Chương IV: NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐO DỊCH CHUY ỂN THẲNG CHO CHẠY DAO DỌC VÀ CHẠY DAO NGANG TRÊN
4.1. Đánh giá, lựa chọn phương pháp đo dịch chuyển thẳng trên máy tiện ren vít v ạn năng
Hiện nay trên các máy tiện ren vít vạn năng cần đo dịch chuyển thẳng theo hai phương x, z tương ứng là dịch chuyển dọc theo phương z và dịch chuyển ngang theo phương x của bàn dao ngoài ra còn có dịch chuyển nhỏ chạy dao dọc và ngang của bàn dao trên.
Trên các máy tiện này đều sử dụng dụng cụ đo dịch chuyển là thước đo vòng và được đo theo nguyên tắc đo gián tiếp là biến chuyển động tịnh tiến thẳng của bàn dao thành chuyển động quay của thước đo vòng thông qua các bộ truyền bánh răng – bánh răng, thanh răng - bánh răng hoặc vít me – đai ốc. Giá trị đo sẽ được đọc thông qua các vạch chia trên thước đo vòng.
Như đã nhận xét trong mục 2.4 sử dụng phương pháp đo gián tiếp cho độ chính xác thấp hơn so với đo trực tiếp bởi các sai số tích lũy qua các bộ truyền trung gian. Mặt khác, với việc sử dụng các dụng cụ đo cơ khí nếu đo bằng phương pháp đo trực tiếp sẽ gặp khó khăn khi lắp ráp dụng cụ đo trên máy. Theo lý thuyết, từ phương trình động học của phép đo gián tiếp dịch chuyển thẳng bằng du xích vòng là iTG
nì
1 = c (với n là số vạch chia của du xích, c là độ chính xác của dụng cụ đo, iTG tỉ số truyền trung gian) ta có thể muốn độ chính xác đo c tùy ý bằng cách tăng số lượng vạch chia n trên thước đo vòng. Song trên thực tế thước đo vòng sử dụng trên các máy vạn năng hiện nay cho độ chính xác đo tối đa là 0.01mm ÷ 0.0025 mm.
Vậy để nâng cao được độ chính xác đo dịch chuyển, ngoài các biện pháp công nghệ ra có một số phương pháp như: Giảm thiểu bộ truyền trung gian hoặc sử dụng các dụng cụ đo điện thay cho dụng cụ đo cơ khí vì các dụng cụ đo cơ điện tử hiện nay cho độ chớnh xỏc khỏ cao cỡ vài àm, thậm chớ đạt độ chớnh xỏc tới 5.10-3àm khi sử dụng thiết dụng cụ đo giao thoa kế laze, hoặc cú thể kết hợp cả hai
phương pháp đó. Như vậy khi sử dụng các dụng cụ đo cơ điện tử thay cho các dụng cụ đo cơ khí sẽ làm cho kết cấu đo đơn giản hơn và gọn nhẹ hơn nhiều.
Dựa trên cơ sở hai phương pháp đo là đo trực tiếp và đo gián tiếp, có một số phương án nâng cao độ chính xác đo dịch chuyển trên máy tiện ren vít vạn năng như sau:
Phương án 1: Sử dụng phương pháp đo trực tiếp. Trong phương pháp này , sử dụng một thước tỷ lệ gắn cố định, song song với phương dịch chuyển của bàn dao còn đầu đọc sensor gắn trên bàn dao, khi đó tất cả các bộ truyền trung gian sẽ được bỏ qua nên giảm được sai số tích lũy trên các bộ truyền này. Mô hình đo trực tiếp như trên hình 3.9. Với phương án đo này các sai số có thể có đó là:
- Nhiệt độ: Khi nhiệt độ thay đổi làm ảnh hưởng tới biến dạng của thước, ảnh hưởng tới độ chính xác của đầu đọc
- Sai số bước
- Sai số khoảng cách và góc.
- Sai số tại chỗ giao nhau:
- Các điểm trên thước tỷ lệ
Phương án 2: Sử dụng phương pháp đo gián tiếp. Trong phương án này, sử dụng một bộ truyền bánh răng - thanh răng dẫn động cho chuyển động thẳng của bàn dao. Thanh răng được gá song song với phư ơng dịch chuyển còn bánh răng được cố định trên bàn dao. Lúc này để đo được lượng dịch chuyển, hệ thống đo kiểu quay (ví dụ encoder đo góc) được gắn với trục của bánh răng để đếm số vòng quay bánh răng từ đó thiết bị báo cho ta lượng dịch chuyển của bàn da o. Mô hình hóa phép đo như trên hình 3 .9. Trong phương án này có các sai số ảnh hưởng tới phép đo là:
- Sai số bước của thanh răng và bánh răng: Kết quả của phép đo phụ thuộc khá nhiều vào sai số của bộ truyền trung gian này do vậy yêu cầu chế tạo bộ truyền phải có độ chính xác cao
- Độ lệch tâm của bánh răng: Vì dụng cụ đo góc được lắp đồng trục với bánh răng, nếu nếu độ đồng tâm của bánh răng càng lớn làm biến dạng trục răng
gây ảnh hưởng tới dụng cụ đo và còn cho truyền động không đều … - Lỗi trong các bộ biến đổi được sử dụng
- Nhiệt độ: Các dụng cụ đo điện nói chung khá nhạy cảm với nhiệt độ nên sử dụng các hệ thống đo ở môi trường có nhiệt độ vừa phài và ổn định
- Thay đổi tải trọng đột ngột trên thanh răng: Nếu suất hiện tải đột nhột này dễ dẫn đến những lỗi về đường truyền trên đầu đo
Phương án 3
Trong phương án cải tiến thứ 2 phép đo vẫn thực hiện gián tiếp qua bộ truyền trung gian là bánh răng thanh răng. Như vậy trong phương án này sai số của phép đo không những phu thuộc vào bản thân dụng cụ đo mà còn phụ thuộc rất lớn vào sai số của bộ truyền này. So sánh với các phương pháp đang sử dụng trên các máy : Sử dụng phương pháp đo gián tiếp. Khi sử dụng phương án này thì không cần chế tạo thêm bộ truyền khác mà sử dụng luôn bộ truyền vít me đai ốc dẫn hướng của bàn máy để đo dịch chuyển bằng cách gắn dụng cụ đo kiểu quay (encoder quay) vào đầu trục vít me. Khi này dịch chuyển của bàn dao sẽ được đếm thông qua vòng quay của vít me dẫn hướng. Các sai số gặp phải trong phương án đo này là:
- Biến dạng đàn hồi của trục vít me dẫn - Sai số góc
- Khe hở vít me - đai ốc - Kẹt vít me dẫn
- Sai số khi nhận tín hiệu - Nhiệt độ
Nhìn chung hệ thống vít me – đai ốc sử dụng trên các máy vạn năng hiện nay sau một thời gian sử dụng có hiện tượng mòn vít me đai ốc nhiều lên sai số về khe hở khá lớn, nếu vẫn sử dụng bộ truyền cũ mà chỉ thay thế thiết bị đo cơ khí bằng thiết bị đo điện thì độ chính xác được nâng không đáng kể. Do vậy để tương ứng với dụng cụ đo thay thế ta nên dùng bộ truyền vít me bi thay thế hoàn toàn cho bộ truyền cũ. Như vậy giá thành bộ truyền vít me bi khá cao so với giá thành chu ng của máy, nên phương án cải tiến thứ ba này không khả thi.
vạn năng hiện nay, ta thấy có những phần đo dịch chuyển của máy cũng đã chỉ đo thông qua một bộ truyền trung gian. Ví dụ như đo dịch chuyển chạy dao ngang của máy 1K62, phép đo được thực hiện qua bộ truyền vitme – đai ốc trung gian. Nếu sử dụng phương án cải tiến thứ 2 thì phải thay bộ truyền trung gian cũ bằng một bộ truyền trung gian mới, do đó sai số của phép đo mới được cải tiến, Tuy nhiên các sai số của bộ truyền trung gian vẫn còn nhưng ta có thể hạn chế sai số đó trong phạm vi cho phép. Phương án thứ 2 này có thể sử dụng trong những hệ thống mà kết cấu không thể lắp đặt các dụng cụ đo trực tiếp.
Như vậy có thể chọn phương án 1 đã nêu để cải tiến độ chính xác đo dịch chuyển trên máy tiện ren vít vạn năng. Nhận thấy phương án 1 thực hiện phương pháp đo trực tiếp cho độ chính xác cao hơn phương án 2 , vì không qua bộ truyền trung gian. Đồng thời trên máy tiện ren vít vạn năng có đủ không gian để lắp đặt dụng cụ đo Cơ điện tử đo trực tiếp. Với dụng cụ đo được sử dụng là các hệ thống đo gia số/ kiểu số. Sở dĩ chọn loại dụng cụ đo này vì so với các dụng cụ đo khác, loại này ngày càng được sử dụng phổ biến, giỏ thành rẻ, chất lượng đảm bảo … Các bộ vận hành chính của hệ thống đo này bao gồm: Thước tỷ lệ gia số, lưới nhiễu xạ, chi tiết chiếu sáng, cơ cấu đếm, bộ điều khiển bộ giải tần.