Luận văn Nghiên cứu, ứng dụng thiết bị đo cơ điện tử cho máy công cụ vạn năng nhằm nâng cao độ chính xác dịch chuyển

víi nhau. KC1 vµ KC2 ®­îc l¾p víi vµnh r¨ng c«n vµ xoay ®­îc nhê n¾m vÆn mang b¸nh r¨ng c«n. KÝnh thÞ ®­îc l¾p trªn m¸y ®o hai täa ®é xOy. H×nh 2.8. Nguyên tắc làm việc của kính đo góc Khi ®o ta ®iÒu chØnh cho t©m v¹ch chuÈn n»m nªn mÐp ¶nh AB, xoay cho aa ≡ AB. Trªn kÝnh hiÓm vi I ta ®äc ®­îc täa ®é gãc α1. §iÒu chØnh cho 0 rêi sang c¹nh AC. Xoay a’a’≡ AC. Trªn kÝnh hiÓm vi II ta ®­îc täa ®é gãc α2. TrÞ sè gãc ®o ®­îc lµ α = α2- α1. Bµn xoay mang chi tiÕt ®o lµ l¨ng kÝnh ABC. Khi ®o ta xoay bµn mang chi tiÕt cho AB h­íng vÒ chïm ¸nh s¸ng tíi. KC2 KC1 TK KC3 KV S2 CT A B C b a b a a’ a' 2 S1 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 40 Xoay II cïng víi bµn xoay sao cho i = i’ th× ¶nh cña kÝnh chuÈn KCl trïng chËp víi KC2 (h×nh 2.9). HÖ sè ®äc sè täa ®é gãc g¾n víi hÖ II ®äc ®­îc ϕ1. TiÕp tuc quay AC tíi phÝa chïm s¸ng vµ lÆp l¹i ®­îc vÞ trÝ ng¾m chuÈn sÏ ®äc ®­îc ϕ2. TrÞ sè = ϕ2 - ϕ1 lµ gãc ®o gi÷a hai ph¸p tuyÕn cña mÆt AB vµ AC. TrÞ sè gãc ®o α = 1800 - ϕ. H×nh 2.9. Nguyªn tắc lµm viÖc cña m¸y ®o gãc I – HÖ thèng chiÕu s¸ng II – HÖ thèng hiÓm vi quan s¸t Trong m¸y ®o gãc, hÖ I vµ II cã thÓ ®­îc thay b»ng mét èng nhßm tù chuÈn trôc. Trong tr­êng hîp nµy, vÞ trÝ ng¾m chuÈn t­¬ng øng víi tr¹ng th¸i trôc quang cña hÖ trïng víi ph­¬ng ph¸p tuyÕn cña bÒ mÆt ®o ®ang ng¾m. Ph­¬ng ph¸p tÝnh kÕt qu¶ ®o kh«ng cã g× thay ®æi. 2.1.2.2. Dông cô ®o kiÓu gi¸n tiÕp Dôngc cô ®o kiÓu gi¸n tiÕp lµ c¸c dôngc cô ®o theo ph­¬ng ph¸p ®o gi¸n tiÕp tøc lµ trong ®ã ®¹i l­îng ®­îc ®o kh«ng ph¶i lµ ®¹i l­îng cÇn ®o hay c¸c biÕn ®æi vÞ trÝ ph¶i qua c¸c bé dÉn ®éng c¬ khÝ trung gian. a. Dông cô ®o chuyÓn vÞ th¼ng §ång hå so lµ lo¹i dông cu ®o chuyÓn vÞ theo kiÓu ®o gi¸n tiÕp, chuyÓn ®æi tõ dÞch chuyÓn th¼ng sang dÞch chuyÓn gãc cña kim chØ thÞ th«ng qua c¸c bé truyÒn I II A C B α i i' KC1 KC1 A VÞ trÝ ng¾m chuÈn Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 41 b¸nh r¨ng, lµ mét dông cô chØ thÞ th«ng dông ®­îc dïng trong c¸c g¸ l¾p ®o l­êng kiÓm tra ®Ó chØ ra c¸c sai lÖch khi ®o. Víi nguyªn t¾c cÊu t¹o kh¸c nhau, ®ång hå so cã thÓ cã ®é chÝnh x¸c chØ thÞ kh¸c nhau. H×nh 2.10a m« t¶ nguyªn t¾c lµm viÖc cña ®ång hå so cã gi¸ trÞ chia 0.01 mm. Trôc ®o 1 mang thanh r¨ng. Khi kÝch th­íc ®o thay ®æi, trôc ®o chuyÓn vÞ lµm quay b¸nh r¨ng Z2, b¸nh r¨ng nµy l¾p cè ®Þnh ®ång trôc víi b¸nh r¨ng Z3 lµm b¸nh r¨ng nµy quay, b¸nh r¨ng Z3 ¨n khíp víi b¸nh r¨ng Z1 lµm Z1 quay. Kim chØ thÞ R g¾n trªn trôc b¸nh t¨ng Z1 sÏ quay vµ chØ thÞ chuyÓn vÞ trªn b¶ng chia 3. Trong h×nh 2.10a, b¸nh r¨ng Z4 d­íi t¸c dông cña d©y lß xo xo¾n 4 lµm cho c¶ bé truyÒn tiÕp xóc mét bªn æn ®Þnh ngay c¶ khi trôc ®o lªn hoÆc xuèng. Lß xo 2 dïng g©y ¸p lùc ®o. H×nh 2.10b lµ kÕt cÊu cña lo¹i ®ång hå 0.01 mm th«ng dông. §ång hå so t¾c nµy cã gi¸ trÞ chia 0.01 mm víi ph¹m vi ®o 0 -2, 0 – 5 vµ 0 – 10 mm cã ®­êng kÝnh l¾p (sè 10) φ8. H×nh 2.10. Nguyªn tắc lµm viÖc vµ cÊu t¹o cña ®ång hå so H×nh b: 1 - Trôc ®o, 2 – Lß xo, 3 - Vá, 4 - N¾p, 5 – Trôc r¨ng, 6 – B¸nh r¨ng, 7 – B¸nh r¨ng tãc, 8 – D©y tãc, 9 – 10 - B¹c dÉn, 11 – B¹c mang b¶ng chia Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 42 Muèn më réng ph¹m vi ®o cña ®ång hå si ®Ó cã thÓ dïng ®o theo ph­¬ng ph¸p tuyÖt ®èi ng­êi ta cÇn thay ®æi kÕt cÊu cña lß xo 2 sao cho ¸p lùc ®o Ýt thay ®æi trong suèt c¶ hµnh tr×nh ®o lín. Ph¹m vi ®o cña ®ång hå cã thÓ lµ: 0 – 20, 0 – 50, 0 – 100 mm víi c = 0.01 víi ®­êng kÝnh l¾p Φ8. Trong xu thÕ ph¸t triÓn míi ®Ó ®¬n gi¶n vµ n©ng co ®é chÝnh x¸c ®o, ng­êi ta ®¬n gi¶n hãa ®Õn tèi thiÓu kÕt cÊu truyÒn vµ khuyÕch ®¹i chuyÓn vÞ, kÕt hîp víi ph­¬ng ph¸p chia nhá chuyÓn vÞ b»ng c¸c m¹ch ®iÖn tö t¹o ra c¸c ®ång hå so kiÓu hiÖn sè ®iÖn tö . Nguyªn t¾c c¬ b¶n lµ th­íc kÝnh chuÈn ®­îc g¾n trªn trôc ®o, ®Çu ®äc ®iÖn tö ®­îc g¾n trªn vá cè ®Þnh cña ®ång hå. Ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ míi nµy lµm cho dông cô ®o cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n, nhá gän, cã kh¶ n¨ng ®¹t ®é chÝnh x¸c cao. §Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c chØ thÞ cña ®ång hå, ng­êi ta kÕt hîp bé chuyÒn ®ßn - b¸nh r¨ng nh­ s¬ ®å h×nh 2.11. H×nh 1.11a lµ s¬ ®å nguyªn t¾c lµm viÖc: H×nh 2.11. Nguyªn tắc lµm viÖc vµ cÊu t¹o cña ®ång hå ®o chuyÓn vÞ nhá H×nh b: 1 - Cung r¨ng, 2 – TÊm mang chèt, 3 - D©y tãc, 4 - Kim chØ thÞ, 5 – §ßn bÈy, 6 – PhÇn trô n¾p, , 8 – Khung ch÷ C, 9 - B¸nh r¨ng, 10 – B¶ng chia Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 43 Sù thay ®æi kÝch th­íc ®o lµm trôc ®o 6 chuyÓn vÞ. Khung ch÷ C l¾p trªn trôc ®o sÏ truyÒn chuyÓn vÞ sang ®ßn 10 lµm ®ßn nµy quay. §ßn 10 quay sÏ g¹t vµo chèt cè ®Þnh trªn tÊm 11. TÊm 11 l¾p cè ®Þnh víi cung r¨ng 14 quay quanh t©m 12. Cung r¨ng 14 truyÒn chuyÓn vÞ sang b¸nh r¨ng 15. Kim 16 g¾n trªn trôc b¸nh r¨ng 15 nªn kim sÏ quay theo b¸nh r¨ng 15 chØ cho ta l­îng chuyÓn vÞ cÇn ®o víi ®é khuyÕch ®¹i 200 – 1000 lÇn. Gi¸ trÞ chia cã thÓ ®¹t 0.005 - 0.002 hoÆc 0.001 mm. H×nh 2.11b lµ mét lo¹i kÕt cÊu cña lo¹i ®ång hå, víi ®­êng kÝnh l¾p (sè 6) lµ Φ8. §Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c khi ®o, dông cô ®o cã thÓ kÕt hîp bé truyÒn ®ßn – b¸nh r¨ng chØ dïng trong miÒn ®o hÑp. H×nh 2.12. Nguyªn tắc lµm viÖc vµ cÊu t¹o cña ®ång hå ®o mÆt ®Çu Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 44 H×nh 2.12 m« t¶ nguyªn t¾c lµm viÖc cña lo¹i ®ång hå ®o chuyªn dïng cho c¸c chuyÓn vÞ nhá ë c¸c vÞ trÝ khã ®o, trong kh«ng gian h¹n chÕ, vÝ dô: ®o ®é ®¶o mÆt ®Çu, ®o ®é ®¶o h­íng kÝnh mÆt trong nh­ ®o ®é ®¶o lç c«n trong trôc chÝnh cña m¸y tiÖn víi t©m chuÈn, ®é song song cña r·nh hÑp …§ång hå nµy cßn mang tªn ®ång hå mÆt ®Çu. §Æc ®iÓm chÝnh cña lo¹i ®ång hå nµy lµ ph­¬ng chuyÓn vÞ cña ®Çu ®o vu«ng gãc víi ph­¬ng g¸ cña ®ång hå. ChuyÓn vÞ ®o biÕn thµnh chuyÓn vÞ quay cña ®Çu ®o v× thÕ ®Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c ®o, chØ cho phÐp dông cô ®o trong miÒn hÑp víi tû sè truyÒn k = 100, gi¸ trÞ chia c = 0.01 hoÆc k = 100, c = 0.001. §Ó thuËn lîi cho viÖc ®o ë nh÷ng vÞ trÝ ®o kh¸c nhau, ng­êi ta thiÕt kÕ c¬ cÊu ®æi ph­¬ng ¸p lùc ®o. Chèt sè 2 dïng ®æi ph­¬ng ¸p lùc ®o. §Ó ®Ò phßng qu¸ t¶i trong lóc ®iÒu chØnh hoÆc khi ®o, ®Çu ®o 1 l¾p sÝt víi chèt dïng lµm trôc quay theo kiÓu l¾p ®µn håi. Khi bÞ qu¸ t¶i ®Çu ®o sÏ tr­ît tr¬n quanh trôc, kh«ng g©y tæn h¹i cho c¬ cÊu truyÒn ®éng trong dông cô. b. Dông cô ®o gãc Ph­¬ng ph¸p do gi¸n tiÕp kÝch th­íc gãc dùa trªn c¬ së mèi quan hÖ l­îng gi¸c. Nhê ®ã cã thÓ dïng nh÷ng ph­¬ng tiÖn ®o chiÒu dµi ®Ó ®o gãc víi ®é chÝnh x¸c cao ngay c¶ khi yÕu tè gãc ®­îc h×nh thµnh trong chi tiÕt rÊt khã ®o. - §o gãc b»ng bi cÇu hoÆc con l¨n: S¬ ®å h×nh 2.13 m« t¶ mÆt c¾t cña mét lç c«n hay r·nh c«n. Trong tam gi¸c O1IO2 ta cã: α = arcsin 21 2 OO IO Trong ®ã: O2I = 2 12 dd − O1O2 = h2 – h1 - 2 12 dd − Do ®ã: α = arcsin 12 1 12 12 − − − dd hh Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 45 Trong h×nh 2.14 ta cã: α = arctg H LL 2 21 − - §o gãc b»ng th­íc sin vµ th­íc Tang Dùa trªn quan hÖ l­îng gi¸c trong h×nh 2.15a: α = arcsin L a hoÆc α = arcsin b a Ng­êi ta thiÕt kÕ ra c¸c dông cô ®o chuyªn dïng lµ th­íc Sin vµ th­íc Tang. Trong th­íc Sin, kho¶ng c¸ch gi÷a 2 con l¨n L kh«ng ®æi, trong th­íc Tang lµ b kh«ng ®æi. d2 d1 O2 O1 I H1 h2 2α L2 L1 H α H×nh 2.13 Mặt cắt lỗ côn H×nh 2.14. Rãnh mang cá L α α x1 x2 H0 α0 x1 x2 H0 α L a b Hình 2.15. Nguyên tắc đo góc bằng thước sin và thước tang a) b) c) Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 46 Khi α thay ®æi sÏ lµm cho a thay ®æi. Tõ sù thay ®æi cña a ta x¸c ®Þnh ®­îc sù thay ®æi cña α. H×nh 2.15. b m« t¶ ph­¬ng ph¸p ®o gãc b»ng th­íc Sin. H×nh 2.15. c m« t¶ ph­¬ng ph¸p ®o gãc b»ng th­íc Tang. Trong ®ã H0 = Lsinα0 hay H0 = btgα0; víi α0 lµ sè gãc danh nghÜa dïng ®Ó chØnh “0” cho thiÕt bÞ, ∆α cÇn ®­îc tÝnh ra chuyÓn vÞ dµi ∆x cho phÐp. Ph­¬ng ph¸p ®o b»ng th­íc sin vµ th­íc Tang th­êng ®­îc dïng ®o gãc t¹i hiÖn tr­êng, t¹i ph©n x­ëng hoÆc dïng t¹o ra c¸c gãc chuÈn trong g¸ ®o l­êng hoÆc trong g¸ c«ng nghÖ. Më réng ph­¬ng ph¸p nµy ng­êi ta thiÕt kÕ c¸c dông cô ®o gãc tÕ vi. Dông cô ®o gãc tÕ vi lµ dông cô ®o gãc chuyªn dïng ®Ó ®o c¸c gãc lÖch nhá, cßn gäi lµ niv« gãc. Dông cô ho¹t ®éng trªn nguyªn t¾c sö dông c¬ cÊu Tang, sin …biÕn chuyÓn vÞ gãc tÕ vi thµnh chuyÓn vÞ dµi t­¬ng øng trªn bµn kÝnh quay L. ChuyÓn vÞ dµi th­êng dïng lµ panme 0.01 v× thÕ sai sè ®o chuyÓn vÞ gãc rÊt nhá. S¬ ®å cña dông cô ®­îc m« t¶ trªn h×nh 2.16. Th­íc Nivo 8 ®­îc treo trªn vá m¸y, mét ®Çu tùa trªn ®ßn 2. ë tr¹ng th¸i th¨ng b»ng dông cô chØ “0”. Qua nóm 6, nhê hÖ l¨ng kÝnh ®Æc biÖt, mÐp ¶nh èng ph©n lµm hai nöa khi Êy ph¶i trïng nhau. Khi ®Æt trªn mÆt ph¼ng nghiªng víi mÆt L ∆ S 0.01mm/m α 8 7 6 5 2” 4 3 0 2 1mm/m Hình 2.16. Sơ đồ nguyên lí đo của dụng cụ đo góc tế vi Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 47 ph¼ng chuÈn gãc α, mÐp bät n­íc sÏ bÞ lÖch ®i, ng­êi ta vÆn nóm vÆn panme 5 lµm trôc panme 4 chuyÓn vÞ mét ®o¹n S sao cho thÊy l¹i hiÖn t­îng trïng mÐp ¶nh. Khi ®o c¶ hÖ nghiªng ®i mét gãc α = arctg(S/L). Kim chØ thÞ chØ cho ta gãc lÖch th«, phÇn lÎ ®Õn 2” ®äc trªn panme ®o. T­¬ng tù cã thÓ tæ chøc hÖ thèng c¬ khÝ kÕt hîp sao cho cã thÓ t¹o ra tû sè truyÒn lín cho chuyÓn vÞ S ta sÏ cã dông cô ®o chÝnh x¸c cao h¬n. Tuy nhiªn khi hÖ thèng ®o cµng phøc t¹p, vÊn ®Ò æn ®Þnh sÏ gi¶i quyÕt rÊt khã kh¨n. 2.2. C¸c hÖ thèng ®o dÞch chuyÓn c¬ khÝ sö dông trªn m¸y v¹n n¨ng Dùa trªn c¬ së ®o cña c¸c dông cô ®o c¬ khÝ, c¸c hÖ thèng ®o dÞch chuyÓn c¬ khÝ sö dông trªn c¸c m¸y v¹n n¨ng cã mét phÇn kÕt cÊu t­¬ng tù nh­ vËy. D­íi ®©y tr×nh bÇy c¸c hÖ thèng ®o ®iÓn h×nh trªn c¸c m¸y v¹n n¨ng. Trªn c¸c m¸y van n¨ng hiÖn nay ®ang dïng hai lo¹i hÖ thèng ®o, ®o dÞch chuyÓn th¼ng vµ ®o dÞch chuyÓn gãc. 2.2.1 §o dÞch chuyÓn th¼ng Trªn c¸c m¸y c«ng cô v¹n n¨ng hiÖn nay chñ yÕu sö dông c¸c hÖ thèng ®o chuyÓn vÞ theo nguyªn t¾c ®o gi¸n tiÕp. C¸c dÞch chuyÓn th¼ng cña bµn dao m¸y tiÖn, hoÆc bµn m¸y phay … ®­îc ®o chuyÓn ®æi qua chuyÓn ®éng quay cña th­íc ®o vßng (du xÝch vßng) nhê c¸c bé truyÒn c¬ khÝ. C¸c dÞch chuyÓn th¼ng cÇn ®o trªn m¸y tiÖn bao gåm: dÞch chuyÓn däc vµ ngang cña bµn dao m¸y tiÖn, dÞch chuyÓn nhá däc vµ ngang cña bµn dao trªn m¸y tiÖn. VÝ dô trong h×nh d­íi ®©y lµ mÆt c¾t bµn dao m¸y tiÖn 1K62 ®iÒu chØnh ch¹y dao ngang. Trªn ®Çu trôc vÝt dÉn 6 ®­îc l¾p du xÝch vßng 5. Khi quay du xÝch vßng ®i mét l­îng lµm trôc vÝt me 6 quay, trôc vÝt me nµy ®­îc cè ®Þnh trªn bµn m¸y cè ®Þnh 1 ®o ®ã lµm ®ai èc 7 di chuyÓn däc trôc vÝt, ®ai èc 7 ®­îc cè ®Þnh víi bµn dao trªn 2 ®o ®ã lµm dao tÞnh tiÕn ra vµo theo ph­¬ng ngang (ph­¬ng x). Nh­ vËy cã sù ®o d¸n tiÕp th«ng qua mét bé truyÒn vÝt me - ®ai èc. NÕu gäi tx lµ b­íc cña vÝt me 6 (víi m¸y tiÖn 1K62: tx= 5 mm), vµ sè v¹ch chia trªn du xÝch vßng lµ n, th× cã l­îng dÞch chuyÓn ngang nhá nhÊt cña bµn dao lµ: Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 48 c = xtn × 1 Hay nãi c¸ch kh¸c ®©y lµ ®é chia ®¹t ®­îc cña du xÝch vßng. Tõ ph­¬ng tr×nh nµy ta thÊy nÕu ta cµng t¨ng sè v¹ch chia th× cho l­îng dÞch chuyÓn bµn dao cµng nhá khi víi cïng b­íc vÝt me tx. 2.2.2 §o dÞch chuyÓn gãc §o dÞch chuyÓn gãc trªn m¸y v¹n n¨ng th­êng sö dông ph­¬ng ph¸p ®o trùc tiÕp Trªn h×nh 2.17 lµ s¬ ®å ®éng cña bµn dao m¸y tiÖn 16K20. Dich chuyÓn ch¹y ®ao däc cña bµn dao còng ®­îc ®o th«ng qua du xÝch vßng D. Trong tr­êng hîp nµy còng sö dông ph­¬ng ph¸p ®o gi¸n tiÕp b»ng c¸ch biÕn chuyÓn ®éng quay vßng cña du xÝch thµnh chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cña thanh r¨ng (94 -95). T­¬ng tù c¸ch ph©n tÝch ®èi víi ®o dÞch chuyÓn ch¹y dao ngang trªn m¸y tiÖn 1K62, l­îng dÞch chuyÓn nhá nhÊt ®o ®­îc phô thuéc vµo sè l­îng v¹ch chia n trªn du xÝch vßng. Cô thÓ: n 1 × 18 35 × 17 36 × 66 17 ×π×Z×m =c c: §é chÝnh x¸c cÇn ®o Tõ ph­¬ng tr×nh nµy thÊy r»ng nÕu sè v¹ch chia cña du xÝch vßng n cµng lín th× l­îng dÞch chuyÓn th¼ng nhá nhÊt ®o ®­îc cµng nhá nghÜa lµ ®é chÝnh x¸c du 5 6 7 8 H×nh 2.17 MÆt c¾t bµn dao ngang m¸y tiÖn 1K62 1 – M¸ cè ®Þnh víi th©n m¸y, 2 – M¸ di ®éng, 3 – 4 – Bµn dao trªn, 5 – Du xÝch vßng, 6 – Trôc vÝt, 7 - ®ai èc, 8 – Tay quay Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 49 xÝch vßng ®o ®­îc cµng nhá. C¸ch ®o nµy cho phÐp cã thÓ tù chän ®é chÝnh x¸c dÞch chuyÓn cÇn ®o th«ng qua viÖc thay ®æi sè v¹ch chia n. Tuy nhiªn sè v¹ch chia cña du xÝch vßng kh«ng thÓ chia qu¸ nhá v× cµng nhá cµng khã ®äc c¸c v¹ch chia mét c¸ch chÝnh x¸c b»ng m¾t th­êng, do ®ã ®é chÝnh x¸c ®¹t ®­îc khi ®o dÞch chuyÓn trªn c¸c m¸y v¹n n¨ng hiÖn nay th­êng lµ 0.01 mm D H×nh 2.18. S¬ ®å ®éng bµn dao m¸y 16K20 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 50 ®Õn 0.025 mm. §Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña ph­¬ng ph¸p ®o nµy ta cã thÓ khuyÕch ®¹i v¹ch chia trªn du xÝch b»ng c¸ch ®äc qua hÖ kÝnh hiÓm vi ®äc sè. Trªn ®©y lµ mét sè vÝ dô vÒ ph­¬ng ph¸p ®o dÞch chuyÓn trªn m¸y tiÖn v¹n n¨ng. Nguyªn t¾c ®o dÞch chuyÓn theo ph­¬ng ph¸p ®o gi¸n tiÕp th«ng qua c¸c truyÒn dÉn c¬ khÝ trung gian còng ®­îc ¸p dông c¸c m¸y lo¹i m¸y v¹n n¨ng kh¸c. 2.2.2 §o dÞch chuyÓn gãc Trªn c¸c m¸y v¹n n¨ng hiÖn nay th­êng sö dông ph­¬ng ph¸p ®o gãc trùc tiÕp. V× ph­¬ng ph¸p nµy cho ®é chÝnh x¸c cao nhÊt. VÝ dô trªn h×nh 2.18 m« t¶ nguyªn t¾c lµm viÖc cña m¸y ®o gãc mang tªn lµ ®Çu chia ®é. Bé phËn chÝnh cña thiÕt bÞ lµ ®Çu chia ®é quang häc, trong ®ã ®Üa chia ®é KC1 ®­îc l¾p trªn trôc chÝnh 2, trôc nµy ®­îc dÉn ®éng nhê cÆp b¸nh vÝt – trôc vÝt 4. ChuyÓn vÞ gãc cña ®Üa KC1 ®äc ®­îc nhê hÖ hiÓm vi ®äc sè 3. ChuyÓn vÞ gãc ®­îc truyÒn qua trôc mang chi tiÕt ®o nhê tèc g¹t ®Æc biÖt kh«ng cã khe hë. Nhê ®å hå ®o chuyÓn vÞ 5 ta cã thÓ ®äc ®­îc l­îng n©ng h¹ cña cam ®o sè 6 t­¬ng øng víi c¸c chuyÓn vÞ gãc ®äc ®­îc trªn hiÓn vi sè 3. Nguyªn t¾c ®o gãc theo ph­¬ng ph¸p nµy rÊt ­u viÖt khi cÇn ®o gãc cã c¸c quan hÖ phèi hîp, ch¼ng h¹n nh­ ®o gãc phèi hîp gi÷a c¸c cam, ®o gãc xo¾n, ®o gãc dao c¾t …víi ®é chÝnh x¸c cao. KC2 KC1 1 2 4 5 6 3 H×nh 2.19. Nguyªn t¾c lµm viÖc cña m¸y ®o gãc mang tªn lµ ®Çu chia ®é. Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 51 A-A H×nh d­íi lµ cÊu t¹o cña ®Çu ph©n ®é quang häc 2.3. Sai sè cña hÖ thèng ®o dÞch chuyÓn c¬ khÝ 2.3.1. Sai sè cña hÖ thèng ®o trùc tiÕp Th«ng qua nguyªn lý lµm viÖc cña mét sè c¸c dông cô ®o c¬ khÝ trùc tiÕp vµ dông cô ®o gãc dïng trªn c¸c m¸y v¹n n¨ng, ta thÊy r»ng v× trong phÐp ®o nµy kÝch th­íc ®­îc ®o chÝnh lµ kÝch th­íc cÇn ®o vµ phÐp ®o kh«ng cÇn dÉn ®éng qua c¸c hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ trung gian nªn sai sè cña phÐp ®o phô thuéc vµo c¸c yÕu tè sau: - Sai sè cña dông cô ®o: Do c¸c chi tiÕt cña dông cô ®o cã dung sai chÕ t¹o, do c¸c c¬ cÊu truyÒn ®éng kh«ng tuyÕn tÝnh hay do sai sè l¾p r¸p, ®iÒu chØnh ... g©y lªn. VÝ dô nh­: ®é kh«ng ®Òu cña c¸c v¹ch chia, ®é kh«ng th¼ng cña th­íc, sai sè b­íc vÝt me trong c¸c dông cô kiÓu panme, sai sè b¸nh r¨ng, thanh r¨ng trong ®ång hå so, sai sè tû lÖ gi÷a chiÒu dµi c¸c ®ßn bÈy trong ®ång hå so chÝnh x¸c kiÓu c¬ khÝ … §©y lµ nh÷ng sai sè do chÕ t¹o cã thÓ kh¾c phôc ®­îc b»ng c¸c biÖn ph¸p c«ng nghÖ. - Sai sè do mßn: Sau mét thêi gian lµm viÖc c¸c chi tiÕt trong dông cô ®o sÏ bÞ mßn lµm cho gi¸ trÞ ®äc ®­îc trªn th­íc kh«ng cßn chÝnh x¸c nh­ tr­íc. Lo¹i sai H×nh 2.20. §Çu ph©n ®é quang häc Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 52 sè nµy khã tr¸nh khái víi tÊt c¶ c¸c dông cô ®o, sai sè nµy chØ cã thÓ h¹n chÕ b»ng c¸ch sö dông vËt liÖu chÕ t¹o cã ®é bªn mßn cao. Víi mçi dông cô ®o cã quy ®Þnh thêi h¹n sö dông cña chóng. - Sai sè nghiªng hay sai sè Abbe: xuÊt hiÖn khi vËt ®o vµ mÉu kÝch th­íc kh«ng song song vµ ®­êng sèng tr­ît kh«ng th¼ng. VÝ dô: TÝnh sai sè cña phÐp ®o b»ng th­íc cÆp (h×nh 2.21). Trong ®ã: I - Sè chØ trªn thang chÝnh cña th­íc cÆp. S - Gi¸ trÞ chØ thÞ cÇn cã tõng ®iÒu kiÖn ®­êng sèng tr­ît th­íc cÆp kh«ng cã sai lÖch. H - §é lÖch gi÷a kÝch th­íc ®o vµ kÝch th­íc mÉu. Sai sè ®o: ( ).F I S I I H tgϕ= − = − + .F H tg ϕ= − ∆ Khi gãc ϕ nhá th× tg ϕ ϕ∆ ≈ ∆ , sai sè ®o sÏ lµ : .F H ϕ= − ∆ VÝ dô: TÝnh sai sè cña phÐp ®o b»ng panme (h×nh 2.22). H×nh 2.21: Sơ đồ tính sai sè cña phÐp ®o b»ng th­íc cÆp. ∆ϕ Chi tiÕt ®o Thang chia chÝnh cña panme ∆ϕ H×nh 2.22, b: Sơ đồ tÝnh sai sè cña phÐp ®o b»ng panme. ∆ϕ chi tiÕt ®o Thang chia chÝnh cña thuoc cÆp Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 53 Trong tr­êng hîp nµy, kÝch th­íc cÇn ®o vµ thang ®o n»m nèi tiÕp nhau theo ®óng nguyªn t¾c Abbe. Sai sè ®o: .cosF I S I I ϕ= − = − ∆ ( ) 2 2 1 cos 1 1 . 2 2 F I I Iϕ ϕϕ  ∆ ∆ = − ∆ ≈ − + =    Gi¸ trÞ cña sai sè nghiªng bËc hai F nµy nµy rÊt nhá cã thÓ bá qua. - Sai sè do ng­êi ®äc c¸c v¹ch chia. Sai sè nµy phô thuéc ngÉu nhiªn vµo mçi lÇn ®äc vµ vµo mçi ng­êi ®äc. §iÒu nµy cã thÓ kh¾c phôc b»ng ph­¬ng ph¸p sö dông c¸c dông cô ®o hiÖn sè. - Håi sai cña dông cô do: nguyªn nh©n cña håi sai lµ do ma s¸t vµ hiÖn t­îng biÕn d¹ng ®µn håi trong dông cô ®o. Gi¸ trÞ håi sai th­êng kh«ng æn ®Þnh, nh­ng ph¶i n»m trong mét ph¹m vi nhÊt ®Þnh.trong thùc tÕ cÇn tÝnh ®ªn nã trong mét phÐp ®o nh­ ®é ®ro b»ng ®ång hå so. 2.3.2 Sai sè cña hÖ thèng ®o gi¸n tiÕp Qua viÖc ph©n tÝch nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c dông cô ®o vµ hÖ thèng ®o dÞch chuyÓn sö dông trong c¸c m¸y v¹n n¨ng dïng ph­¬ng ph¸p ®o gi¸n tiÕp. NhËn thÊy r»ng trong c¸c dông cô ®o nµy cã mét phÇn c¬ cÊu ®­îc sö dông gièng nh­ trong dông cô ®o trùc tiÕp, vÝ dô nh­ du xÝch vßng ®­îc sö dông phæ biÕn trªn c¸c m¸y v¹n n¨ng ®Ó ®o dÞch chuyÓn th¼ng. Nh­ vËy ngoµi c¸c sai sè gièng nh­ trªn c¸c hÖ thèng ®o trùc tiÕp th× trªn c¸c hÖ thèng ®o gi¸n tiÕp, do cã truyÒn dÉn qua c¸c bé truyÒn c¬ khÝ trung gian nªn sai sè tÝch lòy cßn xuÊt hiÖn trªn c¸c bé truyÒn trung gian nµy. §ã lµ c¸c sai sè g©y ra bëi mét sè yÕu tè sau: - Sai sè do vÝt me: Sai số động học trong đo vị trí qua truyền dẫn vít me xuất phát chủ yếu từ sai số bước vít. Sai số này ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 54 đo vì bước của vít me được dùng làm chuyển động cho chuyển động tuyến tính. - Sai số do sống dẫn hướng: Nếu sống dẫn hướng không được đặt đối xứng thì ma sát trượt lớn và do đó luôn có sai số do dính khi trượt. Một sai số thẳng xuất hiện trong quá trình sản xuất sống dẫn hướng, và do lực trong quá trình gá lắp. - Sai số do hệ thống các bộ truyền bánh răng, trục, ổ …: Các sai số gây ra do các bộ truyền có thể là do chế tạo không chính xác dẫn đến làm việc không êm, biến dạng trục, ổ, bánh răng gây mòn, sinh nhiệt, sai số tỷ số truyền … Tóm lại với các hệ thống đo gián tiếp nếu các hệ dẫn động cơ khí trung gian càng nhiều thì sai số tích lũy trên đường truyền càng lớn nên sai số khi đo càng cao. 2.4. KÕt luËn ch­¬ng 2 Trong các hệ thống đo trực tiếp , đo dịch chuyển cho độ chính xác đo cao nhất vì phép đo không phải chuyển đổi qua hệ dẫn động cơ khí trung gian. Các sai số chỉ phụ thuộc vào độ chính xác của thang đo, phép đọc và độ mòn của dụng cụ đo. Các yếu tố này có thể khắc phục được bằng cách sử dụng các thiết bị đo cơ điện tử hiện đại, độ chính xác cao. Các hệ thống đo gián tiếp, đo dịch chuyển có độ chính xác phụ thuộc nhiều vào độ chính xác của hệ dẫn động cơ khí trung gian. Sai số tích lũy trên xích truyền động tới cơ cấu đo càng lớn thì sai số của phép đo càng cao. Trên các máy công cụ cũ, mòn xích truyền động tới cơ cấu đo, dẫn tới phép đo sai lệch với dịch chuyển thực tế. Để khắc phục sai số này cần tìm phương pháp đo mới, đo trực tiếp, cải tiến dụng cụ và hệ thống đo là việc làm cần thiết. Tuy nhiên trên các loại máy móc và thiết bị đo nói chung và các máy công cụ vạn năng nói riêng không phải loại nào cũng sử dụng được phương pháp đo trực tiếp, do kết cấu của hệ thống đó không có vị trí để lắp đặt thiết bị đo trực tiếp. Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 55 Trong trường hợp như vậy, có thể vẫn áp dụng phương pháp đo gián tiếp nhưng cần phải cải tiến xích trruyền động tới cơ cấu đo bằng cách giảm thiểu bộ truyền trung gian, sử dụng các biện pháp công nghệ nâng cao độ chính xác của các bộ truyền … Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 56 Ch­¬ng III: Dông cô ®o vµ ph­¬ng ph¸p ®o dÞch chuyÓn dïng thiÕt bÞ ®o c¬ ®iÖN tö 3.1. Các phương pháp đo dịch chuyển 3.1.1. Mét sè kh¸i niÖm niªn quan ®Õn phÐp ®o vÞ trÝ - C¸c ®¹i l­îng ®o: lµ nh÷ng ®¹i l­îng vËt lý mµ gi¸ trÞ cña nã cÇn ®­îc ®o l­êng (ë ®©y lµ c¸c ®o¹n ®­êng th¼ng vµ gãc). - Gi¸ trÞ ®o: lµ c¸c gi¸ trÞ cÇn t×m ra cña ®¹i l­îng ®o (tÝch cña sè ®o vµ ®¬n vÞ ®o) - Dông cô ®o: dông cô ®­a ra c¸c ®¹i l­îng ®o vµ chuyÓn ®æi thµnh c¸c tÝnh hiÖu ®o thÝch hîp. - VÞ trÝ ®o: lµ n¬i dông cô ®o thùc hiÖn phÐp ®o. 3.1.2. C¸c ph­¬ng ph¸p ®o Mçi mét trôc truyÓn ®éng ®­îc ®iÒu chØnh cña m¸y CNC cÇn mét thiÕt bÞ ®o, chóng th«ng b¸o cho m¹ch ®iÒu chØnh tõng vÞ trÝ tøc thêi cña bµn m¸y hoÆc bµn xe dao m¸y tiÖn. §¹i l­îng ®o ë ®©y lµ nh÷ng ®o¹n ®­êng trong chuyÓn ®éng th¼ng vµ c¸c gãc trong chuyÓn ®éng quay cã ®iÒu chØnh H×nh vÏ 3.1.b lµ tËp hîp c¸c ph­¬ng ph¸p ®o vÞ trÝ øng dông trªn m¸y a. Ph­¬ng ph¸p ®o vÞ trÝ trùc tiÕp Lµ ph­¬ng ph¸p ®o b¸m s¸t vÞ trÝ cÇn ®o hay c¸c biÕn ®æi vÞ trÝ kh«ng cÇn ®ªn c¸c dÉn déng c¬ khÝ trung gian HÖ thèng ®o ®­îc ghÐp trùc tiÕp víi chuyÓn ®éng cÇn ®o Ph­¬ng ph¸p ®o vÞ trÝ trùc tiÕp cã ®é chÝnh x¸c cao v× gi÷a ®¹i l­îng ®o vµ dông cô ®o kh«ng cã c¸c lçi c¬ khÝ (khe hë, c¸c biÕn d¹ng dÎo). H×nh 3.1.a. §o vÞ trÝ trùc tiÕp 1 – Th­íc ®o, 2 – HÖ thèng ®o vÞ trÝ Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 57 Hình 3.1.b. Sơ đồ tập hợp các phương pháp đo vị trí ứng dụng trên máy §o gi¸n tiÕp Thay ®æi chuyÓn ®éng th¼ng thµnh chuyÓn ®éng quay _______________________ Encoder §o kiÓu sè Sù s¾p xÕp cña phÇn tr­ît theo sù gia t¨ng vÒ kÝch cì §o tuyÖt ®èi TÊt c¶ c¸c vÞ trÝ ®­îc ®o suÊt ph¸t tõ mét chuÈn §o gia sè TÊt c¶ c¸c vÞ trÝ ®o kÕ tiÕp ®­îc suÊt ph¸t tõ vÞ trÝ cuèi cïng Bé m· ho¸ quay hoÆc th­íc m· ho¸ Bé m· ho¸ gia sè hoÆc th­íc gia sè §o trùc tiÕp §o ®­êng trùc tiÕp t¹i sèng tr­ît cña m¸y _______________________ Th­íc tû lÖ §o kiÓu t­¬ng tù Mçi mét vÞ trÝ cña r·nh ®­îc nhËn biÕt b»ng mét gi¸ trÞ ®iÖn ¸p §o tuyÖt ®èi Trªn mäi vÞ trÝ, kho¶ng c¸ch tuyÖt ®èi ®­îc ®o th«ng qua nhËn biÕt cña ®iÖn ¸p TuyÖt ®èi chu kú víi mçi vßng quay cña encoder bæ sung th× c¸c vßng quay ®­îc ®Õm mét lÇn Bé gi¶i gãc nhiÒu R«to, hÖ thèng c¶m ®iÖn, bé bï ¸p Bé gi¶i gãc r«to hoÆc hÖ thèng c¶m ®iÖn hoÆc bé bï ¸p §iÓm 0 cña m¸y ®­îc x¸c ®Þnh bëi hÖ thèng ®o §iÒu chØnh ®iÓm 0 nhê sù phèi hîp chuyÓn ®æi c«ng t¾c giíi h¹n §iÓm 0 cña m¸y ®­îc ®iÒu chØnh gi÷a ®iÓm 0 cña m¸y vµ ®iÓm 0 cña bé m· ho¸ Th«ng qua tÝn hiÖu ®iÖn cã sù ®iÒu chØnh hîp lý gi÷a tÝn hiÖu vµ c«ng t¾c giíi h¹n Dông cô VÞ trÝ ®o l­êng HÖ thèng ®o NhËn d¹ng ®o Nguyªn lý ®o Vµi nÐt vÒ phÐp ®o t­¬ng øng §iÓm chuÈn 0 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Công nghệ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 58 VÒ cÊu tróc, nguyªn t¾c ®o so s¸nh Abbe’she Comparatorprinzip (PhÇn kiÓm vµ th­íc ®o g¸ l¾p trªn mét trôc) trong nhiÒu tr­êng hîp khã thùc hiÖn ®­îc. §Ó ®¶m b¶o c¸c lçi (do sù bè trÝ c¸c phÇn tö ®o t¹o ra) ®ñ nhá, c¸c khe hë dÉn ®éng cña ®­êng h­íng bµn m¸y ph¶i n»m trong giíi h¹n chÊp nhËn ®­îc b. Ph­¬ng ph¸p ®o gi¸n tiÕp Trong ph­¬ng ph¸p ®o nµy, thay cho c¸c biÕn ®æi vÞ t