Luận văn Tự động hoá quá trình đo và đánh giá sai số chế tạo các thông số ăn khớp của bánh răng trụ trên máy đo toạ độ 3 chiều CMM 544 Mitutoyo

1a b1= D D 1b c1= D D 1c ta có: x2= x1+ a1 y2= y1 + b1 z2= z1 + c1 Cho x2, y2, z2 giữ vai trò của x1, y1, z1 và tiến hành phép lặp cho tới khi a n ≤ [a], bn≤[b], cn ≤ [c] với [a] [b] [c] là sai số giới hạn cho phép. Khi đó ta có cá giá trị x, y, z và toạ độ tâm cầu cần xác định. Giá trị độ cầu tính theo công thức: ∆ = tmax - tmin m11 m21 m31 m12 m22 m32 m13 m23 m33 -n1 -n2 -n3 m12 m22 m32 m13 m23 m33 Da1= m11 m21 m31 -n1 -n2 -n3 m13 m23 m33 Db1= m11 m21 m31 m12 m22 m32 -n1 -n2 -n3 Dc1= Luận văn Tốt nghiệp Cao học   Lớp CHK9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 62 Tương tự trường hợp mặt phẳng số lần lặp phụ thuộc vào việc chọn nghiệm gần đúng đầu tiên và các giá trị tới hạn [a] [b] [c]. 2.3. Độ chính xác phép đo Sai số tồn tại trong khi đo gọi là sai số đo, đó là do ảnh hưởng tổng hợp của các sai số do bản thân phương tiện đo, do thay đổi, do điều chỉnh lực đo, do nhiệt độ, do các yếu tố có quan hệ tới chuẩn và định vị chi tiết đo cũng như các sai số khác xuất hiện trong quá trình đo. Sai số này làm cho kết quả đo luôn sai khác với giá trị thực Q của đại lượng: ∆x = x – Q Khi sai số đo ∆ càng bé, thì phép đo càng chính xác. Sai số đo có thể gồm các thành phần sau: 2.3.1. Sai số chỉ thị Sai số riêng của bộ đọc số, gồm 2 thành phần: Sai số bản thân chuyển đổi đo và sai số do 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 khi chế tạo cũng như khi đo. Sai số đọc là sai số do các yếu tố chủ quan và khách quan dẫn tới việc đọc sai chỉ số của dụng cụ và máy đo. Độ chính xác đọc số phụ thuộc vào chiều dày vạch chia cũng như vị trí của vật chỉ thị trên bảng chia. Hình đồ thị trên là kết quả nghiên cứu thực nghiệm sai số đọc phụ thuộc chiều dày vạch chia và khoảng cách giữa các vạch. Vì thế thường dùng vạch khắc có chiều dày δ = 0,1a Khi δ = 0,2a sai số đọc tăng 2,5 lần Khi δ = 0,3a sai số đọc tăng 5 lần 1 ∆đ 10 ∆đ δ(%a) 2.5 a(mm) Hình 2-4: Sai số và chiều dày vạch khắc Hình 2-5: Sai số và khoảng chia Luận văn Tốt nghiệp Cao học   Lớp CHK9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 63 Khoảng cách giữa các vạch là a càng bé, sai số đọc càng lớn, a càng lớn kết cấu bảng chinh lớn một cách vô ích vì sau a = 2,5 mm sai số đọc không giảm. Vì thế chỉ nên dùng a = 1 ÷ 2,5mm và thường thì a = 1 mm Chiều cao vạch chia: h = (1,5 ÷ 2)a Kim chỉ thị đặt cách mặt bẳng chia khoảng y. A là vị trí đặt mắt đúng, tia nhìn vuông góc với mặt bàn chia. B là vị trí đặt mắt sai. ∆d = z. R y Khi z tăng càng lớn đọc càng sai. Để giảm sai số đọc người ta tìm cách giảm y đến mức tối thiểu. Trong các máy đo quang học người ta thường dùng phương pháp tạo ảnh vật chỉ thị và bảng chia lên một mặt phẳng để có y → 0 2.3.2. Sai số do mẫu điều chỉnh Khi đo so sánh ta coi kích thước mẫu điều chỉnh là không có sai số. Trong thực tế mẫu vẫn có sai số do chế tạo và có thể đo được nhờ các phương tiện đo có cấp chính xác cao hơn. Sai số được gọi là sai số kiểm định, có độ lớn tuỳ thuộc cấp chính xác của mẫu. 2.3.3. Sai số do biến dạng nhiệt Thông thường do ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình gia công kích thước chi tiết đo thường lớn hơn khi chi tiết trở lại trạng thái bình thường. Sai số này càng lớn khi kích thước chi tiết càng lớn. Sai số do nhiệt theo chiều dài chi tiết được tình theo công thức: ∆L1=L[αct(tct-t0) - αM(tM-t0)] Trong đó: L : Chiều dài chi tiết tct, tM : Nhiệt độ chi tiết và nhiệ độ máy đo αct, αM : Hệ số dãn nở nhiệt của chi tiết và của máy đo. t0 : Nhiệt độ tiêu chuẩn trong phòng đo, thường t0 = 200C Khi đo trong phòng có nhiệt độ tiêu chuẩn thì: tM = t0 = 200c ∆L1= Lαct(tct - 200) Thông thường với các phép đo cần độ chính xác cao như khi kiểm định dụng cụ, mẫu đo, người ta phải để chi tiết đo trong phòng đo một thời gian nhất định để tct →200c để giảm tới mức tối thiểu ảnh hưởng của nhiệt độ tới kết quả đo. Trong điều kiện sản xuất, chi tiết và dụng cụ đo cùng điều kiện nhiệt độ: tct = tM = t ≠ t0 Khi đó: ∆L1= L(t-200) (αct - αM) Luận văn Tốt nghiệp Cao học   Lớp CHK9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 64 Nhìn vào công thức ta có thể thấy, trong điều kiện này nếu ta chế tạo dụng cụ đo cùng loại vật liệu với chi tiết đo thì sai số do ảnh hưởng của nhiệt độ hầu như không đáng kể. Đối với các phép đo yêu cầu độ chính xác cao, đặc biệt các phép đo liên quan đến kích thước tuyệt đối với các phép đo kích thước lớn, sai số do nhiệt độ chính là sai số khó khắc phục nhất. Sai số do nhiệt độ không đơn thuần chỉ xảy ra với chi tiết đo mà ngay cả đối với dụng cụ đo và máy đo, nhất là với các máy đo có xích kích thước lớn. Sai số này được thể hiện qua sự “trôi” điểm điều chỉnh. Chẳng hạn với một hệ thống gồm bàn đo, trụ đứng φ50. Có chiều cao phần làm việc L = 100mm, với chênh lệch nhiệt độ 30C. Dao động từ 200C ~ 230C, có thể tính được sai số trôi điểm điều chỉnh do nhiệt độ là 1,5µm. Ngoài ra, khi khảo sát sai số do nhiệt độ người ta còn tính đến cả thân nhiệt người đo, đặc biệt là với các dụng cụ cầm tay. Để khắc phục sai số này, các dụng cụ cầm tay, đặc biệt với các dụng cụ cần độ chính xác cao và các dụng cụ đo kích thước lớn người ta thường có lót cách nhiệt ở nơi tay tiếp xúc. 2.3.4. 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. Độ biến dạng phụ thuộc vào vật liệu, hình thức tiếp xúc giữa mặt đầu đo và mặt chi tiết, cũng như chất lượng bề mặt chi tiết phẳng hoặc trụ có thể dùng công thức sức bền vật liệu để tính lượng biến dạng. Với đầu đo bi cầu dùng cho chi tiết phẳng, sai số do lực đo: ∆LP = 0,33 3 21 2 )( r vvP + (µm) Trong đó: P - Lực đo, tính bằng N r - Bán kính đầu đo, tính bằng µm v1, v2 - Hệ số đàn hồi của vật liệu v1= ;E )1(4 1 1µ− v2= ;E )1(4 2 2µ− Với µ1, µ2 : Hệ số Poatsong của vật liệu đầu đo và chi tiết đo. E1, E2 : Mô dun đàn hồi tương ứng. Với hầu hết kim loại và với độ chính xác đủ dùng có thể lấy µ=1/3 khi đó: v1 = 19 24 E , v2 = 29 24 E Luận văn Tốt nghiệp Cao học   Lớp CHK9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 65 Do đó ta có: ∆Lp= 0,77 3 2 21 2 ) E 1 E 1( r P + Nếu chi tiết đo và vật liệu đầu đo là cùng loại thì: E1 = E2 ∆Lp= 1,22 3 2 2 rE P Với các chi tiết và đầu đo có dạng gần cầu hoặc gần phẳng, cần đưa vào một hệ số điều chỉnh chừng 20 ~23%, do đó ta có: ∆Lp= 0,93 3 2 21 2 ) E 1 E 1( r P + Hay ∆Lp= 1,46 3 2 2 rE P Ngoài việc xác định sai số đo do lực theo công thức trên, người ta còn đặt thêm vấn đề nữa là làm sao sau khi đo không để lại vết trên bề mặt chi tiết, yêu cầu này rất khắt khe với các mặt siêu chính xác, các mặt đã đánh bóng, phủ mạ.... Điều này có ý nghĩa là biến dạng dưới tác dụng của lực đo phải trong giới hạn đàn hồi. Có thể tính được ứng suất tiếp xúc ở tiếp điểm giữa đầu đo cầu và chi tiết phẳng là: σmax = 1.5 2a. P Π 1,46 3 2 21 2 ) E 1 E 1(r P + Với a là bán kính diện tích tiếp xúc. Công thức này còn có thể dùng để xác định lực đo lớn nhất Pmax để đo loại vật liệu đã biết (đặc biệt là kim loại mầu) có σmax sao cho biến dạng trong giới hạn đàn hồi. Thường lấy σmax=0,25σc là ứng suất giới hạn của vật liệu. 2.3.5. Sai số do bản thân chi tiết đo gây ra Bản thân chi tiết đo có nhiều sai số do chế tạo, như sai số hình dáng và sai số vị trí tương đối. Khi ta đo hoặc kiểm tra một thông số này, khó tránh khỏi ảnh hưởng của sai số các thông số khác, Thường là lẫn các sai số này trong kết quả đo. Ví dụ: 1/. Khi đo kích thước trục trên chuẩn phẳng, kết quả sẽ lẫn độ cong trục. 2/. Đo độ ô van trên chuẩn phẳng sẽ lẫn độ cong trục. Luận văn Tốt nghiệp Cao học   Lớp CHK9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 66 3/. Độ công trục trên chuẩn phẳng sẽ lẫn độ tròn của chi tiết, nếu độ trên chuẩn tam sẽ lẫn nửa độ tròn của chi tiết. 4/. Đo độ đảo hướng kính sẽ lẫn độ cong trục và độ tròn của chi tiết. 5/. Khi đo độ song song giữa hai mặt phẳng sẽ lẫn sai số độ phẳng. Để giảm các sai số do “lẫn” các sai số của thông số khác, người ta cần chọn sơ đồ đo và qui trình đo hợp lý sao cho ảnh hưởng của sai số lẫn vào kết quả đo là không đáng kể. Chẳng hạn ở ví dụ 1 và 2 độ cong trục lớn dần theo chiều dài chuẩn. Do đó để giảm sai số cần chọn chuẩn đo ngắn. Thường chọn hai khối V ngắn để định vị, một là chuẩn đo, đối diện với chuyển đổi đo, một là chuẩn tỳ. Khi sai số đo độ cong trục gần như không đáng kể trong kết quả đo. Trong ví dụ 3, người ta cần sắp xếp qui trình đo cho hợp lý: Cần kiểm tra độ tròn trước khi khiểm tra độ cong trục. Trong trường hợp giới hạn sai số tác dụng cùng pha với độ cong ta sẽ được trị số độ cong + độ tròn. Vì thế trị số độ tròn phải không đáng kể đối với trị số độ cong. Tương tự ở ví dụ 4 ta phải thực hiện qui trình kiểm tra độ tròn - độ cong - rồi độ đảo. Các sai số do độ tròn, độ cong phải không đáng kể so với trị số độ đảo. Sai số tổng hợp của các thành phần trong khi đo được gọi là sai sối đo có thể tính theo sai sai số giới hạn hoặc theo tổng hợp ngẫu nhiên: ∆do=∑ = ∆ k 1i 1L Hay ∆d= ∑ = ∆ k 1i 1 2L Với k là số thành phần sai số đo tồn tại trong mỗi phép đo cụ thể. Sai số do “trôi” điểm điều chỉnh và sai số do truyền chuẩn được tính như là sai số do chuẩn mẫu. Phương pháp biểu diễn sai số đo: Có hai cách là sai số tuyệt đối và sai số tương đối. Sai số tuyệt đối của kết quả đo là sai lệch giữa kết quả đo và giá trị thực của đại lượng: ∆x= x-Q Sai số tương đối là tỷ số phần trăm của sai số tuyệt đối chiếm trong độ lớn của giá trị đo: σx= %100. Q Qx − Luận văn Tốt nghiệp Cao học   Lớp CHK9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 67 Phương pháp biểu diễn thứ nhất có ý nghĩa trực quan nhưng phương pháp biễu diễn thứ hai chính xác hơn. Ngoài ra trong sai số đo người ta thường tách ra làm hai phần: Thành phần sai số hệ thống và thành phần sai số ngẫu nhiên. Thành phần sai số ngẫu nhiên thường do độ ổn định của cả hệ thống đo và môi trường đo quyết định. 2.4. Mô hình toán học và sơ đồ điều khiển động cơ Servo. Chúng ta đã biết nhiều các loại động cơ điện thông thường, như động cơ điện một chiều có cổ góp, động cơ điện xoay chiều đồng bộ và không đồng bộ. Các động cơ dùng trong điều khiển tự động cần có những tính chất đặc biệt, như dễ điều khiển, quán tính nhỏ, có thể làm việc ổn định ở tốc độ thấp hoặc trong trạng thái tĩnh.... Tuy có sự khác nhau về kết cấu và nguyên lý làm việc, động cơ điện một chiều và động cơ servo có thể được mô hình hoá giống nhau. Thông qua biến phức s, sự cân bằng điện của phần ứng được mô tả bởi phương trình: Va=(Ra + sLa)Ia + Vg Trong đó Va, Ra, La và Ia lần lượt là điện áp, điện trở, điện kháng và dòng điện phần ứng. Vg là sức điện động của phần ứng, tỷ lệ với vận tốc góc ω của rotor Vg=kvω Hệ số k thể hiện quan hệ giữa vận tốc góc của Rotor với sức điện động.Nó phụ thuộc kết cấu của động cơ và tính chất điện từ của phần cảm. Tương tự, phương trình cân bằng cơ học của động cơ có dạng: Cm=(sIm + Fm)ω + C Cr= klIa Trong đó, Cm và Cr là momen chủ động và momen phản lực, Im và Fm là momen quán tính và hệ số cản nhớt trên trục động cơ. Hệ số tỷ lệ k l biểu diễn quan hệ giữa momen của động cơ và dòng điện phần ứng. Trong hệ đơn vị SI, giá trị của nó bằng kv. Đối với bộ phận khuyếch đại công suất, quan hệ giữa điện áp vào Vc và điện áp phần ứng Va chính là hàm truyền. v v c a sTl G V V + = Trong đó: Gv là hệ số điện áp. Tv là hằng số thời gian. Luận văn Tốt nghiệp Cao học   Lớp CHK9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 68 Giá trị của Tv nhỏ so với các hằng số thời gian khác của hệ thống nên có thể bỏ qua. Ví dụ, nếu dùng bộ biến tần trong khoảng (10~100)kHz thì giá trị của Tv nằm trong khoảng (10-5~10-4) giây. Hình 2-6: Sơ đồ khối động cơ servo với khuếch đại công suất Trong sơ đồ trên, bên cạnh các khối thể hiện mối quan hệ nói trên, còn có các yếu tố sau: - Vòng phản hồi dòng điện phần ứng thông qua bộ biến đổi ki giữa cuộn dây phần ứng và khuếch đại công suất. - Khối hiệu chỉnh dòng điện Ci(s) có đặc tính phi tuyến ở trạng thái bão hoà. Vòng phản hồi được dùng với hai mục đích. Một mặt, điện áp V’c đóng vai trò điện áp chuẩn. Nếu chọn Ci(s) thích hợp thì độ trễ của Ia so với V’c sẽ nhỏ hơn độ trễ giữa Ia và Vc. Mặt khác, tính phi tuyến ở trạng thái bão hoà cho phép hạn chế sự tăng của V’c. Nó có tác dụng như bộ hạn chế dòng điện, bảo vệ khối khuếch đại công suất. Từ sơ đồ trên, bằng cách chọn Ci(s), có thể nhận được hệ điều khiển vận tốc hoặc hệ điều khiển mômen. Nếu ki = 0, và nếu hệ số cản nhớt rất nhỏ so với hệ số hãm điện năng, nghĩa là (Fm<<kvkt/Ra), đồng thời đặt K = Ci(0)Gv và giả thiết Cr = 0 thì dẫn đến trạng thái điều khiển vận tốc: ' c v v k K ≈ω Nếu ki ≠ 0 và chọn hàm truyền dòng điện rất lớn (Kki>>Ra) sẽ dẫn đến trạng thái điều khiển mômen: Luận văn Tốt nghiệp Cao học   Lớp CHK9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 69 )( ' ω K kv k kC vc v t m −≈ Vì K thường có giá trị lớn nên mômen hầu như không phụ thuộc vào vận tốc góc. Với các điều kiện trên, nhận được sơ đồ điều khiển vận tốc và điều khiển mômen như trong các hình sau: Hình 2-7: Sơ đồ điều khiển vận tốc Hình 2-8: Sơ đồ điều khiển mômen Từ các sơ đồ trên có mối quan hệ giữa các đại lượng vào (điện áp điều khiển Vc, mômen phản ứng Cr) với đại lượng ra, là vận tốc góc ω - Đối với điều khiển vận tốc: ' 1 c tv ma v V kk IRs k K + =ω - r tv ma tv a C kk IRs kk R +1 - Đối với điều khiển mômen: ' 1 c m m mi V F Is Fk k + =ω - r m m m C F Is F +1 1 Luận văn Tốt nghiệp Cao học   Lớp CHK9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 70 Kết luận : Trong bất kỳ một phép đo toạ độ nào, việc đầu tiên phải tiến hành là gắn cho nó một hệ qui chiếu. Vì đề tài nghiên cứu trong phạm vi máy đo toạ độ đề các nên điểm cơ bản phải nắm vững cơ sở hình học của phép đo đó là hệ toạ độ đề các và lý thuyết toán học chuyển đổi từ hệ toạ độ này sang các hệ toạ độ khác và ngược lại. Việc tính toán trên cơ sở các giữ liệu toạ độ điểm đo là một vấn đề vô cùng quan trọng trong quá trình tìm ra mối tương quan hình học của kết cấu vật đo. Với công cụ là các thuật toán xác định các yếu tố hình học cơ bản cho phép chúng ta hiểu được linh hồn của quá trình từ lúc bắt đầu thực hiện quá trình đo tới khi máy tính đưa ra kết quả. Đó thực sự là một công việc hết sức thú vị cho các nhà thiết kế phần mềm đo lường cho các máy đo toạ độ. Việc xem xét tới độ chính xác phép đo cũng là một phần đóng vai trò hết sức quan trọng để đạt được độ chính xác cho một phép đo. Vì thế, trên cơ sở lý thuyết sai số trong đo lường ta có thể đánh giá một khía cạnh nào đó sự ảnh hưởng của chúng tới độ chính xác chung cho một phép đo. Thêm vào đó, một khía cạnh nữa liên quan đến hệ dẫn động phổ biến trong hầu hết các máy đo toạ độ điều khiển tự động (CNC CMM) là mô hình toán học và lý thuyết điều khiển cho động cơ servo, loại được sử dụng rất hiệu quả để dẫn động các giá dịch chuyển của máy đo toạ độ. Luận văn Tốt nghiệp Cao học   Lớp CHK9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 71 CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM TÍNH SAI SỐ BÁNH RĂNG TRỤ BẰNG NGÔN NGỮ JAVA SCRIPT. Trong phần tổng quan cũng như nghiên cứu các phương pháp truyền thống đo sai số chế tạo bánh răng trụ răng thẳng ta nhận thấy rằng: - Mỗi một sai số ta phải xây dựng một mô hình đo riêng biệt điều này dẫn đến đánh giá sai số chế tạo bánh răng mất thời gian. - Không tin h ọc hoá được số liệu đo. Trong thời đại thông tin việc này hết sức hạn chế. - Phép đo sử dụng các dụng cụ đo truyền thống cho nên kết quả đo không có độ chính xác cao. - Không linh hoạt khi ta cần đo các loại bánh răng có modul khác nhau. Vì các lập luận ở trên cùng với việc phát triển của khoa học kỹ thuật trong việc sản xuất ra các dụng cụ đo hiện đại như máy đo toạ độ CMM, đồng thời áp dụng tin học vào việc xây dựng chương trình xử lý số liệu, tác giả đã xây dựng và lập trình chương trình tính toán sai số gia công bánh răng trụ răng thẳng bắng ngôn ngữ Java Script. Mô hình của việc tính toán sai số gia công BR bằng chương trình tin học: Số liệu đầu vào là số liệu toạ độ các điểm trên biên dạng răng được lấy từ nguồn máy đo CMM bằng việc Scan biên dạng bánh răng. Ta phải “sơ chế” số liệu đầu vào trước khi đưa vào chương trình. Chương trình với các thuật toán sẽ tự động xử lý dữ liệu sẽ cho ra các sai số gia công bao gồm: Sai số đường kính vòng đỉnh, sai số đường kính vòng chân, sai số chiều cao răng, sai số chiều dày răng, sai số bước răng, sai số góc giữa các răng và vẽ lại biên dạng bánh răng. 3.1. Tạo bộ số liệu cho chương trình lập trình: Tiến hành Scan biên dạng bánh răng trụ răng thẳng (Trong khuôn khổ đề tài, tác giả chỉ lập trình tính toán sai số gia công bánh răng trụ răng thẳng) trên máy đo CMM 544 Mitutoyo của Trung tâm thí nghiệm trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO - Toạ độ các điểm trên biên dạng bánh răng - Modul - Số răng của BR Chương trình SỐ LIỆU ĐẦU RA - Các sai số gia công bánh răng trụ răng thẳng. - Vẽ lại biên dạng bánh răng từ số liệu nhập vào. Luận văn Tốt nghiệp Cao học   Lớp CHK9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 72 Bánh răng được gá đặt chắc chắn trên bàn máy. Khởi động máy CMM cùng phần mềm MCOSMOS và tiến hành thiết lập đầu đo, xây dựng hệ toạ độ cho bánh răng sau đó scan biên dạng. Thiết lập đầu đo: Chọn đầu đo hợp lý cho từng modul bánh răng sao cho khi scan biên dạng, đầu đo có thể “lách” được hết biên dạng bánh răng nhưng cũng đảm bảo về điểm chạm của đầu đo lên biên dạng . Ta có thể nhận thấy độ chính xác của điểm chạm đầu đo với biên dạng chi ti ết qua hình 3-1 dưới đây: Sau khi đã chọn được loại cỡ đầu đo hợp lý, tiến hành hiệu chuẩn đầu đo. Việc hiệu chuẩn đầu đo được thực hiện thông qua việc đo 6 điểm bất kì trên bề mặt quả cầu chuẩn MasterBall. Kích thước của quả cầu chuẩn là 19.9956mm. Đó là quả cầu được chế tạo bằng vật liệu Ceramic với độ chính xác rất cao. Thiết lập hệ tọa độ cho chi tiết đo (ở đây là bánh răng trụ răng thẳng): Ta chọn bề mặt cạnh bánh răng làm bề mặt Oxy, Chọn tâm đường tròn đường kính vòng đỉnh là tâm gốc O. Scan biên dạng bánh răng với bước chạm hợp lí. Bước càng nhỏ sẽ cho biên dạng các điểm quét được càng sát với biên dạng thực tế và cũng vì thế mà khi tính sai số kết quả sẽ chính xác hơn. Tuy nhiên phải chọn hợp lý là vì: bước quá nhỏ thời gian quét sẽ rất lâu và số lượng điểm lớn dẫn đến khó khăn cho việc lọc dữ liệu. Do vậy ta chọn bước chạm trong giới hạn cho phép. Xuất dữ liệu của biên dạng scan ra các định dạng file thông dụng như Dxf, Iges... hoặc xuất trực tiếp ra định dạng Text. Hình 3-1 Điểm chạm đầu đo với biên dạng Luận văn Tốt nghiệp Cao học   Lớp CHK9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 73 Định dạng text mà MCOSMOS cho ra khi đọc bằng Notepad có dạng như hình 3-2: Ta có thể sử dụng dạng dữ liệu text này để chạy chương trình. Tuy nhiên, việc lọc số liệu là rất khó khăn. Sử dụng Mastercam để đọc các file dạng Dxf, IGES... sau đó sử dụng lệnh Analyre đ ể cho ra bảng phân tích số liệu. Bảng phân tích có dạng như hình 3-3: Sau khi đã có số liệu của các điểm scan được, Tiến hành tạo ra số liệu cho chương trình lập trình. Chương trình được lập trình để tính toán sai số mà tác giả xây dựng sẽ được đưa số liệu đầu vào theo số liệu của từng mặt răng. Mỗi mặt răng ta sẽ có các cặp số liệu về toạ độ của các điểm trên mặt răng đó. Bộ số liệu cho vào chương trình phải là bộ số liệu có các cặp toạ độ x, y riêng rẽ, tuy nhiên bộ số liệu x và y phải đôi một tương ứng với nhau. Bộ số liệu đưa vào chương trình tính toán sai số có dạng như sau: Hình 3-2 Dữ liệu dạng text Hình 3-3 Bảng phân tích toạ độ trong MasterCam Luận văn Tốt nghiệp Cao học   Lớp CHK9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 74 X: -6.814 -6.573 -6.274 -6.003 -5.797 -5.672 -5.597 -5.557 -5.541 -5.530 -5.517 -5.515 -5.501 -5.482 -5.451 -5.421 -5.388 -5.350 -5.307 -5.266 -5.221 -5.174 -5.136 -5.096 -5.052 -5.010 -4.951 -4.894 -4.837 -4.778 -4.712 -4.636 -4.565 -4.492 -4.408 -4.334 -4.282 -4.262 -4.225 -4.085 -3.881 -3.678 -3.468 ... Y: 34.910 34.975 35.095 35.306 35.569 35.842 36.105 36.364 36.596 36.807 37.029 37.231 37.411 37.589 37.773 37.966 38.149 38.331 38.524 38.715 38.904 39.111 39.307 39.489 39.676 39.849 40.029 40.222 40.402 40.577 40.748 40.933 41.117 41.290 41.478 41.658 41.782 41.816 41.823 41.832 41.853 41.870 41.888 ... Các số liệu trong từng bộ cách nhau bởi một ký tự dấu cách  3.2. Lập trình chương trình tính toán sai số gia công bánh răng trụ răng thẳng bằng ngôn ngữ JavaScript 3.2.1. Tính sai số đường kính vòng đỉnh răng - Sai số đường kính vòng đỉnh răng là do sai số gia công phôi bánh răng để lại (Phôi bánh răng chủ yếu được thực hiện bằng tiện). - Sai số đường kính vòng đỉnh được xác định bởi công thức: Sd = Ddtt - Ddlt Trong đó: Sd - Sai số đường kính vòng đỉnh. Ddlt - Đường kính vòng đỉnh lí thuyết Ddtt - Đường kính vòng đỉnh thực tế. Đường kính vòng đỉnh lí thuyết được tính theo công thức: Ddlt = m(z + 2) Với m là modul và z là số răng của bánh răng. Đường kính vòng đỉnh thực tế Ddtt được xác định như sau: Ta đã có toạ độ của các điểm trên từng mặt răng. Từ toạ độ các điểm sẽ xác định được khoảng cách của điểm đó so với tâm bánh răng (cũng chính là gốc toạ độ O), khoảng cách này kí hiệu là R*. R* được xác định bằng công thức : R* = √ (x2 + y2). với x, y là toạ độ của điểm được tính. Luận văn Tốt nghiệp Cao học   Lớp CHK9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 75 A(x,y) Rd*max B(x,y) Rc*min Hình 3-5 Xác định điểm có Rc*min Lấy phép so sánh các R* ta được một điểm A có R*max. đó chính là điểm có khoảng cách lớn nhất so với gốc O và hiển nhiên điểm A sẽ nằm trên đoạn biên dạng đỉnh răng. Trên từng mặt răng sẽ có 1 điểm A như vậy. Trên toàn bộ bánh răng sẽ có n điểm A (n = z . 2 với z là số răng). Ta nhận thấy sẽ có 1 điểm A* có R*max là lớn nhất so với các điểm A còn lại và hiển nhiên là so với toàn bộ các điểm trên biên dạng bánh răng. Tuy nhiên điểm A* không thể là "đại diện" để đem ra tính đường kính vòng đỉnh thực tế Ddtt bởi vì: Trên biên dạng bánh răng có thể tồn tại những điểm "dị dạng" gây nhiễu cho quá trình tính toán. Mà khi scan biên dạng, chúng sẽ cho ra toạ độ x,y lớn hơn bình thường. Để "khử" nhiễu, ta lấy giá trị trung bình khoảng cách của tất cả n điểm A có R*max trên các mặt răng. Giá trị trung bình này chính là bán kính vòng đỉnh răng thực tế Rdtt Rdtt = ( ∑R*max ) / n . ⇒ Ddtt = Rdtt . 2. 3.2.2. Sai số đường kính vòng chân răng Sai số đường kính vòng chân răng do gia công răng gây ra, được xác định bằng công thức: Sc = Dctt - Dclt Trong đó: Sc - Sai số đường kính vòng chân. Dclt - Đường kính vòng chân lí thuyết Dctt - Đường kính vòng chân thực tế. Đường kính vòng chân lí thuyết được tính theo công thức: Dclt = m(z - 2.5). Đường kính vòng chân thực tế Dctt được xác định như sau: Cũng giống như cách tính đường kính vòng đỉnh răng, chúng ta cũng xác định khoảng cách của tất cả các điểm trên mặt răng so với gốc toạ độ O là R*. So sánh các R* tìm ra được 1 điểm B có R*min là điểm có khoảng cách nhỏ nhất so với gốc O. Trên toàn bộ biên dạng bánh răng ta cũng có n điểm B. Hình 3-4 Xác định điểm Rd*max Luận văn Tốt nghiệp Cao học   Lớp CHK9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 76 Với lập luận tương tự như với đường kính vòng đỉnh, ở đây cũng có 1 điểm B* có R*min là nhỏ nhất nhưng không lấy để làm "đại diện" tính đường kính vòng chân. Bán kính vòng chân thực tế Rctt được xác định bằng cách lấy trung bình khoảng cách của n điểm B có R*min. Rctt = ( ∑R*min ) / n ⇒ Dctt = Rctt . 2 3.2.3. Sai số chiều cao răng Sai số chiều cao răng của toàn bộ bánh răng được xác định là hiệu chiều cao răng theo từng mặt răng thực tế với chiều cao răng lí thuyết được tính theo công thức sau: Sh = hn - hlt Trong đó: Sh - Sai số chiều cao răng hn - Chiều cao răng của mặt răng thứ n. hlt - Chiều cao răng lý thuyết. Chiều cao răng lí thuyết được xác định theo công thức: hlt = 2.25.m Chiều cao răng thực tế hn được xác định như sau: Theo từng mặt răng bất kỳ có các điểm A và B tương ứng là các điểm có khoảng cách so với tâm O là lớn nhất và nhỏ nhất. Hiệu khoảng cách của điểm A so với gốc