. Đối với các bề mặt vòng quanh một trục chuẩn, độ đảo toàn phần bao gồm : độ tròn, độ thẳng, độ đồng trục, độ góc, độ côn
Profin của bề mặt đối với các bề mặt vuông góc với trục chuẩn, độ đảo toàn phần bao gồm: độ vuông góc, độ phẳng
3.3. Quy trình thực hiện đo kiểm bằng máy đo tọa độ CMM.
3.3.1. Xây đựng các đối t−ợng cần đo.
Các đối t−ợng cần đo là các điểm, các đ−ờng, các bề mặt, các khối trụ, khối cầu, …Để xây dựng đ−ợc, chúng ta cần xác định đ−ợc các điểm liên quan để tạo nên chúng.
D−ới đây, ta có bảng xây dựng các đối t−ợng cần đo. Bảng 3.2
Yếu tố hình học Số điểm tối thiểu 2D/3D Kí hiệu
Điểm (Point) 1 3D x Đ−ờng (Line) 2 3D/2D Mặt phẳng (Plane) 3 3D Vòng tròn (Circle) 3 2D Trụ (Cylinder) 5/6 3D Nón (Cone) 6/9 3D Cầu (Sphere) 4/5 3D
Ngoài các đối t−ợng đ−ợc trình bày trong bảng trên, còn có 1 số đối t−ợng cần đo nh− sau:
• Độ vuông góc (Perpendicularity)
• Độ song song (Parallelism)
• Độ đồng tâm (Concentricity) 3.3.2. Xây dựng hệ tọa độ
Ta có thể đo theo hai ph−ơng pháp sau:
• Manual (đo bằng tay)
• DNC (đo tự động)
a, Hệ tọa độ đo cơ bản
a) b)
Hình 3.26a: ph−ơng pháp Basic Alignment ; 3.26b: ph−ơng pháp Edge Alignment Basic Alignment:
- Plane (3 points) - Line (2 points) - Point (1 point)
Với ph−ơng pháp đo này, ta thấy đạt đô chính xác không cao.
b, Hệ tọa độ trên cơ sở cạnh bên
Edge Alignment: - Plane (3 points)
- Line (2 points) - Point (1 point)
Với ph−ơng pháp đo này, ta thấy đô chính xác đạt đ−ợc cũng không cao.
c, Hệ tọa độ trên cơ sở xây dựng các đối t−ợng
Construction: + Plane (3 points)
+ Line (2 points) ⇒ Interset point ( giao điểm ) + Point (1 point)
Với ph−ơng pháp đo này, ta thấy độ chính xác đạt đ−ợc là cao nhất. 3.3.3. Sơ đồ khối của quá trình đo
Sơ đồ khối của quá trình đo bằng máy đo tọa độ CMM đ−ợc thể hiện nh− sau:
3.4. Các lệnh đo l−ờng trên máy CMM
Sau khi xây dựng đ−ợc các đối t−ợng đo nhờ các lệnh Construction trên PC-DMIS, ta có thể sử dụng một số lệnh đo trong Dimension để cho ra trực tiếp giá trị kết quả đo.
3.4.1. Location
Lệnh này cho phép tính toán khoảng cách của đối t−ợng đo tới trục tọa độ gốc X, Y, Z hoặc tới các đ−ờng thẳng song song t−ơng ứng với các trục. ở đây, ta có thể xác định vị trí của đối t−ợng F1 so với trục X bằng cách chọn đối t−ợng F1 và tích vào lựa chọn X trong Axes rồi nhấn Create. Kết quả đo đ−ợc trả trong báo cáo kiểm tra có đơn vị Inch hay mm tùy thuộc ta chọn trong mục Units. Đ−ờng kính đối t−ợng, góc, véc tơ cũng là một phần của kết quả đo. Ngoài hệ Đề các, ta có thể sử dụng lệnh này trong hệ tọa độ cực.
3.4.2. True Position
True Position cho phép xác định vị trí đúng của đối t−ợng cũng t−ơng tự nh− lệnh Location. Nh−ng nếu ta sử dụng chức năng Datums thì giá trị X Y Z trả ra thẳng so với gốc đo l−ờng. Khác với Location chỉ cho kích th−ớc vị trí của đại l−ợng đo thì lệnh này cho giá trị đúng của đối t−ợng đo.
3.4.3. Distance (Lệnh đo khoảng cách)
Distance là lệnh tính toán khoảng cách giữa hai đối t−ợng. Ta có thể lựa chọn đối t−ợng thứ ba hoặc trục tọa độ cho h−ớng sử dụng tính toán. Tính toán khoảng cách ít phải hình dung, khó khăn hơn so với hầu hết các phép đo kích th−ớc khác. Khoảng cách là ph−ơng pháp đo giữa hai đối t−ợng sử dụng mặc định ( khoảng cách thẳng ).
3.4.4. Angle Between
Angle Between cho phép ta xác định góc của hai đối t−ợng đã đ−ợc lựa chọn ( thực hiện khi ta lựa chọn chế độ To Feature ). Nếu chỉ có một đối t−ợng đ−ợc chọn thì góc sẽ đ−ợc đo giữa trục tọa độ hiện thời của mặt đang đ−ợc đo ( th−ờng mặc định là trục X ) và đối t−ợng đ−ợc chọn. Nếu góc gián tiếp bởi PC-DMIS không nằm trong góc phần t− thứ nhất (ta muốn trả kết quả là 0° chứ không phải là 180°) thì chỉ việc tích vào Correct nominal trong Edit window. PC-DMIS sẽ tự động đổi lại góc phần t− cho phù hợp góc danh nghĩa. Ta có thể lựa chọn đo góc giữa hai đối t−ợng trong không gian (3 Dimensional) hoặc trong một mặt phẳng (2 Dimensional).
3.4.5. Concentricity
Concentricity (độ đồng tâm) là lệnh đo tính đồng tâm của hai hình tròn hoặc hình trụ, hình côn hoặc hình cầu. Đối t−ợng thứ hai đ−ợc chọn luôn là đối t−ợng làm mốc. Nếu chỉ một đối t−ợng đ−ợc chọn thì bề mặt làm việc hiện thời (working plane) trở thành đối t−ợng làm mốc. Kích th−ớc đ−ợc đo theo kiểu này chỉ đ−ợc xét về một phía, nghĩa là một giá trị dung sai xác định đ−ợc chấp nhận.
3.4.6. Coaxiality
Coaxiality (độ đồng trục) cho phép xác định tính đồng trục của một hình trụ, hình nón, hoặc một đ−ờng thẳng với một đối t−ợng gốc. T−ơng tự nh− Concentricity, đối t−ợng thứ hai đ−ợc chọn là đối t−ợng gốc và có thể là một hình trụ, hình nón, đ−ờng thẳng hoặc đ−ờng tròn. Nếu chỉ có một đối t−ợng đ−ợc chọn thì mặt đang làm việc (working plane) trở thành đối t−ợng gốc. Kích th−ớc đ−ợc đo theo kiểu này chỉ đ−ợc xét về một phía, nghĩa là một giá trị dung sai xác định đ−ợc chấp nhận.
3.4.7. Roundness
Roundness là lệnh xác định độ tròn của một đ−ờng tròn, hình cầu hoặc hình nón, độ tru của một hình trụ. Kích th−ớc đ−ợc đo theo kiểu này chỉ đ−ợc xét về một phía, nghĩa là một giá trị dung sai xác định đ−ợc chấp nhận.
3.4.8. Straightness
Straightness là lệnh xác định độ thẳng của một đ−ờng thẳng. Kích th−ớc đ−ợc đo theo kiểu này chỉ đ−ợc xét về một phía, nghĩa là một giá trị dung sai xác định đ−ợc chấp nhận.
3.4.9. Flatness
Flatness là lệnh cho phép xác định độ phẳng của một mặt phẳng. Kích th−ớc đ−ợc đo theo kiểu này chỉ xét về một phía, nghĩa là một giá trị dung sai xác định đ−ợc chấp nhận.
3.4.10. Perpendicularity
Đây là lệnh đo độ vuông góc giữa hai đối t−ợng, đối t−ợng thứ hai là đối t−ợng gốc. Khi chỉ một đối t−ợng đ−ợc chọn thì mặt làm việc hiện thời trở thành đối t−ợng gốc. Kích th−ớc đ−ợc đo theo kiểu này chỉ đ−ợc xét về một phía, nghĩa là một giá trị dung sai xác định đ−ợc chấp nhận.
Đây là lệnh đo độ song song giữa hai đối t−ợng, đối t−ợng thứ hai là đối t−ợng gốc. Khi chỉ một đối t−ợng đ−ợc chọn thì mặt làm việc hiện thời trở thành đối t−ợng gốc. Kích th−ớc đ−ợc đo theo kiểu này chỉ đ−ợc xét về một phía, nghĩa là một giá trị dung sai xác định đ−ợc chấp nhận.
3.4.12. Profile
Đây là lệnh thực hiện tính toán sai lệch profin của đối t−ợng đo. Chú ý khi đo sai lệch profin có thể thay đổi từ PC-DMIS 3.0 hoặc các phiên bản tr−ớc đó. Ta có thể sử dụng bất kì dạng nào của đối t−ợng từ biên dạng đ−ợc quét.
Đây là lệnh tính toán độ sai lệch góc của một mặt phẳng hoặc đ−ờng