3.2.1. Phương phỏp cắt thử.
Sau khi gỏ chi tiết gia cụng lờn mỏy, người thợ đưa dao vào và cắt đi 1 lớp phoi trờn 1 phần rất ngắn của mặt cần gia cụng, sau đú dừng mỏy đo thử kớch thước nhận được. Nếu chưa đạt kớch thước yờu cầu thỡ lại điều chỉnh dao ăn sõu thờm nữa dựa vào du xớch trờn mỏy, rồi lại cắt thử một phần nhỏ của mặt cần gia cụng, lại đo thử v.v... và cứ thế tiếp tục cho đến khi đạt kớch thước yờu cầu thỡ mới tiến hành cắt toàn bộ chiều dài gia cụng. Khi gia cụng chi tiết tiếp theo thỡ lại lần nữa lặp lại quỏ trỡnh núi trờn.
Trước khi cắt thử thường phải lấy dấu để người thợ rà chuyển động của lưỡi cắt trựng với dấu đó vạch một cỏch nhanh chúng và để trỏnh sinh ra phế phẩm do quỏ tay mà tiến dao vào quỏ sõu ngay từ lần cắt đầu tiờn.
Phương phỏp này cú những ưu điểm sau:
Cú thể đạt được độ chớnh xỏc nhờ rà gỏ (tất nhiờn cú sự phụ thuộc vào tay nghề của người thợ);
Cú thể loại trừ ảnh hưởng của dao mũn đến độ chớnh xỏc gia cụng, vỡ khi rỏ gỏ cụng nhõn đó bự lại cỏc sai số hệ thống thay đổi trờn từng chi tiết;
Đối với phụi khụng chớnh xỏc người thợ cú thể phõn bố lượng dư đều đặn nhờ vào quỏ trỡnh vạch dấu hoặc rà trực tiếp;
Khụng cần đến đồ gỏ phức tạp.
Bờn cạnh những ưu điểm đú, phương phỏp này cũng tồn tại những nhược điểm sau:
Độ chớnh xỏc gia cụng của phương phỏp này bị giới hạn bởi bề dày bộ nhất của lớp phoi hớt đi. Đối với dao tiện hợp kim cứng cú mài búng lưỡi cắt, bề dày phoi cú thể cắt được khụng nhỏ hơn 0,005 mm, đối với dao tiện đó mũn bề dày phoi khụng nhỏ hơn 0,02 – 0,05mm. Người thợ khụng thể nào điều chỉnh được dụng cụ để lưỡi cắt cú thể hớt đi một kớch thước chiều dày của lớp phoi núi trờn và do đú khụng thể bảo đảm sai số bộ hơn chiều dày lớp phoi đú.
38
Người thợ phải chỳ ý cao độ nờn dễ mệt do đú dễ sinh ra phế phẩm. Do phải cắt thử nhiều lần nờn năng suất thấp.
Trỡnh độ tay nghề người thợ yờu cầu cao.
Do năng suất thấp, tay nghề của người thợ yờu cầu cao nờn giỏ thành gia cụng cao.
Phương phỏp này chỉ dựng trong sản xuất đơn chiếc, hàng loạt nhỏ, trong cụng nghệ sửa chữa và chế thử. Ngoài ra trong một vài nguyờn cụng gia cụng tinh, vớ dụ như mài vẫn cú thể dựng phương phỏp cắt thử trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, lỳc đú cú thể bự lại lượng mũn của dụng cụ mài. Tuy vậy, việc này khú làm chớnh xỏc và dễ sinh ra sai số.
3.2.2. Phương phỏp tự động đạt kớch thước trờn mỏy điều chỉnh sẵn.
Trong sản xuất loạt lớn và hàng khối, để đạt độ chớnh xỏc gia cụng, chủ yếu là dựng phương phỏp tự động đạt kớch thước trờn mỏy cụng cụ đó điều chỉnh sẵn. Theo phương phỏp này dụng cụ cắt cú vị trớ tương quan cố định so với vật gia cụng (tức là vị trớ đó được điều chỉnh). Núi ngược lại thỡ vật gia cụng cũng phải cú vị trớ tương quan cố định so với dao cắt. Vị trớ này được đảm bảo cố định nhờ cỏc cơ cấu định vị của đồ gỏ. Cũn đồ gỏ lại cú vị trớ xỏc định trờn bàn mỏy cũng nhờ cỏc đồ định vị riờng. Hay núi cỏch khỏc khi gia cụng theo phương phỏp này, mỏy và dao đó được điều chỉnh sẵn.
- Nõng cao hiệu quả kinh tế.
Tuy vậy, phương phỏp này cũng cú một
số hạn chế về mặt hiệu quả kinh tế nếu loạt sản xuất bộ quỏ, vỡ:
Phớ tổn về cụng và thời gian cho việc điều chỉnh cú thể vượt quỏ hiệu quả mà phương phỏp này mang lại.
Phớ tổn về việc chế tạo phụi chớnh xỏc khụng bự lại được nếu số chi tiết gia cụng quỏ ớt khi tự động đạt kớch thước ở nguyờn cụng đầu tiờn.
Nếu chất lượng dụng cụ cắt quỏ kộm hoặc mau mũn thỡ kớch thước đó điều chỉnh sẽ bị phỏ hoại nhanh chúng. Nghĩa là bị thay đổi trong một thời gian ngắn. Do đú, cứ phải điều chỉnh lại luụn để khụi phục lại kớch thước điều chỉnh ban đầu. Điều này gõy tốn kộm và phiền phức khụng ớt. Nếu điều chỉnh bằng tay thỡ phớ tổn về thời gian tăng và độ chớnh xỏc thấp.
Trong những năm gần đõy, nhờ sự phỏt triển nhanh chúng của lý thuyết tự động và điều khiển tự động, để nõng cao độ chớnh xỏc gia cụng trong ngành chế tạo mỏy, giảm bớt thời gian điều chỉnh mỏy, trờn mỏy cụng cụ, người ta đặt
39
thờm một thiết bị tự động đo và điều chỉnh. Nhờ nú, khi kớch thước gia cụng vượt khỏi giới hạn của dung sai cho phộp mà biện phỏp tự đo đó xỏc định được thỡ biện phỏp điều chỉnh sẽ tự động điều chỉnh lại kớch thước qui định. Lỳc này tất cả cỏc chi tiết gia cụng đều là chớnh phẩm.
Về cơ bản, sơ đồ khối của biện phỏp tự động điều chỉnh cú liờn hệ ngược được trỡnh bày trờn hỡnh 5.3. Nguyờn lý làm việc của phương phỏp này như sau: kớch thước gia cụng được xỏc định nhờ đầu đo chủ động 1, kớch thước này được chuyển đổi thành tớn hiệu điện nhờ bộ chuyển đổi 2 rồi qua cơ cấu khuếch đại 3 và đi vào cơ cấu so sỏnh 4. Mặt khỏc kớch thước yờu cầu được chuyển đổi thành tớn hiệu mẫu nhờ cơ cấu 5 rồi cũng đưa qua cơ cấu so sỏnh 4.
Độ chớnh xỏc giữa hai tớn hiệu cú 8
cả dấu (vớ dụ: ± D), được đưa qua cơ
7 cấu khuếch đại 6 để điều khiển động cơ
7 quay thuận hay ngược chiều kim đồng hồ, tựy theo dấu của độ chờnh là + hay –
để di chuyển cơ cấu chấp hành 8 theo
hướng này hay hướng khỏc (ra hay vào) 1 6 sao cho độ chờnh luụn bằng khụng. 2 5 Ngoài ra cũn cú thể thờm cỏc cơ
3 4
cấu phụ tiến dao nhanh vào vị trớ làm
3.3.3. Cỏc nguyờn nhõn gõy ra sai số gia cụng.
3.3.3.1. Sai sụ do biến dạng đàn hồi của hệ thống cụng nghệ (MGDC)
Hệ thống cụng nghệ MGDC (mỏy, đồ gỏ, dao, chi tiết) khụng phải là một hệ thống tuyệt đối cững vững mà ngược lại, khi chịu tỏc dụng của ngoại lực nú bị biến dạng đàn hồi và biến dạng tiếp xỳc. Trong quỏ trớnh cắt gọt cỏc biến dạng này gõy ra sai số kớch thước và sai số hỡnh dạng hỡnh học của chi tiết gia cụng.
Khi cắt, dưới tỏc dụng của lực cắt trờn hệ thống cụng nghệ MGDC xuất hiện lượng chuyển vị tương đối giữa dao và chi tiết gia cụng, giả sử ta gọi lượng chuyển vị đú là . Lượng chuyển vị hoàn toàn cú thể phõn tớch thành ba lượng chuyển vị x, y và z theo ba trục toạ độ của hệ toạ độ vuụng gúc, trong đú chuyển
40
vị y cú ảnh hưởng tới kớch thước gia cụng nhiều nhất (vỡ y là chuyển vị theo phương phỏp tuyến của bề mặt gia cụng), lượng chuyển vị x khụng ảnh hưởng nhiều đến kớch thước gia cụng.
Vớ dụ: Khi tiện, dao tiện cú lượng dịch chuyển là thỡ bỏn kớnh của chi tiết gia cụng sẽ tăng từ R đến R + R.
R+
R
Hỡnh 3.3: Ảnh hưởng của lượng chuyển vị đến kớch thước gia cụng (khi tiện)
Ta cú: R + R = 2 2 z y R = (R+y) 2 1Rz y
Vỡ z là rất nhỏ so với R nờn z/(R + y) là đại lượng nhỏ khụng đỏng kể. Do đú tớnh gần đỳng ta cú: R + R R + y R y
Nếu là dao nhiều lưỡi hoặc dao định hỡnh (tiện, phay, bào) thỡ cú trường hợp cả ba lượng chuyển vị x, y, z đều cú ảnh hưởng đến độ chớnh xỏc gia cụng, lỳc đú cần cú sự phõn tớch cụ thể.
Trong thực tế, để tớnh toỏn sự biến dạng (lượng chuyển vị) của hệ thống cụng nghệ MGDC là một vấn đề vụ cựng phức tạp, vỡ đõy khụng phải là biến dạng của một chi tiết mà là biến dạng của cả một hệ thống gồm nhiều chi tiết lắp ghộp với nhau. Người ta cần phải xỏc định ảnh hưởng tổng hợp của chỳng đối với vị trớ tương quan giữa chi tiết gia cụng và dao.
41
Chớnh vỡ vậy, để xỏc định ảnh hưởng này, thụng thường nhà cụng nghệ phải dựng phương phỏp thực nghiệm đú là phõn lực cắt tỏc dụng lờn hệ thống cụng nghệ MGDC thành ba thành phần Px, Py, Pz, sau đú đo biến dạng của hệ thống theo ba phương x, y, z .
Gọi Py là thành phần lực phỏp tuyến thẳng gúc với mặt gia cụng và y là lượng chuyển vị tương đối giữa dao và chi tiết gia cụng theo hướng đú. Thụng thường Pyvà y tỉ lệ với nhau; tỷ số Py/ yđược gọilà độ cứng vững của HTCN và ký hiệu là J.
J = Py / y MN/mm ( kG/mm ).
Như vậy trị số biến dạng y cú quan hệ với lực tỏc dụng theo hướng đú và với độ cứng vững của hệ thống cụng nghệ MGDC. Từ đú ta cú định nghĩa về độ cứng vững: “Độ cứng vững của hệ thống cụng nghệ là khả năng chống lại sự biến dạng của nú khi cú ngoại lực tỏc dụng vào“.
Lượng chuyển vị y của dao tương đối với chi tiết gia cụng là tổng hợp cỏc chuyển vị của cỏc chi tiết và bộ phận chịu lực trong cả hệ. Do đú :
n i n i i y i J p y y 1 1 Trong đú:
yi: lượng chuyển vị của chi tiết hay bộ phận thứ itheo hướng phỏp tuyến . Ji: độ cứng vững của chi tiết hay bộ phận thứ i .
Theo định nghĩa thỡ y = Py/ Jnờn ta cú : n i i y y J P J P 1 n i i y y J P J P 1
Nếu ta gọi =1/J là độ mềm dẻo, khi đú ta cú định nghĩa về độ mềm dẻo như sau: “ Độ mềm dẻo của hệ thống cụng nghệ là khả năng biến dạng đàn hồi
của hệ thống cụng nghệ dưới tỏc dụng của ngoại lực”. Lỳc này ta sẽ cú:
n i i 1
Thụng thường độ cứng vững của HTCN cú thể viết dưới dạng :
ctgc g d m J J J J J 1 1 1 1 1
42
Túm lại, khi gia cụng, lực cắt tỏc dụng lờn HTCN làm nú bị biến dạng và gõy ra sai số gia cụng. Núi một cỏch khỏc thỡ sai số đú là do sự chuyển vị của cỏc chi tiết mỏy trong HTCN, do biến dạng của chi tiết gia cụng (ngay tại điểm mà lực cắt tỏc dụng), hoặc do dao cắt bị cựn ... Để giảm biến dạng, nõng cao độ chớnh xỏc gia cụng, thỡ biện phỏp cơ bản là nõng cao độ cứng vững của HTCN người ta thường dựng một số biện phỏp cơ bản như:
- Thiết lập cỏc kết cấu cứng vững, giảm bớt số khõu trong HTCN, giảm bớt số chi tiết trong từng bộ phận, thay thế một số chi tiết nhỏ và yếu bằng một chi tiết lớn, phức tạp hơn nhưng cứng vững hơn.
- Nõng cao chất lượng chế tạo cỏc chi tiết nhất là cỏc bề mặt tiếp xỳc. Nếu cỏc mặt tiếp xỳc chế tạo khụng phẳng thỡ khi lắp rỏp chỳng chỉ tiếp xỳc với nhau ở cỏc phần lồi của bề mặt, làm cho diện tớch tiếp xỳc nhỏ, độ cứng vững tiếp xỳc giảm.
- Nõng cao chất lượng lắp rỏp, loại trừ cỏc khe hở của mối lắp ghộp, làm cho độ cứng vững của nú tăng lờn. Ngoài ra, phải thường xuyờn định kỳ kiểm tra lại độ cứng vững của cỏc bộ phận trong HTCN.
-Chế độ sử dụng mỏy hợp lý, độ cứng vững của HTCN khụng cố định mà thay đổi tuỳ theo điều kiện sử dụng như nhiệt độ làm việc, chế độ bụi trơn và tỡnh trạng chịu tải… Vỡ vậy khi gia cụng cỏc chi tiết chớnh xỏc người ta thường cho mỏy chạy khụng một thời gian, bụi trơn liờn tục cỏc bộ phận làm việc, siết chặt lại cỏc cơ cấu để bảo đảm cho hệ thống đạt đến điều kiện làm việc ổn định rồi mới gia cụng.
- Khụng dựng dao quỏ mũn, nờn thay đổi cỏc thụng số hỡnh học của dao cho phự hợp với điều kiện cụ thể nhằm giảm lực cắt khi gia cụng.
3.3.3.2. Sai số do hệ thống cụng nghệ khụng chớnh xỏc hoặc mũn.
3.3.3.2.1.Sai số của mỏy cụng cụ :
Cỏc sai số hỡnh học của mỏy do chế tạo như : _ Độ đảo trục chớnh theo hướng kớnh.
_ Độ đảo của lỗ cụn trục chớnh.
_ Độ đảo mặt đầu của trục chớnh (hướng trục).
_ Độ đảo và cỏc sai số chế tạo khỏc của sống trượt, của bàn mỏy...
Cỏc sai số này sẽ phản ỏnh toàn bộ hoặc một phần lờn chi tiết gia cụng dưới dạng sai số hệ thống. Việc hỡnh thành cỏc bề mặt gia cụng là do chuyển động cưỡng bức của cỏc bộ phận chớnh như trục chớnh bàn mỏy hoặc bàn dao... Nếu cỏc chuyển động này cú sai số tất nhiờn nú sẽ phản ỏnh lờn bề mặt gia cụng của chi tiết mỏy.
43
Vớ dụ: Nếu đường tõm trục chớnh mỏy tiện khụng song song với sống trượt của thõn mỏy trong mặt phẳng nằm ngang thỡ khi tiện chi tiết gia cụng sẽ cú hỡnh cụn và đường kớnh lớn nhất của nú là Dmax tớnh như sau:
2
max
D = D a
2 Với: a là độ khụng song song trờn chiều dài L trong mặt phẳng nằm ngang.
Hỡnh 3.4: Chi tiết tiện ra là hỡnh cụn khi trục chớnh mỏy tiệnkhụng song song với sống trượt của nú
Nếu sống trượt khụng song song với đường tõm trục chớnh trong mặt phẳng thẳng đứng thỡ tiện ra trục cú hỡnh hypecbụl với đường kớnh lớn nhất là Dmax:
2 2 max 4 2 b d D
Trong đú: b là độ khụng song song trong mặt phẳng thẳng đứng trờn chiều dài L.
Nếu sống trượt khụng thẳng trờn mặt phẳng nằm ngang sẽ làm cho quỹ đạo chuyển động của mũi dao khụng thẳng khiến cho đường kớnh chi tiết gia cụng chỗ to chỗ nhỏ.
Đường kớnh D’ tại mặt cắt nào đú được tớnh : D’ = D + 2
Trong đú:
D - đường kớnh nhận được ở tiết diện mà tại đú sống trượt trựng với vị trớ tớnh toỏn.
- lượng dịch chuyển lớn nhất của sống trượt trờn mặt phẳng nằm ngang so với vị trớ tớnh toỏn.
Hỡnh 3.5: Chi tiết gia cụng cú đường kớnh khỏc nhau khi sống trượt khụng thẳng.
Độ lệch tõm của mũi tõm trước so với tõm quay của trục chớnh sẽ làm cho đường tõm của chi tiết gia cụng khụng trựng với đường tõm của hai lỗ tõm đó
Sống trựơt D D' Đừơng tâm trục chính Sống trựơt L a Dmax
44
được gia cụng trước để gỏ đặt. Khi quay đường nối hai lỗ tõm sẽ đảo thành một hỡnh chúp, đỉnh là mũi tõm sau. Nếu gia cụng được trong một lần gỏ thỡ đường tõm của chi tiết vẫn là đường thẳng nhưng làm với đường nối hai lỗ tõm 1 gúc . Trờn mỏy phay đứng, nếu trục chớnh của mỏy khụng thẳng gúc với mặt phẳng của bàn mỏy theo phương ngang của bàn mỏy , thỡ mặt phẳng phay được sẽ khụng song song với mặt phẳng đỏy của chi tiết đó định vị trờn bàn mỏy. Độ khụng song song này chớnh bằng độ khụng thẳng gúc của đường tõm trục chớnh trờn cả chiều rộng của chi tiết gia cụng.
Hỡnh 3.6: Mặt phẳng gia cụng khụng song song với mặt phẳng đỏy chi tiết
Sai số của bộ phận truyền động do chế tạo khụng chớnh xỏc cũng gõy ra sai số gia cụng. Vớ dụ khi tiện ren nếu bước ren của trục vớt me khụng chớnh xỏc sẽ làm cho bước ren sai đi. Khi gia cụng răng trờn mỏy phay , nếu cơ cấu phõn độ cú sai số sẽ gõy nờn sai số bước răng của bỏnh răng được gia cụng.
Mỏy múc sau một thời gian làm việc cũng bị mũn. Hiện tượng mũn trong quỏ trỡnh sử dụng là do ma sỏt giữa cỏc mặt co chuyển động tương đối với nhau.
3.3.3.2.2. Sai số của đồ gỏ