CHUỖI KÍCH THƯỚC 6.1 KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA
7.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1Đo lường
Đo lường là một quá trình đánh giá định lượng đại lượng cần đo để có kết quả bằng số đo với đơn vị đo. Giả sử ta cần đo đại lượng X với đơn vị đo là X0, thì kết qủa đo lường Ax là:
AX = X/X0
Ta được: X = AX . X0 (7.1)
Phương trình (7.1) là phương trình cơ bản của phép đo. Nó chỉ rõ sự so sánh đại lượng cần đo với mẫu và cho ra kết quả bằng số. Thực tế không phải đại lượng nào cũng cho phép so sánh các giá trị của nó, vì thế để đo được chúng, phải biến đổi chúng thành các đại lượng khác để có thể so sánh được.
7.1.2 Đơn vị đo – Hệ thống đo
Đơn vị đo là một đại lượng mẫu được qui định dùng trong khi so sánh. Độ chính xác của kết quả đo phụ thuộc vào độ chính xác của đơn vị đo.
Để nhiều nước có thể sử dụng một hệ thống đo duy nhất, người ta đã thành lập hệ thống đơn vị quốc tế (SI) thông qua hội nghị quốc tế về mẫu và cân lần XI (1960). Trong hệ thống này có bảy đơn vị cơ bản là:
- Đơn vị chiều dài là mét (m) - Đơn vị khối lượng là kilogam (kg) - Đơn vị thời gian là giây (s)
- Đơn vị cường độ dòng điện là ampe (A) - Đơn vị cường độ sáng là cadela (Cd) - Đơn vị số lượng vật chất là mol (mol) - Đơn vị nhiệt độ là Kenvin (K)
Ngoài ra còn có các đơn vị kéo theo.
7.1.3 Phương pháp đo
Phương pháp đo là cách thức thủ, thủ thuật để xác định thông số cần đo. Trong phương pháp đo cần nêu rõ nguyên tắc xác định thông số; nguyên tắc đo có thể dựa trên quan hệ toán học, vật lý giữa các đại lượng cần đo.
Phân loại phương pháp đo:
a. Dựa vào quan hệ đầu đo và mặt chi tiết: đo tiếp xúc và đo không tiếp xúc.
- Đo tiếp xúc : đầu đo tiếp xúc với bề mặt chi tiết.
- Đo không tiếp xúc: đầu đo không tiếp xúc với bề mặt chi tiết.
- Phương pháp đo tuyệt đối: giá trị đọc được trên dụng cụ đo chính là giá trị của đại lượng cần đo.
- Phương pháp đo so sánh : khi đo người ta so sánh độ lớn của đại lượng cần đo với đại lượng mẫu…giá trị đọc được trên dụng cụ đo chỉ cho ta sai lệch của giá trị đại lượng đo với đại lượng mẫu.
c. Dựa vào quan hệ giữa giá trị của đại lượng cần tìm và đại lượng đo được
- Đo trực tiếp: giá trị của đại lượng đo đọc trên dụng cụ đo chính là độ lớn của đại lượng cần tìm.
- Đo gián tiếp: giá trị của đại lượng cần tìm không thể đọc trực tiếp từ dụng cụ đo mà nó có quan hệ với một hay nhiều đại lượng đo trực tiếp theo một hàm số nào đó.
7.1.4 Phương tiện đo
Phương tiện đo là tập hợp mọi trang bị phục vụ cho quá trình đo như : máy đo, dụng cụ đo, mẫu chuẩn và đồ gá đo.
Phân loại phương tiện đo:
- Phương tiện đo chuyên dùng : chỉ dùng đo một loại thông số hay một loại sản phẩm cụ thể nào đó.
Ví dụ: máy đo góc, dưỡng ren.
- Phương tiện đo vạn năng: dùng để đo một hay nhiều loại thông số, có thể áp dụng cho một miền đo rộng.
Ví dụ: máy đo chiều dài, kính hiển vi vạn năng…
7.1.5 Các chỉ tiêu đo lường cơ bản - Giá trị chia độ.
- Khoảng chia độ. - Độ nhạy. - Độ ổn định. - Phạm vi đo.
7.1.6 Sai số trong khi đo
Sai số tồn tại trong khi đo gọi là sai số đo do ảnh hưởng tổng hợp của các sai số do bản thân phương tiện đo, do điều chỉnh, do thay đổi lực đo, do nhiệt độ, do chuẩn đo…
Do có sai số nên kết quả đo được X luôn sai khác với giá trị luôn sai khác với giá trị thực của đại lượng: ∆Χ=Χ− Q. Khi sai số đo càng bé thì phép đo càng chính xác.
Sai số đo có thể gồm các thành phần sau :
a. Sai số chỉ thị : sai số riêng của bộ đọc số bao gồm sai số bản thân chuyển đổi đo và sai số đọc số.
- Sai số do bản thân bộ chuyển đổi do sử dụng hàm truyền gần đúng, do sai số chế tạo, lắp ráp, điều chỉnh.
b. Sai số do mẫu điều chỉnh
Khi đo so sánh ta coi kích thước mẫu là không có sai số. Trong thực tế mẫu có sai số do chế tạo. Đây còn gọi là sai số kiểm định.
c. Sai số do nhiệt.
Thông thường do ảnh hưởng của nhiệt trong quá trình gia công kích thước chi tiết đo lường lớn hơn khi chi tiết trở lại bình thường. Sai số này càng lớn khi kích thước chi tiết lớn, vật liệu có hệ số dẫn nhiệt lớn.
d. Sai số do lực đo:
Khi đo theo phương pháp tiếp xúc, lực đo gây biến dạng bề mặt chi tiết sinh ra sai số đo. Mức độ biến dạng phụ thuộc vào vật liệu, hình thức tiếp xúc giữa đầu đo và mặt chi tiết, chất lượng bề mặt chi tiết.
e. Sai số do bản thân chi tiết đo gây ra:
Bản thân chi tiết đo có nhiều sai số do chế tạo. Khi ta đo hoặc kiểm tra một thông số này, khó tránh khỏi ảnh hưởng của sai số các thông số khác, nghĩa là có lẫn các sai số này trong kết quả đo.
Ví dụ : - Khi đo kích thước trucï trên một chuẩn phẳng. Kết quả đo sẽ lẫn độ cong trục. - Đo độ đảo hướng kính sẽ lẫn độ cong trục và độ tròn của chi tiết.
7.2 CÁC NGUYÊN TẮC CƠ BẢN
7.2.1 Nguyên tắc Abbe
Trong khi đo, kích thước đo được so sánh với kích thước mẫu, đó là kích thước của thang chia chính trên thiết bị đo. Ta đọc kết quả thông qua chỉ số trên thang chia.
Khi so sánh, kích thước mẫu và kích thước đo có thể đặt song song hoặc nối tiếp nhau. Abbe đưa ra nguyên tắc: Nếu đường tâm kích thước đo và đường tâm kích thước mẫu cùng nằm trên một đường thẳng thì phép đo đạt độ chính xác cao nhất.
Sơ đồ đo đặt nối tiếp kích thước đo và kích thước mẫu gọi là sơ đồ đo Abbe. Trên hình 7.1, δ là khe hở và L là chiều dài khâu dẫn. Khi đo, đầu đo động sẽ bị lệch đi một góc và gây ra sai số. Góc lệch lớn nhất sẽ là
∆α = Arctg
L
δ .
- Khi đo không theo nguyên tắc ABBE (hình 7.1a), sai số đo là: ∆1 = δ tg∆α≈δ∆α. - Khi đo theo nguyên tắc ABBE (hình 7.1b), sai số đo là: ∆2 = l ( 1- cos ∆α ) ≈ l
2
2α α
∆ . Với l là chiều dài đo.
Có thể nhận thấy là ∆2 nhỏ hơn rất nhiều so với ∆1.
7.2.2 Nguyên tắc xích kích thước ngắn nhất
Trong trường hợp đo trực tiếp, xích kích thươc đo được hiểu là xích hình thành từ mặt chuẩn đo – giá đo – dụng cụ chỉ thị mang kích thước mẫu đến chi tiết đo. Trong đó kích thươc đo là khâu khép kín hay còn gọi là khâu tổng của chuỗi kích thước. Ở mỗi yếu tố trong khâu đều nảy sinh sai số. Nếu số khâu càng nhiều, sai số tích lũy cho khâu tổng sẽ càng lớn.
Trong trường hợp đo gián tiếp, xích kích thươc đo được hình thành do mối quan hệ toán học hay vật lý giữa các đại lượng. Nếu mối quan hệ càng phức tạp, số đại lượng đo trực tiếp xuất hiện càng nhiều thì độ chính xác của đại lượng đo gián tiếp sẽ càng lớn.
Để đạt độ chính xác cao nhất thì xích kích thước đo cần ngắn nhất, nghĩa là số khâu tham gia vào xích thước đo là ít nhất.
7.2.3 Nguyên tắc chuẩn thống nhất
Mỗi chi tiết, qua thiết kế, gia công, kiểm tra đều có chuẩn: chuẩn thiết kế, chuẩn công nghệ, chuẩn kiểm tra. Nếu ba chuẩn trên được dùng thống nhất thì kết quả đo sẽ càng phản ánh đúng chất lượng gia công và chất lượng làm việc thực của chi tiết.
7.2.4 Nguyên tắc kinh tế
Nguyên tắc kinh tế nhằm sao cho đảm bảo độ chính xác đủ dùng trong điều kiện kinh tế nhất. Đó là:
- Độ chính xác phương tiện đo đủ dùng.
- Thiết bị do dễ điều chỉnh, dễ gá đặt, có khả năng cơ khí hóa, tự động hóa, có khảnăng đo hàng bạt với năng suất cao.
- Yêu cầu bậc thợ thấp.
- Thiết bị đơn giản, rẻ tiền, dể kiếm.