Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC MÁY FDM
2.3. Sai số động học của máy tạo mẫu nhanh FDM
2.3.3. Sai số do lắp ráp
Nguyễn Minh Dương 15 MSHV: 13041410 Nguyên lý làm việc của hệ thống tạo mẫu nhanh FDM giống nhƣ hoạt động của máy CNC (Computer Numberical Control). Do đó, khi lắp ráp hệ thống 3 trục cần phải kiểm tra độ vuông góc của các trục với nhau, và độ song song của bàn máy so với mặt phẳng làm việc OXY. Máy Vina FDM 2015 đƣợc nhóm nghiên cứu thiết kế, chế tạo và lắp ráp tại phòng thí nghiệm Đo lường Khoa Cơ khí, Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM. Trong quá trình lắp ráp, do dung sai chế tạo các chi tiết khi gia công và dung sai lắp ghép khi lắp các cụm máy lên hệ thống FDM thì vấn đề xuất hiện các sai số do quá trình lắp ráp là không thể tránh khỏi, do đó, sau khi lắp đặt hoàn chỉnh tất cả các chi tiết lên hệ thống máy thì tác giả và nhóm nghiên cứu đã tiến hành hiệu chỉnh lại các sai số về độ vuông góc các trục dẫn hướng của máy.
Quá trình kiểm tra đƣợc thực hiện trên thiết bị đồng hồ so điện tử Mitutoyo kết hợp với Eke chuẩn vuông góc. Theo công bố của các hãng thương mại công nhệ tạo mẫu nhanh FDM hiện nay như Stratasys thì độ chính xác kích thước sản phẩm của máy FDM các hãng có thể đạt đƣợc là từ 0.09-0,0015mm, ngoài ra do độ chính xác đặt ra lúc thiết kế máy Vina FDM 2015 cần đạt là 0.05mm thì việc sử dụng đồng hồ so điện tử để kiểm tra độ vuông góc là chấp nhận đƣợc.
Kết quả kiểm tra độ vuông góc và kết quả hiệu chuẩn độ vuông góc các trục trong quá trình lắp ráp máy Vina FDM 2015 nhƣ sau:
Sử dụng Eke với thông số nhƣ sao:
o Độ vuông góc cạnh ngoài: ┴ 0,012/100 mm o Độ vuông góc cạnh trong: ┴ 0,009/100 mm
Kiểm tra và điều chỉnh độ vuông góc của trục X và trục Y:
Kiểm tra độ vuông góc của của hai trục trong mặt phẳng OXY, ta tiến hành gá đồng hồ so trên đồ gá đầu đùn, lắp thướt Eke lên bàn máy sao cho cạnh dài của Eke song song với trục Y theo Hình 2. 7, vì theo nguyên lý thiết kế chuyển động hệ thống Vina FDM 2015 là trục Y sẽ mang toàn bộ hệ thống trục X di chuyển (Hình 2. 7), do đó ta sẽ hiệu chỉnh trục X theo trục Y (cố định trục Y và hiệu chỉnh trục X bằng cách thay đổi vị trí các khớp nối giữa trục X và con trƣợt trên trục Y).
Nguyễn Minh Dương 16 MSHV: 13041410 Hình 2. 7 Sơ đồ gá Eke và đồng hồ so
Sau khi gá đặt Eke có cạnh dài song song với trục Y, ta tiến hành cho đầu đùn mang theo đồng hồ so di chuyển dọc theo trục X với đoạn di chuyển là 100mm từ X1 đến X2 ( độ song song trục X với cạnh Eke đƣợc tính bằng hiệu hai giá trị đồng hồ so hiển thị tại X1 và X2). Tiến hành đọc kết quả của đồng hồ so,sau đó, nới lỏng các bu lông xiết tại các gối đỡ để hiệu chỉnh lại độ vuông góc, sao cho giá trị độ vuông góc là nhỏ nhất rồi tiến hành xiết chặt các bu lông tại các gối đỡ. Kết quả hiệu chỉnh đƣợc trình bày trên bảng:
Bảng 2. 1 Kết quả đo kiểm và hiệu chuẩn độ vuông góc trục X-Y Lần hiệu
chỉnh Kết quả đo đƣợc (mm) Độ vuông góc Eke
Độ vuông góc của trục X-Y
1 0.95/100
0.009/100mm
0.950/100mm
2 0.40/100 0.409/100mm
3 0.18/100 0.189/100mm
5 0.06/100 0.069/100mm
6 -0.14/100 0.105/100mm
7 -0. 08/100 0.071/100mm
8 -0.03/100 0.021/100mm
9 0.02/100 0.029/100mm
Nguyễn Minh Dương 17 MSHV: 13041410
10 0.01/100 0.019/100mm
11 -0.02/100 0.011/100mm
12 0.01/100 0.019/100mm
13 0.00/100 0.009/100mm
Hình 2. 8 Kiểm tra độ song song của trục X
Hình 2. 9 Kiểm tra độ song song trục Y
Nhƣ vậy, sau quá trình kiểm tra và điều chỉnh vị trí trục X nhóm đã xác định đƣợc độ vuông góc của trục X-Y là 0.009/100mm.
Kiểm tra và điều chỉnh độ vuông góc của bàn máy so với trục Z:
Trước khi kiểm tra và hiệu chỉnh độ vuông góc của trục X và Z, cần phải điều chỉnh độ vuông góc của bàn máy so với trục Z, tiến hành gá đồng hồ so lên trục Z, lắp Eke lên bàn máy sao cho 1 mặt Eke tựa vào bàn máy và song song với trục X,
Nguyễn Minh Dương 18 MSHV: 13041410 mặt còn lại tựa vào đồng hồ so, tiến hành cho trục Z di chuyển lên và xuống, nếu đồng hồ so lệch ta sẽ hiệu chỉnh xoay bàn máy sao cho giá trị lệch của đồng hồ so là 0. Kết thúc quá trình điều chỉnh độ vuông góc bàn máy so với trục X theo phương X. Tiếp tục thực hiện đối với phương Y, ta gá Eke sao cho cạnh dàu tựa lên bàn máy và song song với trục Y, tiến hành cho đầu đùn di chuyển dọc theo trục Z để tiến hành điều chỉnh độ vuông góc bàn máy theo trục Y.
Kiểm tra và điều chỉnh độ vuông góc của trục X và trục Z:
Tương tự việc kiểm tra và hiệu chỉnh độ vuông góc trục X-Y, nhưng trường hợp này ta sẽ sử dụng bàn máy là trục chuẩn, trục Z là trục điều chỉnh, tiến hành gá Eke nhƣ Hình 2. 10, sau đó cho đầu đùn mang đồng hồ so d chuyển theo trục X, nếu có sai lệch trên đồng hồ so thì ta phải điều chỉnh vị trí trục Z sao cho sai lệch trên đồng hồ so là 0. Điều chỉnh trục Z đến khi nào giá trị sai lệch trên đồng hồ so là 0 thì ta khóa các bu lông xiết chặc trục Z lại, quá trình điều chỉnh xem nhƣ là hoàn tất.
Hình 2. 10 Kiểm tra độ song song của trục X so với bàn máy
Sau khi khóa các bu long xiết định vị các trục, ta tiến hành kiểm tra lại độ vuông góc của các trục theo Hình 2. 11 và đƣợc kết quả: độ vuông góc hai trục X-Z là 0,02/100 mm
Nguyễn Minh Dương 19 MSHV: 13041410 Hình 2. 11 Kiểm tra độ vuông góc trục Z so bàn máy.
Kiểm tra và điều chỉnh độ vuông góc của trục Y và trục Z:
Quá trình kiểm tra và điều chỉnh độ vuông góc của trục Y-Z đƣợc thực hiện tương tự như trục X-Z. Sau khi kiểm tra và điều chỉnh ta thu được kết quả độ vuông góc truc Y-Z là 0,07 /100mm.
Hình 2. 12 Hình kiểm tra độ song song trục Y so với bàn máy
Nguyễn Minh Dương 20 MSHV: 13041410 Hình 2. 13 Kiểm tra độ vuông góc trục Z so bàn máy
Kết luận: Sau khi tiến hành căn chỉnh độ vuông góc và sai lệch vị trí của các trục trên hệ thống, ta xác định đƣợc sai số lắp ghép vuông góc các trục trên máy tạo mẫu FDM với độ vuông góc của các trục tương ứng trên bảng kết quả bên dưới.