5.3.1 Do biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ:
Hệ thống công nghệ (máy – dao – đồ gá – chi tiết gia công) là một hệ thống đàn hồi do khi chịu lực nó bị biến dạng. Trong quá trình cắt gọt biến dạng này gây ra sai số kích thước và hình dáng hình học của chi tiết gia công.
Khi cắt, dưới tác dụng của lực cắt trên hệ thống công nghệ xuất hiện lượng chuyển vị tương đối giữa dao và chi tiết gia công. Lượng chuyển vị này có thể được tách thành 3 thành phần x, y, z theo 3 trục tọa độ, trong đó chuyển vị y có ảnh hưởng đến kích thước gia công nhiều nhất.
Hình 5.2 Ảnh hưởng của lượng chuyển vị đến kích thước chi tiết khi tiện.
Gọi Py là thành phần lực pháp tuyến thẳng góc với bề mặt chi tiết gia công và y là lượng chuyển
37
hệ thống công nghệ, kí hiệu là J(MN/m).
Lượng chuyển vị y là tổng hợp các chuyển vị của các chi tiết và bộ phận chịu lực có trong hệ thống, do đó:
; Trong đó:
yi: lượng biến dạng của chi tiết thứ i trong hệ thống công nghệ. Ji: độ cứng vững của chi tiết hay bộ phận thứ i.
Theo định nghĩa thì: nên: Vậy : Đặt : độ mềm dẻo (m/MN) thì: = 1 + 2 + ... + n
a. Do biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ:
Xét quá trình tiện một trục được gá trên hai mũi tâm.
- Sai số do chuyển vị của 2 mũi tâm:
Xét trường hợp gia công trên máy tiện chống tâm hai đầu như hình 5.3. Do hai mũi tâm kém cứng vững nên chúng dịch chuyển với các lượng ys, yt. Giả sử dao đang ở vị trí cách mép phải chi tiết một đoạn x, thì lượng tăng bán kính của chi tiết được tính bởi công thức:
38
- Sai số gây ra do biến dạng của chi tiết gia công :
Khi gá chi tiết trên hai mũi tâm, nếu chi tiết không cứng vững thì lượng tăng bán kính r2 :
Trong đó : E - modun đàn hồi.
J - momen quán tính, J = 0,5.D4 (trục tròn) Biến dạng chung của chi tiết: (hình 8.4)
r = r1 + r2
Hình 5.4
- Sai số do biến dạng của dao cắt và ụ gá dao:
Dưới tác dụng của lực cắt, do bàn xe dao và dao không cứng vững nên bị biến dạng đàn hồi, làm cho bán kính chi tiết tăng một lượng :
;
Jd là độ cứng vững của ụ và dao.
Ụ dao và dao di động dọc theo chiều bước tiến nên chịu lực Py = const. Do đó r3 là một hằng số. Có thể triệt tiêu r3 bằng cách cắt thử và điều chỉnh lại chiều sâu cắt.
Vậy hệ thống công nghệ có độ cứng vững kém thì sẽ bị sai số gia công khi chịu lực. Sai số này tỉ lệ nghịch với độ cứng vững các bộ phận. Để giảm sai số ta phải nâng cao độ cứng vững của hệ thống công nghệ.
Ảnh hưởng của độ cứng vững của HTCN đến độ chính xác gia công
b. Ảnh hưởng do dao mòn :
Dao cùn ngoài việc làm thay đổi kích thước gia công còn làm thay đổi Py một lượng :
Py = Kdm.m. K. Kt. K Với : m - bề rộng diện tích mòn ở mặt sau (mm). Kdm - hệ số tỉ lệ.
K, Kt, K - hệ số hiệu chỉnh tùy theo góc , , bán kính r. c. Ảnh hưởng do sai số hình dáng hình học của phôi :
Sai số hình học của phôi làm lượng dư gia công không đều, chiều sâu cắt luôn thay đổi và Py thay
đổi theo một lượng , gây nên sai số hình dạng cùng loại trên chi
39 Hình 5.5
Giả sử phôi có sai số Df = Dfmax - Dfmin, sẽ làm cho chiều sâu cắt tăng một lượng 2t = Df, gây nên tăng một lượng Py và biến dạng thêm y = Py/J của hệ thống. Vì thế chổ phôi có đường kính lớn thì chi tiết gia công cũng có đường kính lớn (hình 5.5). Sai số của chi tiết gia công là :
Dct = DCTmax - DCTmin = 2y
Tỷ số : - hệ số chính xác hóa.
- hệ số giảm sai (< 1).
Nếu gia công nhiều lần với các hệ số giảm sai k1,k2,...kn; thì hệ số chung k = k1. k2.... kn. Vậy để chi tiết có độ chính xác cao người ta chia ra làm nhiều lần cắt, được thể hiện: thô, bán tinh, tinh; nhiều lần trên thô, nhiều lần bán tinh,...
5.3.2 Do độ chính xác của máy, dao, đồ gá và tình trạng mài mòn của chúng
5.3.2.1 Ảnh hưởng của máy :
Nếu các bộ phận chính như trục chính, xe dao, bàn máy,... chuyển động gây sai số thì sai số này sẽ phản ánh lên chi tiết gia công. Ví dụ:
- Đường tâm trục chính máy tiện không song song với sống trượt ở thân máy trên mặt phẳng nằm ngang, thì khi tiện chi tiết gia công sẽ có hình côn (hình 5.6a).
40
- Nếu sống trượt không thẳng trên mặt phẳng nằm ngang sẽ làm cho quỹ tích mũi dao không thẳng, làm cho chi tiết chổ to, nhỏ (hình 5.6b). Trạng thái mòn của máy cũng gây nên sai số gia công.
5.3.2.3 Ảnh hưởng của dụng cụ cắt:
Độ chính xác chế tạo dao, mức độ mài mòn và sai số gá đặt dao trên máy đều ảnh hưởng đến độ chính xác gia công. Các dao định kích thước (khoan, doa, khoét,...) ảnh hưởng trực tiếp đến đường kính lỗ gia công. Nhóm dao định hình nếu có sai số profile thì nó in dập sai số đó lên chi tiết gia công.
Dao mài mòn gây nên sai số hệ thống thay đổi.
Gá dao không chính xác cũng gây nên sai số như sai số hình học của dao.
5.3.3 Do biến dạng nhiệt của hệ thống công nghệ
5.3.3.1 Biến dạng nhiệt của máy:
Khi máy làm việc nhiệt độ ở các bộ phận khác nhau của máy có thể chênh lệch từ 100-500C, sinh ra biến dạng không đều và máy sẽ mất chính xác. Ảnh hưởng đến độ chính xác gia công nhiều nhất là biến dạng nhiệt của ụ trục chính. Nhiệt tăng làm cho tâm trục chính xê dịch theo hai phương thẳng đứng và ngang. Sự dịch chuyển này làm ảnh hưởng đến độ chính xác của chi tiết gia công.
Hình 5.7
8.3.3.2 Biến dạng nhiệt của dao cắt:
Một phần nhiệt ở vùng cắt truyền qua dao làm dao dài ra. Nếu dao làm việc liên tục thì độ giãn dài của dao l càng ngày càng dài, nếu dao làm việc không liên tục thì l lúc tăng lúc giảm.
41 5.3.3.3 Biến dạng nhiệt của chi tiết gia công:
Một phần nhiệt ở vùng cắt truyền vào chi tiết, làm nó biến dạng gây ra sai số gia công. Nếu nhiệt được phân bố đều trên toàn chi tiết thì kích thước trên toàn bộ chiều dài như nhau, khi chi tiết nguội đi thì nó bị co rút trên toàn chiều dài, nên sai số là sai số bản thân kích thước.
Ví dụ trên một trục, nhiệt độ xung quanh vùng cắt phân bố không đều.
Hình 5.9 Biến dạng nhiệt của chi tiết.
5.3.4 Sai số do rung động phát sinh trong quá trình cắt :
Rung động của hệ thống công nghệ trong khi cắt làm tăng độ nhấp nhô bề mặt và độ sóng và tăng độ mòn của dao. Rung động làm cho vị trí tương đối giữa dao cắt và vật gia công thay đổi theo chu kỳ do đó bề mặt chi tiết không bằng phẳng nếu tần số thấp, biên độ bé sẽ sinh ra độ nhấp nhô bề mặt rung động cũng làm cho chiều sâu cắt, tiết diện phôi và lực cắt tăng, giảm theo chu kỳ ảnh hưởng tới sai số gia công.
5.3.5 Sai số gia công do gá đặt và chọn chuẩn :
Sai số gá đặt cũng ảnh hưởng đến độ chính xác gia công. Sai số gá đặt :
Trong đó : c - sai số chuẩn. k - sai số kẹp chặt. đg - sai số đồ gá.
Nếu gọi là hàm số phụ thuộc vào các biến số x1, x2, ...,xn trong chuỗi kích thước, khi đó sai số chuẩn của kích thước thực hiện là :
42
Trong quá trình đo không thể tránh khỏi sai số. Sai số của quá trình đo phụ thuộc nhiều yếu tố như: độ chính xác, độ mòn của dụng cụ, phụ thuộc vào việc lựa chọn dụng đo, phương pháp đo, trình độ và khả năng của người đo.