Bài giảng Đo lường hình học (phần cơ bản) - Chương 4: Kiểm tra sai số hình dáng, vị trí và độ nhám bề mặt

Nội dung text: Bài giảng Đo lường hình học (phần cơ bản) - Chương 4: Kiểm tra sai số hình dáng, vị trí và độ nhám bề mặt

1. Phoøng thí nghieäm ño löôøng – Khoa Cô Khí Ño löôøng hình hoïc (Phaàn cô baûn) Hình 4.2 Sô ñoà gaù ñaët chi tieát nhö hình 4.2 goïi laø sô 1ñoà ba tieáp ñieãm. Giaù trò ñoä ña caïnh : h troøn 1 1 sin 2 Daáu (-) khi sô ñoà ño 3 tieáp ñieåm ôû khoâng cuøng 1 phía, coøn daáu (+) khi sô ñoà ño coù 3 tieáp ñieåm cuøng phía. Vôùi : 1 k sin 1 2 Theo coâng thöùc treân heä soá k ngoaøi vieäc phuï thuoäc vaøo goùc khoái v coøn phuï thuoäc vaøo soá caïnh. Caùc tham soá ñaëc tröng cuûa heä ño 3 tieáp ñieåm ñoái xöùng vôùi n leû Soá caïnh n Goùc cuûa chuaån V Heä soá K 3 600 3 1200 1 5 1200 vaø 900 2 720 1 7 1200 2 1030 1 9 600 3 1200 1 Caùc tham soá ñaëc tröng cuûa heä ño 3 tieáp ñieåm ñoái xöùng coù n keát hôïp 2, 5, 9 1300 1,7 5, 7 1200 2 3, 9 1200 1 2, 3, 8 1080 1,4 3, 5 900 2 3, 9 600 3 7, 9 450 2 58
2. Phoøng thí nghieäm ño löôøng – Khoa Cô Khí Ño löôøng hình hoïc (Phaàn cô baûn) Caùch ño Hình 4.5 c/ H ình 4.6 Sai leäch hình daùng cuûa beà maët truï ñaõ ñöôïc ngieân cöùu quy ñònh thaønh tieâu chuaån bao goàm 10 caáp chính töø caáp I  caáp X theo thöù töï ño giaûm daàn 4.2 SAI LEÄCH HÌNH DAÙNG CUÛA MAËT PHAÚNG Sai leäch hình daùng cuûa maët phaúng ñöôïc ñaùnh giaù baèng ba chæ tieâu: - Sai leäch toång hôïp: ñoä khoâng phaúng - Sai leäch toång hôïp: ñoä khoâng thaúng - Sai leäch thaønh phaàn: ñoä loài, ñoä loõm 4.2.1. caùc ñònh nghóa a/ Ñoä khoâng phaúng: laø khoaûng caùch lôùn nhaát töø caùc ñieåm cuûa beà maët thöïc tôùi maët phaúng tieáp xuùc. Ñoä khoâng phaúng laø moät sai leäch toång hôïp. Sai leäch naøy ñöôïc duøng trong tröôøng hôïp caàn phaûi haïn cheá sai leäch hình daùng cuûa toaøn boä beà maët ñang khaûo saùt. b/ Ñoä khoâng thaúng: laø khoaûng caùch lôùn nhaát töø caùc ñieåm cuûa proâphin thöïc tôùi ñöôøng thaúng tieáp xuùc. Ñoä khoâng thaúng laø moät sai leäch toång hôïp. Sai leäch naøy ñöôïc duøng trong tröôøng hôïp caàn phaûi haïn cheá sai leäch hình daùng cuûa beà maët ñang khaûo saùt theo moät phöông naøo ñoù.Ñoái vôùi beà maët cuûa chi tieát maùy coù theå cuøng moät luùc quy ñònh ñoä khoâng phaúng vaø ñoä khoâng thaúng; nhöng sai leäch veà ñoä khoâng thaúng bao giôø cuõng coù trò soá nhoû hôn. Khoâng theå thay theá ñoä khoâng phaúng baèng ñoä khoâng thaúng ñöôïc. c/ Ñoä loài vaø ñoä loõm: Ñoà loài: laø loaïi sai leäch hình daùng trong ñoù khoaûng caùch töø caùc ñieåm cuûa beà maët thöïc (proâphin thöïc) tôùi maët phaúng tieáp xuùc (ñöôøng thaúng tieáp xuùc) nhoû daàn töø hai ñaàu vaøo giöõa. Ñoä loõm: laø loaïi sai leäch hình daùng trong ñoù khoaûng caùch töø caùc ñieåm cuûa beà maët thöïc(proâphin thöïc) tôùi maët phaúng tieáp xuùc ( ñöôøng thaúng tieáp xuùc) lôùn daàn töø hai ñaàu vaøo giöõa. 60
3. Phoøng thí nghieäm ño löôøng – Khoa Cô Khí Ño löôøng hình hoïc (Phaàn cô baûn) Hình 4.8 - Ño sai soá veà ñoä thaúng so vôùi ñöôøng thaúng do daây caêng taïo thaønh 1. giaù maéc daây; 2. Sôïi daây theùp; 3. Vaät naëng; 4. Boä phaän choáng rung baèng daàu 5. Panme ño loã; 6. Loø xo; 7. Voøng oâm; 8. Ñeá nam chaâm; 9. Pin; 10. Ñieän trôû ñieàu hoøa; 11. Ñieän keá; 12. oáng nghe; 13. Voøng caùch ñieän. Sai soá veà ñoä thaúng cuûa caùc maët phaúng naèm ngang vaø maët phaúng thaúng ñöùng cuõng coù theå ño baèng oáng thuûy kieåu taám hoaëc kieåu khung.,ñoä nhaäy cuûa chuùng bieåu hieän treân 1mm chieàu daøi. a. Thöôùc maãu thaúng: laø moät loaïi thöôùc chính xaùc, duøng ñeå ño sai soá veà ñoä thaúng theo ba phöông phaùp trình baøy treân hình 4.9 Hình 4.9 - Caùc phöông phaùp cô baûn ñeå ño ñoä thaúng so vôùi ñöôøng thaúng do thöôùc maãu taïo thaønh. a. Phöông phaùp ño sai soá ñoä thaúng cuûa baøn maùp. 1. baøn maùp; 2. Thöôùc maãu. 3. Thoûi keâ hai ñaàu thöôùc baèng caùc thoûi caên maãu song song. 4. Caùc thoûi caên maãu ñeå ño khoaûng caùch töø maët baøn maùp tôùi caïnh döôùi cuûa thöôùc maãu. 3 2 1 4 3 5 c/ Hình 4.9 Trong ba phöông phaùp ño, caàn noùi roõ theâm veà nguyeân taéc cuûa phöông phaùp thöù hai (hình 4.9 b): khoaûng L1 (ví duï laø 500mm). Neáu thoûi caên maãu 5 cao hôn thoûi 3 laø 0,01mm chaúng haïn, ñöôøng thaúng 1 ñaùng leõ khoâng leäch so vôùi ñöôøng thaúng cuûa thöôùc thì laïi leäch ôû khoaûng caùch 100mm so vôùi ñieåm tì cuûa thoûi caên maãu 3. Neáu leäch moät khoaûng caùch L2 so vôùi khoaûng caùch ñaõ tính toaùn, ta chia khoaûng caùch L2 cho 100 vaø ta coù trò soá sai leäch 0,01mm taïi vò trí ñoù so vôùi ñöôøng thaúng. Phöông phaùp thöù ba (hình 4.9 c) nhanh nhaát, bôûi vì coù theå ñoïc tröïc tieáp trò soá sai leäch ñoä thaúng treân ñoàng hoà so 0,01mm (kieåu ñoøn baåy). Ñoái vôùi caùc beà maët daøi khoâng theå ño sai soá ñoä thaúng baèng thöôùc maãu, ngöôøi ta ño baèng hai oáng thuûy kieåu oáng daøi. b/ Duøng dao kieåm Kieåm tra ñoä thaúng: Caùc beà maët nhoû vaø nhaün ñöôïc kieåm tra baèng dao kieåm qua khe hôû aùnh saùng giöõa caïnh “saéc” cuûa dao vaø beà maët caàn kieåm, baèng caùch naøy, 62
4. Phoøng thí nghieäm ño löôøng – Khoa Cô Khí Ño löôøng hình hoïc (Phaàn cô baûn) a/ c/ b/ Hình 4.12 - Caùc phöông tieän ñeå kieåm tra sai soá ñoä phaúng 1. Baøn maùp; 2. Thöôùc kieåm beà maët; 3. Thöôùc ba caïnh. Khi kieåm duøng “boät sôn” ngöôøi ta dòch chuyeån thöôùc hoaëc baøn maùp coù phuû 1 lôùp boät sôn moûng (hoãn hôïp thuoác nhuoäm maøu xanh beùclimit hoaëc maøu xanh turunbun vôùi daàu maùy) treân beà maët caàn kieåm tra sai leäch veà ñoä phaúng ñöôïc xaùc ñònh theo soá veá sôn coøn laïi treân caùc choã loài cuûa beà maët kieåm tra trong moät hình vuoâng coù caïnh 25 mm (baûng). Sai soá kieåm tra khoaûng (3 5) mm. Soá veát sôn theo caáp chính xaùc Soá veát toái thieåu treân moät hình Caáp chính xaùc cuûa beà maët kieåm tra vuoâng 25 x 25 mm (theo DOCT 10356 – 63) Lôùn hôn 20 ñeán 30 III – IV Lôùn hôn 12 ñeán 20 V – VI Lôùn hôn 5 ñeán 12 VII – VIII 5 vaïch trôû xuoáng IX - X b) Phöông phaùp giao thoa: AÙp duïng ñoái vôùi caùc beà maët nhoû gia coâng raát chính xaùc (ñaùnh boùng, maøi raø, maøi nghieàn ), maø sai soá veà ñoä baèng phaúng khoâng quaù 1 ñeán 2 m. Ngoaøi trò soá sai leäch baèng soá, phöông phaùp naøy coøn kieåm tra ñöôïc hình daïng toaøn boä (toång quaùt) cuûa beà maët, thoâng qua daïng vaø maät ñoä cuûa caùc veát giao thoa. Trong phöông phaùp giao thoa, ta duøng caùc ñóa phaúng song song baèng thuûy tinh trong suoát coù ñöôøng kính 45 hoaëc 60mm, sai soá ñoä baèng phaúng cuûa hai maët khoâng quaù 0,2 mm. Khi aùp moät maët ñóa vaøo beà maët caàn kieåm, giöõa chuùng coù moät caùi “neâm” khoâng khí raát moûng. Treân beà maët caàn kieåm xuaát hieän caùc veát giao thoa. Neáu ta quan saùt hieän töôïng ñoù ôû aùnh saùng ñôn saéc, seõ xuaát hieän caùc veát saùng vaø veát 64
5. Phoøng thí nghieäm ño löôøng – Khoa Cô Khí Ño löôøng hình hoïc (Phaàn cô baûn) caùc ñöôøng thaúng lyù töôûng cuûa chuùng trong khi kieåm tra, vì caùc ñöôøng naøy khoâng naèm treân cuøng moät maët phaúng. Khi kieåm tra theo phöông phaùp giaùn tieáp, ta thay theá caùc ñöôøng thaúng bao boïc ñoù baèng caùc maët chuaån phuï, taát caû caùc maët naøy ñeàu naèm treân moät maët phaúng (ñeå cho caùc maët chuaån phuï khi kieåm tra caùc proâfin theo caùc höôùng I-II vaø I-I naèm treân cuøng moät maët phaúng, chuùng phaûi coù chung ñieåm 0. Caùc maët chuaån ñeå kieåm tra caùc froâfin khaùc cuõng phaûi naèm treân maët phaúng theo phöông phaùp giaùn tieáp raát khoù khaên vaø phaûi thoâng qua tính toaùn (soá hoïc hoaëc hình hoïc) treân beà maët maãu. Hình 4.15 d/ Duøng nivoâ Nivoâ ñöôïc duøng ñeå kieåm tra ñoä thaúng vaø ñoä phaúng theo phöông phaùp böôùc. Thöïc chaát cuûa phöông phaùp böôùc. Hình 4.16 Laø khi ño lieân tieáp dòch chuyeån caùc ñieåm ño rieâng bieät cuûa beà maët caàn kieåm tra so vôùi ñieåm tröôùc. Nivoâ ñöôïc keïp treân giaù ñôõ coù hai oå töïa. Ngöôøi ta chuyeån dôøi nivoâ theo beà maët kieåm tra, sao cho oå töïa sau cuûa nivoâ ñöôïc ñaët truøng vôùi vò trí oå töïa tröôùc moät laàn (hình 4.16) vaø tính toaùn sai leäch ñoái vôùi phöông naèm ngang. Theo soá lieäu thu ñöôïc, ngöôøi ta xaây döïng bieåu ñoà sai leäch caùc ñieåm cuûa proâfin so vôùi beà maët naèm ngang ñi qua ñieåm khoâng vaø xaùc ñònh sai leäch so vôùi ñöôøng thaúng noái caùc ñieåm bieân cuûa proâfin vaø so vôùi maët tieáp (maët phaúng). Caùc taøi lieäu ño löôøng ñöa ra phöông phaùp xöû lyù keát quaû ño. Sai soá ño naèm trong khoaûng (0,003  0,005) mm. Nivoâ thuûy löïc Duïng cuï ñöôïc caáu taïo treân nguyeân lyù bình thoâng nhau vaø goàm coù hai uï ño 1 vaø 4 (hình 4.17) chöùa nöôùc vaø noái vôùi nhau baèng hai oáng meàm. Oáng 2 ñaûm baûo cho möïc 66
6. Phoøng thí nghieäm ño löôøng – Khoa Cô Khí Ño löôøng hình hoïc (Phaàn cô baûn) Hình 4.18 Khi ño theo phöông phaùp chuaån ñöôïc duøng nhö moät oáng nhoøm ñôn giaûn, ñoàng thôøi thay göông baèng vaïch chuaån (vaïch chöõ thaäp saùng) ñaët ôû caùc ñieåm khaùc nhau cuûa beà maët kieåm tra. Chuyeån vò vaïch chöõ thaäp do sai leäch veà ñoä thaúng (ñoä phaúng) gaây ra ñöôïc xaùc ñònh baèng panme thò kính cuûa oáng nhoøm töï chuaån. 4.3 SAI SOÁ VÒ TRÍ 4.3.1 Ñoä song song a. Cuûa caùc maët phaúng: Laø hieäu giöõa caùc khoaûng caùch lôùn nhaát vaø nhoû nhaát A B L cuûa caùc maët phaúng tieáp xuùc treân chieàu daøi ño ñaõ cho(L): = a1 - a2 Hình 4.19 Hình 4.20 Hình 4.21 Hình 4.22 b. Cuûa ñöôøng trucï loã vaø maët phaúng Hieäu giöõa khoaûng caùch lôùn nhaát vaø nhoû nhaát cuûa ñöôøng truïc cuûa loã vaø maët phaúng tieáp xuùc treân chieàu daøi ño ñaõ cho. = a1 - Hình 4.23 a1 a2 a2 68
7. Phoøng thí nghieäm ño löôøng – Khoa Cô Khí Ño löôøng hình hoïc (Phaàn cô baûn) b. Cuûa caùc ñöôøng truïc vaø maët phaúng: Sai leäch cuûa goùc giöõa ñöôøng truïc vaø maët phaúng so vôùi goùc vuoâng ño baèng a2 ñôn vò chieàu daøi ñaõ cho: = a1 - a2 L a1 Hình 4.28 * Caùch ño : Hình 4.29 – caùch ño * Cuûa caùc ñöôøng truïc: Sai leäch cuûa goùc giöõa caùc ñöôøng truïc so vôùi goùc vuoâng ño baèng ñôn vò chieàu daøi ñaõ cho (L): = a1 - a2 Hình 4.30 • Caùch ño : Hình 4.31 4.3.3 Ño ñoä ñaûo maët ñaàu 70
8. Phoøng thí nghieäm ño löôøng – Khoa Cô Khí Ño löôøng hình hoïc (Phaàn cô baûn) * Caùch ño : Hình 4.34 4.3.5 Ñoä khoâng ñoàng truïc Khoaûng caùch lôùn nhaát giöõa caùc ñöôøng truïc cuûa beà maët ñang khaûo saùt vôùi beà maët chuaån treân toaøn boä chieàu daøi cuûa beà maët ñang khaûo saùt. Maët chuaån Ñoä khoâng ñoàng truïc Hình 4.35 * Sô ñoà ño : Hình 4.36 4.4 KIEÅM TRA VAØ ÑAÙNH GIAÙ ÑOÄ NHAÙM BEÀ MAËT Ñeå ñaùnh giaù ñoä nhaùm beà maët, ngöôøi ta aùp duïng nhieàu phöông phaùp khaùc nhau, veà cô baûn coù theå chia ra hai loaïi : phöông phaùp ñaùnh giaù veà löôïng vaø phöông phaùp ñaùnh giaù veà chaát. Theo nguyeân taéc laøm vieäc cuûa phöông tieän ño kieåm, laïi chia ra: phöông phaùp quang hoïc vaø phöông phaùp tieáp xuùc. phöông phaùp ñaùnh giaù veà chaát - Maãu so saùnh. Theo phöông phaùp naøy, ta so saùnh beà maët caàn kieåm tra vôùi beà maët maãu maø ñoä nhaùm ñaõ ñöôïc xaùc ñònh theo tieâu chuaån. Coù theå chæ caàn so saùnh vôùi beà maët maãu coù ñoä nhaün xaáp xæ (moät nhaün hôn vaø moät thoâ hôn), vaø ñoä nhaùmn caàn kieåm tra naèm giöõa hai ñoä nhaùm ñoù. Boä maãu so saùnh coù nhieàu kieåu khaùc nhau tuøy nhaõn hieäu, ví duï kieåu HENSOLDT goàm caùc thoûi hình ñóa xeáp trong hoäp, hoaëc coù kieåu moûng hình ñóa treân ñoù coù ngaén caùc maûnh hình quaït coù ñoä nhaün khaùc nhau (goïi laø kieåu "boû tuùi" ). Khi so saùnh, coù theå ñaët chi tieát vaø maãu caïnh nhau roài duøng maét thöôøng ñeå so saùnh, hoaëc duøng moùng tay troû "gaõi" nheø nheï treân hai beà maët ñeå so saùnh baèng caûm giaùc, caùch naøy cho keát quaû khaù toát. Caàn chuù yù neáu beà maët caàn kieåm laø moät beà maët ñöôïc gia coâng baèng phöông phaùp naøo (tieän, maøi, ) thì phaûi choïn maãu do phöông phaùp ñoù cheá taïo. 72
9. Phoøng thí nghieäm ño löôøng – Khoa Cô Khí Ño löôøng hình hoïc (Phaàn cô baûn) Hình 4.39- Sô ñoà thieát bò Brush ño vaø töï ghi ñoä nhaün beà maët Thieát bò kieåu SOMET - METRA cuûa Tieäp khaéc phoùng ñaïi chieàu cao tôùùi 100.000 laàn vaø ngoaøi cô caáu töï ghi coøn coù cô caáu phaân tích, ñaùnh giaù trò soá cuûa Ra khi muõi doø kim cöông rung ñoäng treân chieàu daøi 2,5mm hoaëc 5 mm. 74