Công nghệ chế tạo máy/độ chính xác gia công cơ
CHƯƠNG III: ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG CƠ
3.1. Khái niệm.
- Độ chính xác gia công.
Độ chính xác gia công của chi tiết máy là mức độ giống nhau về hình dáng hình học, về tính chất cơ lý lớp bề mặt của chi tiết máy được gia công so với bản vẽ thiết kế.
- Phân loại sai lệch chi tiết.(Hình 2.1)
Hình 3.1
- Nội dung chương: Khái niệm về ĐCX gia công Nguyên nhân gây sai số gia công Phương pháp khảo sát ĐCX gia công Điều chỉnh máy.
3.2. Phương pháp đảm bảo độ chính xác gia công trên máy công cụ.
3.2.1. Phương pháp đo dò - cắt thử.
- Nội dung của phương pháp : sau khi gá đặt xong, người thợ đưa dao vào cắt thử một đoạn ngắn trên chi tiết gia công sau đó dừng máy để kiểm tra kích thước. Nếu kích thước nhận được chưa đạt yêu cầu thì tiếp tục chỉnh dao ăn sâu vào rồi lại cắt thử và kiểm tra. Qúa trình cứ lặp lại như vậy cho đến khi kích thước nhận được đạt yêu cầu theo bản vẽ thì mới tiến hành cắt hết chiều dài l của chi tiết. Quá trình được thực hiện như vậy cho từng chiếc chi tiết gia công.
Hình 3.2
- Ưu điểm:
- - Có thể đạt được độ chính xác gia công một cách chủ động, nghĩa là khi muốn đạt độ chính xác cao thì sử dụng các thiết bị đo có độ chính xác và thợ có tay nghề cao. Nếu độ chính xác gia công không yêu cầu cao thì sử dụng các thiết bị đo thông thường và thợ có tay nghề thấp.
- - Có thể loại trừ ảnh hưởng sai số do mòn dao đến độ chính xác gia công.
- - Không cần đồ gá phức tạp.
- - Có thể tận dụng một số phôi kém chính xác bằng cách phân bố lại lượng dư.
- Nhược điểm:
- - Độ chính xác gia công phụ thuộc vào tay nghề công nhân và bị giới hạn bởi chiều dày lớp cắt bé nhất.
- - Do phải đo dò từng chi tiết nên năng suất rất thấp.
- - Do phải tập trung cao độ nên người thợ chóng mệt mỏi do đó dễ gây ra phế phẩm.
- - Do năng suất thấp và do cần thợ đứng máy có tay nghề cao nên giá thành cao.
- Phạm vi sử dụng:
- - Phương pháp này thường được sử dụng trong sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ, trong sửa chữa, lắp ráp.
- - Trong sản xuất loạt lớn hàng khối ở những nguyên công cần độ chính xác cao người ta vẫn sử dụng phương pháp này.
3.2.2. Phương pháp Chỉnh sẵn dao.
- Theo phương pháp này độ chính xác gia công được đảm bảo nhờ dụng cụ cắt có vị trí tương quan chính xác so với chi tiết gia công hay nói cách khác chi tiết gia công cũng có một vị trí tương quan chính xác đối với dụng cụ cắt (Máy và dao đã được chỉnh sẵn). Vị trí này được đảm bảo nhờ độ định vị của đồ gá tác dụng lên các mặt định vị của chi tiết.Quá trình được thực hiện cho cả loạt chi tiết gia công.
Hình 3.3
- Ưu điểm:
- - Độ chính xác gia công đặt được ổn định, không phụ thuộc tay nghề công nhân và không phụ thuộc vào chiều dày cắt bé nhất.
- - Chỉ cắt một lần là đạt kích thước nên năng suất cao.
- Nhược điểm:
- - Đòi hỏi phải có đồ gá phức tạp do đó chỉ sử dụng có hiệu quả khi sản lượng gia công đủ lớn.
- - Phôi cần đảm bảo một độ chính xác nhất định.
- - Độ mòn của dao sẽ ảnh hưởng rất lớn tới độ chính xác gia công.
- Phạm vi sử dụng.
-
-
Phương
pháp
này
thường
được
sử
dụng
trong
sản
xuất
loạt
lớn
hàng
khối.
- Ngày nay nhờ sự tiến bộ nhanh chóng của KHKT đặc biệt là các ngành điện tử, công nghệ thông tin , điều khiển tự động .v.v. nên trong ngành chế tạo máy người ta còn đảm bảo độ chính xác bằng cách đo lường tự động ngay trong quá trình gia công. Các thông số đo được sẽ làm tín hiệu để điều chỉnh tự động độ chính xác gia công. ( Đo lường tích cực và điều khiển thích nghi). Sơ đồ nguyên lý của hệ thống như hình 3.4
Hình 3.4 3.3. Nguyên nhân gây sai số gia công.
3.3.1.. Nguyên nhân do độ chính xác của máy công cụ
1. Do độ chính xác của máy công cụ.
- Khi chế tạo máy công cụ cũng có nhưng sai số nhất định, sai số này phản ánh một phần hay toàn bộ lên chi tiết gia công dưới dạng sai số hệ thống. Chúng ta cũng biết rằng sự hình thành các bề mặt gia công là do sự phối hợp các chuyển động cắt của máy như chuyển động quay của trục chính, chuyển động tịnh tiến của bàn dao.v.v. Nếu các chuyển động này có sai số chúng sẽ gây ra sai số trên gia công.
Môt số ví dụ:
Ví dụ 1:
Khi tiện nếu phương chạy dao không song song với đường tâm trục chính trong mặt phẳng nằm ngang thì sau khi gia công chi tiết sẽ bị côn (Hình 3.5a). Nếu như phương chạy dao không song song với trục chính trong mặt phẳng thẳng đứng thì sau khi gia công bề mặt chi tiết có dạng hypecbollôit ( Hình 3.5b)
Hình 3.5
Ví dụ 2:
Khi phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu trên máy phay đứng, nếu đường tâm trục chính không vuông góc với bàn máy trong mặt phẳng vuông góc với phương chạy dao thì bề mặt gia công không song song với mặt phẳng định vị (Hình 3.6a). Nếu đường tâm trục chính không vuông góc với bàn máy theo phương chạy dao thì bề mặt gia công sẽ bị lõm ( Hình 3.6b). Độ lõm a phụ thuộc vào đường kính dao phay, vào độ không vuông góc và chiều rộng phay B.
Hình 3.6
2. Do độ mòn của máy công cụ.
Độ mòn của máy công cụ cũng gây ra sai số gia công, tuy nhiên ảnh hưởng của độ mòn của máy đến độ chính xác gia công không lớn vì máy có tốc độ mòn chậm (trừ một số chi tiết đặc biệt như băng máy, bàn trượt.v.v).
3.3.2. Nguyên nhân do dụng cụ cắt.
1. Do chế tạo.
Sai số khi chế tạo dụng cụ cắt sẽ ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác gia công, đặc biệt là dụng cụ định hình và định kích thước.
Ví dụ:
- - Với dao doa, nếu khi chế tạo có sai số đường kính thì ắt sẽ gây nên sai số đường kính lỗ gia công.
- - Với dao tiện định hình, nếu có sai số biên dạng sẽ gây ra sai số biên dạng trên chi tiết gia công.
- - Với ta rô, nếu có sai số về đường kính trung bình của ren, sai số bước ren.v.v. sẽ gây nên sai số cùng loại trên ren gia công.
2. Do mòn
- Ngoài chế tạo, độ mòn của dụng cụ cắt ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác gia công vì tốc độ mòn của dao rất lớn.
Ví dụ: Tiện trục như hình 3.8 :
Hình 3.7
Do dao bị mòn theo mặt sau một lượng là u nên kích thước nhận được sau gia công. Dt = D + 2u (3.1)
Trong đó:
- Dt - đường kính thực nhận được sau gia công.
- D - đường kính tính toán.
- U - lượng mòn mặt sau dao.
- Lấy (+) khi gia công mặt ngoài, (-) gia công mặt trong.
Độ mòn của dao gây ra sai số gia công trên chi tiết dưới dạng sai số hệ thống biến đổi. Độ mòn của dao vừa gây sai số kích thước, vừa gây ra sai số hình dáng hình học.
Với các dụng cụ định hình độ mòn tại các điểm trên lưỡi cắt khác nhau, gây ra sai số về biến dạng dao nên sẽ gây ra sai số biến dạng trên chi tiết gia công.
- Quy luật mòn của dao như hình 3.8.
Hình 3.8
Quá trình mòn của dao chia làm ba giai đoạn:
- + Giai đoạn 1: Giai đoạn mòn ban đầu
Giai đoạn này dao mòn nhanh, nhám bề mặt gia công tăng. Độ mòn ban đầu UH và chiều dài cắt LH phụ thuộc nhiều yếu tố: Vật liệu dụng cụ cắt, vật liệu chi tiết gia công, chất lượng chế tạo dụng cụ , chế độ công nghệ.v.v. Thường LH = 500 - 2000m
- + Giai đoạn 2: Giai đoạn mòn bình thường của dao.
Dao được sử dụng trong giai đoạn này. Quan hệ giữa lượng mòn u và chiều dài cắt L là tuyến tính. Cường độ mòn trong giai đoạn này xác định theo công thức. (m/Km) (3.2) Trong đó:
-
- U2 - lượng mòn của dao trong giai đoạn II (m).
- L2 - chiều dài cắt trong giai đoạn II (Km).
- + Gia đoạn III: Giai đoạn mòn khốc liệt của dao.
Không sử dụng dao trong giai đoạn này.
Độ mòn của dao ảnh hưởng tới độ chính xác gia công được tính trong giai đoạn II và được tính theo công thức: (m) (3.3) Trong đó:
- L - Chiều dài cắt tại thời điểm tính toán (m), chiều dài L được xác định phụ thuộc vào phương pháp gia công và được tra trong ácc sổ tay CNCTM.
Ví dụ:
Khi tiện , L được xác định theo công thức: (m) (3.4) Trong đó:
- D - Đường kính chi tiết gia công (mm).
- l - Chiều dài chi tiết gia công (mm).
Một số nhận xét:
- - Tại một thời điểm bất kỳ, nếu biết được chiều dài cắt L ( xác định theo 3.4), chúng ta hoàn toàn xác định được lượng mòn U của dao, nghĩa là xác định được sai số gia công do mòn dao.
- - Nếu cho trước một giá trị [u] ( theo yêu cầu bản vẽ), từ đồ thị hình 3.8 hoàn toàn xác định được thời điểm phải mài lại dao (tuổi bền dao) hoặc phải điều chỉnh lại dao.
- - Đối với dao mới, để tính chính xác độ mòn của dao ảnh hưởng đến độ chính xác gia công, phải kể đến chiều dài cắt ban đầu LH và độ mòn ban đầu uH . Khi đó lượng mòn tổng cộng của dao sẽ được xác định theo công thức:
(3.5)
Trong đó: Lbs- chiều dài cắt bổ sung (m)
3. Do gá đặt dao.
Ngoài sai số chế tạo, do độ mòn thì nếu việc gá đặt dao trên máy không chính xác cũng gây ra sai số gia công.
Ví dụ:
2.3.3. Nguyên nhân do biến dạng đàn hồi của HTCN
1. Biến dạng đàn hồi của HTCN.
- Hệ thống công nghệ (HTCN) không phải là một hệ thống tuyệt đối cứng vững mà nó sẽ bị biến dạng đàn hồi ( BDĐH) và biến dạng tiếp xúc dưới tác dụng của ngoại lực. Biến dạng này sẽ gây ra sai số gia công.
Ví dụ:
Tiện 1 trục như hình 3.9:
Hình 3.9
Do BDĐH của HTCN nên dao sẽ chuyển vị một lượng bằng . được phân làm 3 thành phần : (3.6) Trong đó:
- X - lượng chuyển vị của dao theo phương chạy dao x.
- Y - lượng chuyển vị của dao theo phương pháp tuyến với bề mặt gia công.
- Z - lượng chuyển vị của dao theo phương tiếp tuyến với bề mặt gia công.
Các nghiên cứu đã chứng minh chuyển vị x ảnh hưởng không đáng kể tới độ chính xác gia công nên bỏ qua.
Từ hình 3.9 ta có:
Vì z R nên là rất nhỏ nên bỏ qua.Do đó:
R = y (3.7)
Vậy, chuyển vị của dao theo phương pháp tuyến với bề mặt gia công y gây ra sai số gia công là lớn nhất.
- Nếu gọi Py là thành phần lực cắt theo phương pháp tuyến với bề mặt gia công thì y và Py tỉ lệ với nhau. Gọi:
(KG/mm) (3.8)
Là độ cứng vững của HTCN. Vậy độ cứng vững của HTCN là khả năng chống lại sự biến dạng của nó dưới tác dụng ngoại lực.
Từ 3.7, 3.8 ta có:
(3.9)
Nhận xét:
Muốn giảm sai số gia công R có các biện pháp:
- + Giảm lực cắt Py bằng các biện pháp như : chọn cơ tính của vật liệu, chọn thông số hình học của dao, chọn chế độ công nghệ hợp lý.v.v.
- + Tăng độ cứng vững bằng các biện pháp như : sử dụng máy, chọn sơ đồ gá đặt hợp lý .v.v.
- Chuyển vị giữa mũi dao và bề mặt gia công y chính là tổng các chuyển vị của các chi tiết chịu lực trong hệ thống:
(3.10)
Trong đó:
- yi - lượng chuyển vị của chi tiết chịu lực thứ i trong hệ thống.
- n - số chi tiết chịu lực trong hệ thống (theo phương y).
Gọi là độ mềm dẻo của HTCN. là độ mềm dẻo của chi tiết chịu lực thứ i trong hệ thống. Ta có: (3.11)
Trong đó: - độ cứng vững của chi tiết chịu lực thứ i.
- Vậy độ mềm dẻo của HTCN là khả năng biến dạng đàn hồi của hệ thống dưới tác dụng của ngoại lực. Ta có:
(3.12)
- Như vậy suy cho cùng việc xác định ảnh hưởng của biến dạng đàn hồi của HTCN đến độ chính xác gia công được tính theo các công thức (3.9) hoặc (3.12).Trong 1 số trường hợp khi đã có phương án bù trừ biến dạng đàn hồi do lực cắt Pymin gây ra thì sai số gia công được xác định theo công thức (3.13) :
(3.13)
- Trong thực tế, để đơn giản thì độ cứng vững của HTCN được xác định theo công thức:
(3.14)
Hoặc độ mềm dẻo được xác định theo công thức:
(3.15)
Trong đó: là độ cứng vững, độ mềm dẻo của máy, dao và chi tiết gia công.
- Chú ý: Quan hệ giữa y và Py không phải là tuyến tính. Quan hệ giữa y và Py như hình 3.10. Khi tính toán lấy giá trị trung bình.
Hình 3.10
2. ảnh hưởng của biến dạng đàn hồi đến độ chính xác gia công.
Xét sơ đồ gia công 1 trục như hình 3.11:
Hình 3.11
- Bài toán đặt ra là cần xác định lượng tăng bán kính R ( sai số gia công) tại toạ độ x = l/2.Ta có:
Ụ sau có độ cứng vững là , chịu lực tác dụng một lực , do đó sẽ biến dạng 1 lượng là
Ụ trước có độ cứng vững là , chịu lực tác dụng một lực , do đó sẽ biến dạng 1 lượng là .
Chi tiết có độ cứng vững là , chịu lực tác dụng Py , do đó sẽ biến dạng 1 lượng là
Dao có độ cứng vững là , chịu lực tác dụng Py , do đó sẽ biến dạng 1 lượng là
Áp dụng công thức 2.11 ta tính được biến dạng đàn hồi của HTCN tại tiết diện đang khảo sát như sau:
- Nếu cho x biến thiên từ 0 – l, sử dụng phương pháp hình học hoặc khảo sát hàm y = f(x) ta hoàn toàn xác định được biên dạng của chi tiết do ảnh hưởng của biến dạng đàn hồi của HTCN như hình 2.13.
Hình 3.12
Như vậy biến dạng đàn hồi của HTCN vừa gây ra sai số kích thước vừa gây ra sai số hình dáng hình học trên chi tiết gia công.
Một số ví dụ khác:
3. Sai số in dập.
- Do phôi có sai số hình dáng hình học nên sau mỗi lần cắt sẽ gây nên sai số cùng loại trên chi tiết gia công, tuy nhiên trị số sẽ giảm đi nhiều lần. Hiện tượng sai số về hình dáng hình học của phôi gây nên sai số cùng loại trên chi tiết gia công gọi là sai số in dập.
- Để đặc trưng cho mức độ in dập các sai số của phôi lên chi tiết gia công sau mỗi lần cắt người ta đưa ra khái niệm hệ số in dập Kid. Kid được định nghĩa như sau:
(3.16)
Trong đó: phôi - sai số của phôi. ct - sai số của chi tiết sau mỗi lần cắt.
Từ (2.17) ta có:
- ct = Kid. phôi hoặc (3.17)
Nhận xét:
- Nếu quá trình gia công gồm n lần cắt thì sai số in dập tổng cộng xác định theo công thức.
(3.18)
Trong đó:
-
- Kidi - hệ số in dập ở lần cắt thứ i .
- n - số lần cắt hoặc số bước gia công.
Như vậy, sai số gia công sau n lần cắt được xác định theo công thức:
(3.19)
- Nguyên nhân gây ra sai số in dập.
Gia công chi tiết như hình 3.13.
Hình 2.14.
Do phôi có sai số hình dáng hình học nên tại tiết diện đang xét có Dfmax và Dfmin . Kích thước chỉnh dao là L.
Khi gia công tại vị trí có Dph max sẽ có t¬max Py max ymax nên Kích thước chi tiết nhận được là Dct max = 2(L + ymax)
Khi gia công tại vị trí có Dphmin sẽ có tmin Py min ymin nên kích thước chi tiết nhận được là Dct min = 2 (L + ymin)
Vậy do phôi có sai số hình dáng hình học nên làm cho chiều sâu cắt t thay đổi lực cắt Py thay đổi BDĐH của HTCN y thay đổi sai số in dập. Như vậy nguyên nhân gây ra sai số in dập là do BDĐH của HTC N.
- Cách xác định Kid.
Sai số in dập được xác định theo công thức: (3.20) Trong đó:
- Chú ý:
- - Nếu độ cứng của vật liệu không đều sẽ làm cho Py thay đổi do đó BDĐH của HTCN y thay đổi do đó sẽ gây ra sai số gia công. Người ta gọi là sai số in dập do cơ tính vật liệu không đều.
- - Mòn dao: Mòn dao ngoài ảnh hưởng tới độ chính xác gia công như trình bày ở trên, khi dao mòn sẽ làm cho lực cắt Py tăng dẫn đến BDĐH của HTCN y tăng do đó sẽ gây ra sai số gia công.
2.3.4. Nguyên nhân do gá đặt chi tiết
Gá đặt chi tiết là nguyên nhân gây ra sai số gia công.
Sai số do gá đặt chi tiết được xác định theo công thức:
(3.21)
Về trị số, sai số gá đặt được xác định theo công thức:
(3.22)
Trong đó:
-
- - sai số gá đặt
- - sai số do kẹp chặt chi tiết (sai số kẹp)
- - sai số chuẩn
- - sai số đồ gá
3.3.5. Nguyên nhân do biến dạng nhiệt và ứng suất dư
1. Biến dạng nhiệt của máy và đồ gá.
Máy và đồ gá do chi tiết máy hợp thành. Trong quá trình gia công, nhiệt phát sinh từ các nguồn như : nhiệt do ma sát, nhiêt cắt, từ các động cơ điện, nhiệt từ môi trường.v.v. sẽ nung nóng các chi tiết máy và do đó chúng sẽ bị biến dạng nhiệt. Biến dạng này sẽ gây nên sai số gia công. Biến dạng nhiệt của máy và đồ gá rất phức tạp, việc nghiên biến dạng này bằng lý thuyết gặp rất nhiều khó khăn. Vì vậy, ảnh hưởng của biến dạng nhiết của máy và đồ gá ảnh hưởng tới độ chính xác gia công thường được nghiên cứu bằng thực nghiệm.
Để giảm ảnh hưởng biến dạng nhiệt của máy và đồ gá đến độ chính xác gia công có các biện pháp như:
- - Trước khi gia công cho máy chạy không tải một thời gian để biến dạng nhiệt của máy và đồ gá đạt tới trạng thái bão hoà rồi mới tiến hành gia công.
- - Các cơ cấu máy phải đảm bảo điều kiện phát toả nhiệt tốt.
- - Các máy gia công đòi hỏi độ chính xác cao phải đặt trong phòng có điều hoà nhiệt độ.v.v.
2. Biến dạng nhiệt của dao.
Khi cắt, một phần nhiệt cắt rất không lớn được truyền vào dao, nhưng do kích thước đầu dao bé nên dao bị nung nóng đến nhiệt độ khá cao. Do đó biến dạng nhiệt của dao là khá lớn nên ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác gia công.
Khi dao bị nung nóng thì dao sẽ bị giãn dài vì vậy nó sẽ gây nên sai số gia công. Độ giãn dài của dao tại một thời điểm bất kỳ trước lúc đạt tới trạng thái cân bằng nhiệt được xác định theo công thức:
(3.23)
Trong đó: Lc - biến dạng nhiệt của dao ở trạng thái cân bằng.
(3.24)
Với:
-
- c - hệ số giãn nở nhiệt
- Lp – chiều dài phần công xôn của dao (mm)
- F - tiết diện thân dao (mm2)
- b- giới hạn bền vật liệu gia công (KG/mm2)
- S - Lương chạy dao (mm/vg)
- t – chiều sâu cắt (mm)
- v – vận tốc cắt (m/ph)
Biến dạng nhiệt của dao phụ thuộc vào thời gian cắt cho như đồ thị hình 3.14:
Hình 3.14
Khi dao cắt không liên tục, biến dạng nhiệt của dao xác định theo công thức:
(3.25)
Trong đó:
- Tmay - thời gian gia công
- Tnghi - thời gian nghỉ
3. Biến dạng nhiệt của chi tiết gia công.
Một phần nhiệt được truyền vào chi tiết gia công, làm cho nó biến dạng nhiệt do đó gây ra sai số gia công. Nếu chi tiết bị nung nóng đều thì gây ra sai số về kích thước còn nếu bị numg nóng không đều thì vừa gây ra sai số về kích thước, vừa gây ra sai số về hình học. Tuy nhiên biến dạng nhiệt của chi tiết chỉ ảnh hưởng đáng kể khi gia công chi tiết nhỏ, mỏng còn đối với các chi tiết lớn thì ảnh hưởng này không đáng kể.
Ví dụ:
4. ảnh hưởng của ứng suất dư
ứng suất dư có hai loại:
- - ứng suất dư bên trong chi tiết.
- - ứng suất dư trên bề mặt chi tiết.
Các nghiên cứu công nghệ chứng minh rằng ứng suất dư trên bề mặt chi tiết ảnh hưởng không đáng kể đến độ chính xác gia công . ứng suất dư bên trong chi tiết, theo thời gian sẽ tự cân bằng do đó sẽ làm cho chi tiết sẽ bị cong vêng . Kết quả là gây nên sai số gia công. Để giảm ảnh hưởng của ứng suất dư, trước khi gia công ta phải có biện pháp để khử ứng suất dư như : dùng các biện pháp nhân tạo ( ủ, thường hoá, ram.v.v.) hoặc dùng các biện pháp tự nhiên (thời hiệu.v.v)
3.3.6. Nguyên nhân do rung động của HTCN
Rung động của HTCN là một ảnh hưởng rất lớn tới độ chính xác gia công. Rung động sẽ làm cho vị trí tương đối giữa mũi dao và bề mặt gia công thay đổi theo chu kỳ, làm cho diện tích lớp cắt thay đổi nên lực cắt Py thay đổi do đó gây ra sai số gia công.
Để làm giảm ảnh hưởng của rung động tới độ chính xác gia công, có thể sử dụng các biện pháp như :
- - Sử dụng máy và các kết cấu máy có độ cứng vững cao.
- - Chọn sơ đồ gá đặt hợp lí để nâng cao độ cứng vững của HTCN.
- - Tránh gia công các bề mặt không liên tục.
- - Giảm các rung động từ bên ngoài tới.v.v.
3.3.7. nguyên nhân do Dụng cụ đo và phương pháp đo
Dụng cụ đo và phương pháp đo ảnh hưởng rất lớn tới độ chính xác gia công. Đây không phải là một nguyên nhân do công nghệ mà do đo lường , phản ánh sai dẫn tới thực hiện sai.
- ứng với mỗi loại dụng cụ đo nó sẽ có một cấp chính xác, một độ phân giải nhất định và chỉ đo được một cấp chính xác nhất định. Vì vậy nếu chọn dụng cụ đo không phù hợp sẽ gây ra đo sai gây ra sai đo.
- Nếu chọn chuẩn đo lường không đúng hoặc chất lượng bề mặt chuẩn đo lường không tốt sẽ gây ra sai số đo.
- Quy trình quy phạm của một lần đo cũng gây ra sai số đo. Quy trình quy phạm một lần đo được chia làm 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Gá đặt chi tiết để đo, giai đoạn này gây ra sai số và được gọi là sai số gá đặt gđ.
- Giai đoạn 2: Điều chỉnh dụng cụ vào vị trí đo, giai đoạn này cũng gây ra sai số và được gọi là sai số điều chỉnh tĩnh t.
- Giai doạn 3: Giai đoạn đo. giai đoạn này cũng gây ra sai số và được gọi là sai số điều chỉnh động đ. Ví vụ: Điều chỉnh áp lực đo sai, đọc sai.v.v.
3.4. PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG
3.4.1. Phương pháp thống kê kinh nghiệm
1. Khái niệm về độ chính xác bình quân kinh tế
- Độ chính xác bình quân kinh tế là độ chính xác đạt được một cách kinh tế nhất trong điều kiện sản xuất bình thường.
- Điều kiện sản xuất bình thường là điều kiện sản xuất có những đặc điểm sau:
- - Thiết bị gia công hoàn chỉnh.
- - Trang bị công nghệ đạt yêu cầu về chất lượng.
- - Sử dụng bậc thợ trung bình.
- - Chế độ cắt, định mức kỹ thuật theo tiêu chuẩn.
2. Phương pháp thống kê kinh nghiệm
Cơ sở của phương pháp này là độ chính xác bình quân kinh tế. Theo phương pháp này thì từ thực tế sản xuất người ta đúc rút thành kinh nghiệm, các số liệu được thống kê và được đưa vào các bảng trong các sổ tay CNCT Máy. Khi sử dụng người cán bộ công nghệ chỉ việc tra cứu kết quả trong các bảng này.
- Ưu điểm: Sử dụng đơn giản, nhanh chóng.
- Nhược điểm: kết quả không sát với thực tế hiện trường, khi sử dụng phương pháp này người cán bộ công nghệ phải có một trình độ nhất định thì mới tra cứu và xử lý các kết quả trong bảng một cách hợp lý.
3.4.2. Phương pháp thống kê xác suất
Các phương pháp thống kê xác suất được tiến hành như sau: gia công thử loạt từ 60 - 100 chi tiết sau đó tiến hành khảo sát và tìm quy luật xuất hiện sai số gia công trên loạt thử. Khi đã có quy luật xuất hiện sai số gia công trên loạt thử thì người ta coi đó cũng chính là quy luật xuất hiện sai số gia công trên loạt đại trà với điều kiện mọi yếu tố công nghệ được giữ nguyên như khi thử.
- Ưu điểm: kết quả sát với hiện trường.
- Nhược điểm: phải tốn kém các chi phí trong việc gia công thử. Muốn độ tin cậy cao thì số chi tiết thử phải nhiều do đó càng tốn kém.
Trong thực tiễn sản xuất, thường sử dụng phương pháp thống kê xác suất sau:
1. Khảo sát ĐCX gia công bằng đường cong phân bố lí luận.
- Nội dung phương pháp:
- - Gia công thử loạt từ 60 - 100 chi tiết.
- - Xây dựng đường cong phân bố thực của loạt thử.
- - Nhận dạng đường cong và sau đó tiến hành xây dựng đường cong phân bố lí luận.
- Cách xây dựng đường cong phân bố thực: (Hình 3.15)
Hình 2.15
- Cách xây dựng đường cong phân bố lí luận:
Từ đường cong phân bố thực ta tiến hành nhận dạng đường cong. Nếu đạt độ chính xác gia công bằng chỉnh sẵn dao thì sai số gia công thường phân bố theo quy luật chuẩn. Nếu dạng của đường cong phân bố thực giống với dạng đường cong của quy luật chuẩn thì ra sử dụng các phương trình của quy luật chuẩn để xây dựng đường cong phân bố lí luận
Cách xây dựng:
- - Xác định trung tâm phân bố theo
- - Xác dịnh chiều rộng khoảng phân tán 6s với
- - Tìm điểm uốn và điểm cực đại của đường cong.
- - Vẽ đồ thị (Hình 3.16)
Hình 3.16
Khi đã có đường cong phân bố lí luận, ta coi đây là quy luật xuất hiện sai số gia công trên loạt thử đồng thời cũng là quy luật xuất hiện sai số gia công trên loạt đại trà. Muốn xác định sai số chỉ cần đặt trường dung sai vào trường phân tán.
Ví dụ: như (hình 3.16) số % phế phẩm là phần gạch trên đồ thị
- Ưu điểm: Quá trình tính toán đơn giản.
- Nhược điểm:
- - Do không quan tâm tới sai số hệ thống biến đổi nên khi có thành phần sai số này xuất hiện thì dạng đường cong sẽ khác đi nên độ chính xác của phương pháp này sẽ bị giảm.
- - Do không quan tâm đến thứ tự gia công nên không thể xác định được tại thời điểm nào thì xuất hiện phế phẩm và tại thời điểm nào phải điều chỉnh lại dao.
- Phạm vi sử dụng: Khi gia công tinh, máy tốt, độ cứng vững của HTCN cao, dao ít mòn nên sai số gia công chủ yếu là sai số ngẫu nhiên nên sử dụng phương pháp này cho độ tin cậy cao.
2. Khảo sát ĐCX gia công bằng biểu đồ điểm.
- Nội dung phương pháp:
Gia công thử một loạt chi tiết từ 60 -100 chi tiết. Khi gia công được chi tiết nào tiến hành đo ngay kích thước của chi tiết đó. Kết quả được biểu diễn bằng một điểm trên biểu đồ điểm.Từ biểu đồ điểm ta sẽ xác định được chiều rộng của phân bố và trung tâm phân bố (hình 3.17).
Hình 3.17
Muốn xác định sai số gia công chỉ việc đặt trường dung sai vào trường phân bố. Ví dụ như hình 3.17, Sai lệch gia công sẽ là D,thời điểm xuất hiện sai số gia công là nk , và thời điểm điều chỉnh dao chính dao là nk.
- Ưu điểm:
- -Quá trình khảo sát có quan tâm đến trình tự gia công nên ta biết được tại thời điểm nào xuất hiện phế phẩm và đến thời điểm nào phải điều chỉnh lại dao.
- - Quá trình khảo sát tương đối đơn giản vì không cần quan tâm đến tính chất quy luật xuất hiện sai số gia công.
- Nhược điểm: Quá trình thực hiện phải thận tránh ghi nhầm lẫn.
- Phạm vi sử dụng: Với các phương pháp gia công mà sai số hệ thống chiếm tính trội (chủ yếu là do mòn dao) thì sử dụng phương pháp này cho độ tin cậy rất cao.
3.4.3. Phương pháp tính toán phân tích.
- Theo phương pháp này người cán bộ công nghệ phải căn cứ vào điều kiện cụ thể của từng nguyên công để xác định các nguyên nhân gây ra sai số gia công, quy luật xuất hiện các loại sai số gia công, trị số của các sai số đó, sau đó tiến hành tổng hợp chúng lại để được sai số tổng cộng.
- Sai số được chia làm ba loại:
- - Sai số hệ thống cố định.
- - Sai số hệ thống biến đổi.
- - Sai số ngẫu nhiên.
- Sai số hệ thống cố định và sai số hệ thống biến đổi được tổng hợp theo phương pháp đại số. Sai số ngẫu nhiên được tổng hợp theo phương pháp xác suất.
- -Tổng các sai số hệ thống cố định là một sai số hệ thống cố định và được xác định theo công thức:
(3.26) Trong đó: Ai - Sai số hệ thống cố định thứ i.
- - Tổng các sai số hệ thống biến đổi là một sai số hệ thống biến đổi và được xác định theo công thức:
(3.27) Trong đó: BJ(t) - Sai số hệ thống biến đổi thứ j.
- - Tổng các sai số ngẫu nhiên là một sai số ngẫu nhiên và phương sai của nó được xác định theo công thức:
(3.28)
Nếu gọi D1, D2..... Dn là các sai số ngẫu nhiên. K1, K2,....Kn là các hệ số thì sai số tổng cộng được xác định theo công thức: ( 3.29)
Nếu phân bố chuẩn thì K =1.
- Tổng hợp ba loại sai số trên bằng phương pháp đồ thị ta sẽ nhận được sai số tổng cộng như hình 3.18.
Hình 3.18
- - Như vậy trong khoảng thời gian từ t0 - tk thì trung tâm phân bố sẽ di chuyển trên đường A0A1Ak và kích thước của loạt chi tiết sẽ nằm trong vùng giới hạn B0B1Bk ¸ C0C1Ck và sai số tổng cộng sẽ là đường cong đáy rộng đỉnh bằng có chiều rộng khoảng phân tán là :
DS = B(t) + 6s (3.30)
Phương sai của nó bằng : (3.31)
Trong đó: sb - phương sai của B(t) và được xác định theo công thức: (3.31’) Với là giá trị trung bình của B(t) và được xác định theo công thức: (3.31’’)
- Ưu điểm: Quá trình tính toán có cơ sở khoa học.
- Nhược điểm: Vẫn chưa lường hết các yếu tố ngẫu nhiên có thể xảy ra trong quá trình gia công nên kết quả tính toán chưa sát với thực tế hiện trường. Khối lượng tính toán lớn nên trong sản suất ít dùng.
3.5. ĐIỀU CHỈNH MÁY
3.5.1. Khái niệm.
- Là công việc cần thiết của từng nguyên công nhằm đảm bảo ĐCX gia công.
- Trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ ĐCX đạt được bằng phương pháp đo dò cắt thử.
- Trong sản xuất loạt lớn hàng khối, đạt độ chính xác gia công bằng chỉnh sẵn dao , thì điều chỉnh máy có nhiệm vụ:
- - Gá đặt đồ gá,dụng cụ cắt vào vị trí có lợi nhất cho điều kiện cắt gọt.
- - Xác định chế độ làm việc của máy.
- - Đảm bảo ví trí tương quan chính xác giữa dụng cụ cắt và chi tiết gia công. Đây là vấn đề phức tạp nhất và nó quyết định đến ĐCX gia công.
Hiện nay các phương pháp điều chỉnh m áy hay dùng nhất có :
- - Điều chỉnh tĩnh.
-
-
Điều
chỉnh
động.
Trong
điều
chỉnh
động
có
2
phương
pháp:
- + Điều chỉnh theo chi tiết cắt thử bằng Kalíp làm việc.
- + Điều chỉnh theo chi tiết cắt thử bằng dụng cụ đo.
3.5.2. Điêu chỉnh tĩnh.
- Bản chất: Bản chất của điều chỉnh tĩnh được thể hiện rõ ở chỗ là quá trình tính toán kích thước Lttđc được coi như là có lực cắt tác động vào hệ thống nhưng lực cắt ở trạng thái tĩnh.
- Nội dung:
- - Tính toán kích thước điều chỉnh tính toán Lttđc .
- - Gá đặt dụng cụ cắt theo đúng Lttđc đã được xác định.
- Xác định Lttđc
Kích thước Lttđc được xác định theo công thức: Lttđc = Lctđc ± Dbs (3.32)
Trong đó:
- Lctđc - kích thước điều chỉnh chi tiết mà thực chất là kích thước điều chỉnh được tính toán theo kích thước công nghệ cần đạt được của nguyên công.
- Dbs - lượng bổ sung.
- Xác định Lctđc:
Việc xác định Lctđc phải căn cứ vào các điều kiện công nghệ cụ thể như: phương pháp đạt độ chính xác gia công, ý đồ điều chỉnh.v.v.
Ví dụ: gia công một chi tiết như hình 3.19.
Hình 3.19
-
- + Nếu đạt độ chính xác gia công bằng phương pháp đo dò cắt thử thì kích thước Lctđc được tính toán theo kích thước công nghệ K. Nếu:
- - Có ý đồ điều chỉnh theo kích thước giới hạn nhỏ nhất thì
Lctđc = Kmin (3.32)
- - Có ý đồ điều chỉnh theo kích thước giới hạn lớn nhất thì
Lctđc = Kmax (3.33)
- - Nếu muốn điều chỉnh trung tâm phân bố trùng trung tâm dung sai thì:
(3.34)
- - Nếu muốn điều chỉnh trung tâm phân bố nằm trên vị trí có lợi nhất trên trường dung sai thì:
Lctđc = a. Ktb (3.35)
Trong
đó :
a
-
hệ
số
kể
đến
độ
lệch
giữa
trung
tâm
phân
bố
và
trung
tâm
dung
sai.
-
- + Nếu đạt độ chính xác gia công bằng chỉnh sẵn dao thì Lctđc được tính toán theo kích thước công nghệ m. m được xác định khi giải chuỗi kích thước m = n + K. Nếu:
- - Có ý đồ điều chỉnh theo kích thước giới hạn nhỏ nhất thì
Lctđc = mmax (3.36)
- - Có ý đồ điều chỉnh theo kích thước giới hạn lớn nhất thì
Lctđc = mmin (3.37)
- - Nếu muốn điều chỉnh trung tâm phân bố trùng trung tâm dung sai thì:
(3.38)
- Dbs được xác định theo công thức:
Dbs = D1 + D2 + D3 + . . . (3. 39)
Trong đó:
-
- D1 : lượng bổ sung do biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ.
(3.40)
-
- D2 - lượng bổ sung do nhấp nhô tế vi bề mặt.
D2 = Rz (3.41)
-
- D3 - lượng bổ sung do khe hở hướng kính ở các cổ trục, đặc biệt là cổ trục chính. Tuỳ theo các loại máy cụ thể mà D3 được tra trong các sổ tay công nghệ CTM.
Ví dụ: máy tiện ở trạng thái hoàn chỉnh thì D3 = (0.02 - 0.04 )mm
- Ưu điểm:
Việc tính toán kích thước điều chỉnh Lttđc là có cơ sở khoa học.
- Nhược điểm:
Sai số gia công lớn vì sai số của lượng bổ sung Dbs lớn và đặc biệt là không lường trước hết các yếu tố ngẫu nhiên xảy ra trong quá trình cắt. Vì vậy không nên dùng phương pháp này là phương pháp điều chỉnh duy nhất mà nên kết hợp nó với các phương pháp điều chỉnh khác trong đó điều chỉnh tĩnh là bước điều chỉnh ban đầu.
3.5.3. Điều chỉnh chi tiết cắt thử bằng Kalíp làm việc.
- Nội dung:
Sau khi đã điều chỉnh máy đạt yêu cầu theo đánh giá chủ quan của người thợ thì người thợ sẽ tiến hành căt thử một vài chi tiết. Nếu dung sai của chi tiết cắt thử nằm trong phạm vi dung sai cho phép ( được kiểm tra bằng Kalíp làm việc ) thì việc điều chỉnh coi như xong.
- Ưu điểm: Quá trình điều chỉnh đơn giản.
- Nhược điểm:
- - Độ chính xác của phương pháp này là rất thấp vì chúng ta không biết được số chi tiết cắt thử nằm ở vị trí nào trên trường phân bố, và cũng không biết được trường phân bố nằm ở vị trí nào trên trường dung sai ( ngay cả trong trường hợp d > 12s thì phế phẩm vẫn có thể xảy ra ). Hình 3.20
Hình 3.20
3.5.4.
Điều
chỉnh
theo
chi
tiết
cắt
thử
bằng
dụng
cụ
đo
vạn
năng
Nội dung của phương pháp:
Gá đặt dụng cụ cắt theo kích thước Lđc sau đó cắt thử m chi tiết. Nếu kích thước trung bình cộng m chi tiết thử nằm trong phạm vi dung sai điều chỉnh thì quá trình điều chỉnh coi như hoàn thành.
Vấn đề ở đây là cần xác định Lđc và dđc.
Xác định Lđc, dđc khi không kể đến sai số hệ thống biến đổi.
1/ Trường hợp quan hệ giữa trường phân bố và trường dung sai đủ điều kiện để xác định dđc ( d > 12s). Hình 3.21
Hình 3.21
Giả sử các chi tiết cắt thử nằm trên vị trí xấu nhất của trường phân tán và trường phân tán lại nằm trên vị trí xấu nhất của trường dung sai, khi gia công xong vẫn không có phế phẩm.
Điều đó chứng tỏ rằng nếu dung sai của chi tiết thử nằm trong khoảng MN thì khi gia công xong sẽ không có phế phẩm. MN chính là khoảng dung sai điều chỉnh. dđc = MN = d - 12s (3.42)
2/ Trường hợp quan hệ giữa trường phân bố và trường dung sai không đủ điều kiện để xác định dđc ( d < 12s).
- Cơ sở của phương pháp là dựa trên định lý: “Nếu có một loạt chi tiết mà kích thước của nó phân bố theo luật chuẩn với phương sai là s và nếu phân loạt chi tiết đó thành nhiều nhóm mỗi nhóm có m chi tiết thì kích thước trung bình của các nhóm đã phân cũng phân bố theo quy luật chuẩn với phương sai là ” (Hình 3.22).
Hình 3.22
- Áp dụng định lí xác suất vào việc xác định dung sai điều chỉnh như sau: chia loạt chi tiết gia công thành n nhóm, mỗi nhóm có m chi tiết thì kích thước trung bình của các nhóm sẽ phân bố theo quy luật chuẩn với phương sai là: (Hình 3.23)
Hình 3.23
Từ hình 3.23 ta thấy khoảng MN được chọn làm dđc .
-
- dđc = MN = d -( 6s + 6s1 )= d - 6s( )
- Hay dđc = d[1 - ] (3.43)
- Trong đó: là hệ số an toàn.
Ta thấy dđc phụ thuộc vào dung sai chế tạo chi tiết d , vào hệ số an toàn F , vào số chi tiết thử m. Nếu m tăng dđc tăng dễ điều chỉnh nhưng sẽ làm tăng thời gian và chi phí cắt thử. Vì vậy thường số chi tiết cắt thử m xác định theo công thức: (3.44) Thường m = 2 – 8 chi tiết .
- Như vậy , để đảm bảo không có phế phẩm thì trung tâm phân bố phải trùng với trung tâm dung sai và dung sai d > 12s.
Nếu tính cả dung sai điều chỉnh thì điều kiện để không có phế phẩm là: 6s( ) + dđc < d (3.45)
- Vì trung tâm phân bố trùng với trung tâm dung sai nên kích thước điều chỉnh được xác định theo công thưc:
(3.46)
