4. Các kết quả mới của luận án
1.3.1 Phương pháp đo biên dạng 3D tiếp xúc
Phương pháp đo tiếp xúc là phương pháp đo giữa đầu đo và bề mặt chi tiết đo tồn tại một áp lực gọi là áp lực đo. Ví dụ như đo bằng dụng cụ đo cơ khí quang, cơ, điện tiếp xúc, …áp lực này làm cho vị trí đo ổn định vì thế kết quả đo tiếp xúc rất ổn định. Tuy nhiên, do có áp lực đo mà khi đo tiếp xúc không tránh khỏi sai số do các biến dạng có liên quan đến áp lực đo gây ra, đặc biệt là khi đo các chi tiết bằng vật liệu mềm, dễ biến dạng hoặc có các hệ đo kém cứng vững [11], [14].
Phương pháp đo tiếp xúc sử dụng các đầu dò tiếp xúc với bề mặt chi tiết cần đo như các máy đo ba tọa độ (CMM – Coordinate measuring machine), máy đo biên dạng tiếp xúc, máy đo độ tròn đầu tiếp xúc, .... Tiêu biểu và phổ biến hiện nay trong công nghiệp của phương pháp đo 3D tiếp xúc là máy đo CMM (Hình 1.10a). Các máy đo 3D đầu tiên xuất hiện vào những năm 1960 và chủ yếu bao gồm các thiết bị đo được trang bị với đầu đọc kỹ thuật số (DRO) được sử dụng để hiển thị tọa độ X, Y, Z. Một số công ty tuyên bố đã phát minh ra máy đo tọa độ, thường được gọi là CMM. CMM đầu tiên được phát minh bởi công ty DEA của Ý (hiện là một phần của Tập đoàn Hexagon), đã giới thiệu Điều khiển số máy tính (CNC) và CMM được trang bị đầu dò tiếp xúc và bộ hiển thị tọa độ số vào cuối những năm 1950. Ngày nay, có rất nhiều hãng lớn tham gia chế tạo máy đo CMM như Mitutoyo, Hexagon, Nikon, Rational, Carmar, Carl Zeiss, … với các chức năng đo tự động hoặc bán tự động [12].
(a) (b)
Hình 1. 10: Máy đo biên dạng tiếp xúc.
a) Máy đo ba chiều CMM, b) Máy đo độ tròn chuyên dụng.
Để đo biên dạng 2D, 3D chi tiết trụ với độ chính xác cao hiện nay trong công nghiệp sử dụng máy đo độ tròn chuyên dụng (Hình 1.10b). Phương pháp đo này sử dụng hệ tọa độ cực theo đúng định nghĩa về sai lệch biên dạng trụ nên cho độ chính xác cao, phản ánh đầy đủ và trung thực nhất biên dạng chi tiết đo. Thiết bị đo độ tròn sử dụng một đầu đo thẳng, tiếp xúc và đặt hướng kính. Khi chi tiết quay (Tâm quay phải trùng tâm chi tiết) thông tin thu được từ đầu đo phản ánh sự thay đổi bán kính tại từng góc quay và khi chi tiết quay hết một vòng quay sẽ thu được biên dạng của mặt cắt [1].
Đặc điểm chính của phương pháp đo tiếp xúc là phương pháp đo từng điểm, mỗi điểm được xác định khi đầu dò tiếp xúc cơ học với bề mặt cần đo đồng thời đánh dấu các tọa độ điểm đo trên hệ tọa độ máy với thời gian xác định mỗi điểm đo lên đến
10
phần mười giây và các thao tác đo nhiều do đó dù có độ chính xác khá cao nhưng để đo một chi tiết thường mất nhiều thời gian và khó thực hiện trên dây chuyền sản xuất [12], [15]. Ngoài ra, với đầu đo tiếp xúc độ chính xác cao (đầu đo máy đo độ tròn) thì phạm vi đo lại bị giới hạn (vài trăm micromet) khi đo biên dạng tròn xoay có thay đổi bán kính lớn là một trở ngại. Ngoài ra, với phương pháp đo biên dạng tiếp xúc yêu cầu đầu đo phải được hiệu chỉnh thường xuyên, kết cấu hệ thống đo phức tạp, khó thực hiện trực tiếp trên dây chuyền sản xuất.
Ngoài phương pháp sử dụng các đầu đo tiếp xúc với bề mặt chi tiết người ta còn sử dụng các dưỡng kiểm biên dạng. Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là không kiểm soát hết được các lỗi biên dạng và chủ yếu mang tính định tính, không đưa ra được sai lệch biên dạng để điều chỉnh quá trình sản xuất.
Hình 1. 11: Dưỡng kiểm tra biên dạng.