Phương pháp đánh giá độ chính xác của trung tâm gia công đứng
Trong lĩnh vực gia công cơ khí, độ chính xác của trung tâm gia công đứng đóng vai trò then chốt đối với chất lượng gia công. Là một người vận hành, việc đánh giá chính xác độ chính xác của trung tâm gia công đứng là một bước quan trọng để đảm bảo hiệu quả gia công. Phần sau đây sẽ trình bày chi tiết về các phương pháp đánh giá độ chính xác của trung tâm gia công đứng.
Xác định các thành phần liên quan của mẫu thử
Vật liệu, dụng cụ và thông số cắt của mẫu thử
Việc lựa chọn vật liệu, dụng cụ và thông số cắt của mẫu thử có ảnh hưởng trực tiếp đến việc đánh giá độ chính xác. Những yếu tố này thường được xác định theo thỏa thuận giữa nhà máy sản xuất và người dùng và cần được ghi chép lại một cách chính xác.
Về tốc độ cắt, đối với chi tiết gang, tốc độ cắt xấp xỉ 50 m/phút; đối với chi tiết nhôm, tốc độ cắt xấp xỉ 300 m/phút. Tốc độ chạy dao phù hợp nằm trong khoảng (0,05 – 0,10) mm/răng. Về độ sâu cắt, độ sâu cắt hướng kính cho tất cả các thao tác phay nên là 0,2 mm. Việc lựa chọn hợp lý các thông số này là cơ sở để đánh giá chính xác độ chính xác sau này. Ví dụ, tốc độ cắt quá cao có thể làm tăng độ mòn dụng cụ và ảnh hưởng đến độ chính xác gia công; tốc độ chạy dao không phù hợp có thể khiến độ nhám bề mặt của chi tiết gia công không đạt yêu cầu.
Việc lựa chọn vật liệu, dụng cụ và thông số cắt của mẫu thử có ảnh hưởng trực tiếp đến việc đánh giá độ chính xác. Những yếu tố này thường được xác định theo thỏa thuận giữa nhà máy sản xuất và người dùng và cần được ghi chép lại một cách chính xác.
Về tốc độ cắt, đối với chi tiết gang, tốc độ cắt xấp xỉ 50 m/phút; đối với chi tiết nhôm, tốc độ cắt xấp xỉ 300 m/phút. Tốc độ chạy dao phù hợp nằm trong khoảng (0,05 – 0,10) mm/răng. Về độ sâu cắt, độ sâu cắt hướng kính cho tất cả các thao tác phay nên là 0,2 mm. Việc lựa chọn hợp lý các thông số này là cơ sở để đánh giá chính xác độ chính xác sau này. Ví dụ, tốc độ cắt quá cao có thể làm tăng độ mòn dụng cụ và ảnh hưởng đến độ chính xác gia công; tốc độ chạy dao không phù hợp có thể khiến độ nhám bề mặt của chi tiết gia công không đạt yêu cầu.
Cố định mẫu thử
Phương pháp cố định mẫu thử liên quan trực tiếp đến độ ổn định trong quá trình gia công. Mẫu thử cần được lắp đặt thuận tiện trên một thiết bị gá chuyên dụng để đảm bảo độ ổn định tối đa của dụng cụ và thiết bị gá. Bề mặt lắp đặt của thiết bị gá và mẫu thử phải phẳng, đây là điều kiện tiên quyết để đảm bảo độ chính xác gia công. Đồng thời, cần kiểm tra độ song song giữa bề mặt lắp đặt của mẫu thử và bề mặt kẹp của thiết bị gá.
Về phương pháp kẹp, cần sử dụng phương pháp phù hợp để dụng cụ có thể xuyên qua và gia công toàn bộ chiều dài lỗ tâm. Ví dụ, nên sử dụng vít chìm để cố định mẫu thử, điều này có thể tránh được sự va chạm giữa dụng cụ và vít. Tất nhiên, cũng có thể lựa chọn các phương pháp tương đương khác. Chiều cao tổng thể của mẫu thử phụ thuộc vào phương pháp cố định đã chọn. Chiều cao phù hợp có thể đảm bảo sự ổn định của vị trí mẫu thử trong quá trình gia công và giảm độ lệch độ chính xác do các yếu tố như rung động gây ra.
Phương pháp cố định mẫu thử liên quan trực tiếp đến độ ổn định trong quá trình gia công. Mẫu thử cần được lắp đặt thuận tiện trên một thiết bị gá chuyên dụng để đảm bảo độ ổn định tối đa của dụng cụ và thiết bị gá. Bề mặt lắp đặt của thiết bị gá và mẫu thử phải phẳng, đây là điều kiện tiên quyết để đảm bảo độ chính xác gia công. Đồng thời, cần kiểm tra độ song song giữa bề mặt lắp đặt của mẫu thử và bề mặt kẹp của thiết bị gá.
Về phương pháp kẹp, cần sử dụng phương pháp phù hợp để dụng cụ có thể xuyên qua và gia công toàn bộ chiều dài lỗ tâm. Ví dụ, nên sử dụng vít chìm để cố định mẫu thử, điều này có thể tránh được sự va chạm giữa dụng cụ và vít. Tất nhiên, cũng có thể lựa chọn các phương pháp tương đương khác. Chiều cao tổng thể của mẫu thử phụ thuộc vào phương pháp cố định đã chọn. Chiều cao phù hợp có thể đảm bảo sự ổn định của vị trí mẫu thử trong quá trình gia công và giảm độ lệch độ chính xác do các yếu tố như rung động gây ra.
Kích thước của mẫu thử
Sau nhiều lần cắt, kích thước bên ngoài của phôi thử sẽ giảm và đường kính lỗ sẽ tăng. Khi sử dụng để kiểm tra nghiệm thu, để phản ánh chính xác độ chính xác cắt của trung tâm gia công, nên chọn kích thước phôi thử gia công đường viền cuối cùng phù hợp với kích thước được quy định trong tiêu chuẩn. Phôi thử có thể được sử dụng nhiều lần trong các thử nghiệm cắt, nhưng thông số kỹ thuật của nó phải nằm trong phạm vi ±10% so với kích thước đặc trưng được quy định trong tiêu chuẩn. Khi sử dụng lại phôi thử, nên cắt lớp mỏng để làm sạch tất cả các bề mặt trước khi tiến hành thử nghiệm cắt chính xác mới. Điều này có thể loại bỏ ảnh hưởng của dư lượng từ quá trình gia công trước đó và giúp mỗi kết quả thử nghiệm phản ánh chính xác hơn trạng thái độ chính xác hiện tại của trung tâm gia công.
Sau nhiều lần cắt, kích thước bên ngoài của phôi thử sẽ giảm và đường kính lỗ sẽ tăng. Khi sử dụng để kiểm tra nghiệm thu, để phản ánh chính xác độ chính xác cắt của trung tâm gia công, nên chọn kích thước phôi thử gia công đường viền cuối cùng phù hợp với kích thước được quy định trong tiêu chuẩn. Phôi thử có thể được sử dụng nhiều lần trong các thử nghiệm cắt, nhưng thông số kỹ thuật của nó phải nằm trong phạm vi ±10% so với kích thước đặc trưng được quy định trong tiêu chuẩn. Khi sử dụng lại phôi thử, nên cắt lớp mỏng để làm sạch tất cả các bề mặt trước khi tiến hành thử nghiệm cắt chính xác mới. Điều này có thể loại bỏ ảnh hưởng của dư lượng từ quá trình gia công trước đó và giúp mỗi kết quả thử nghiệm phản ánh chính xác hơn trạng thái độ chính xác hiện tại của trung tâm gia công.
Vị trí của mẫu thử
Mẫu thử phải được đặt ở vị trí giữa của hành trình X của trung tâm gia công thẳng đứng và ở vị trí thích hợp dọc theo trục Y và Z phù hợp với vị trí của mẫu thử và đồ gá cũng như chiều dài của dụng cụ. Tuy nhiên, khi có yêu cầu đặc biệt về vị trí định vị của mẫu thử, chúng phải được chỉ định rõ ràng trong thỏa thuận giữa nhà máy sản xuất và người dùng. Vị trí chính xác có thể đảm bảo vị trí tương đối chính xác giữa dụng cụ và mẫu thử trong quá trình gia công, do đó đảm bảo hiệu quả độ chính xác của quá trình gia công. Nếu mẫu thử được định vị không chính xác, nó có thể dẫn đến các vấn đề như độ lệch kích thước gia công và lỗi hình dạng. Ví dụ, độ lệch khỏi vị trí trung tâm theo hướng X có thể gây ra lỗi kích thước theo hướng chiều dài của phôi gia công; vị trí không đúng theo trục Y và Z có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của phôi theo hướng chiều cao và chiều rộng.
Mẫu thử phải được đặt ở vị trí giữa của hành trình X của trung tâm gia công thẳng đứng và ở vị trí thích hợp dọc theo trục Y và Z phù hợp với vị trí của mẫu thử và đồ gá cũng như chiều dài của dụng cụ. Tuy nhiên, khi có yêu cầu đặc biệt về vị trí định vị của mẫu thử, chúng phải được chỉ định rõ ràng trong thỏa thuận giữa nhà máy sản xuất và người dùng. Vị trí chính xác có thể đảm bảo vị trí tương đối chính xác giữa dụng cụ và mẫu thử trong quá trình gia công, do đó đảm bảo hiệu quả độ chính xác của quá trình gia công. Nếu mẫu thử được định vị không chính xác, nó có thể dẫn đến các vấn đề như độ lệch kích thước gia công và lỗi hình dạng. Ví dụ, độ lệch khỏi vị trí trung tâm theo hướng X có thể gây ra lỗi kích thước theo hướng chiều dài của phôi gia công; vị trí không đúng theo trục Y và Z có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của phôi theo hướng chiều cao và chiều rộng.
Các mục phát hiện cụ thể và phương pháp xử lý độ chính xác
Phát hiện độ chính xác kích thước
Độ chính xác của kích thước tuyến tính
Sử dụng các công cụ đo lường (như compa, micromet, v.v.) để đo kích thước tuyến tính của mẫu thử đã gia công. Ví dụ, đo chiều dài, chiều rộng, chiều cao và các kích thước khác của phôi và so sánh chúng với kích thước thiết kế. Đối với các trung tâm gia công có yêu cầu độ chính xác cao, độ lệch kích thước nên được kiểm soát trong phạm vi rất nhỏ, thường ở mức micron. Bằng cách đo kích thước tuyến tính theo nhiều hướng, độ chính xác định vị của trung tâm gia công theo các trục X, Y, Z có thể được đánh giá toàn diện.
Độ chính xác của kích thước tuyến tính
Sử dụng các công cụ đo lường (như compa, micromet, v.v.) để đo kích thước tuyến tính của mẫu thử đã gia công. Ví dụ, đo chiều dài, chiều rộng, chiều cao và các kích thước khác của phôi và so sánh chúng với kích thước thiết kế. Đối với các trung tâm gia công có yêu cầu độ chính xác cao, độ lệch kích thước nên được kiểm soát trong phạm vi rất nhỏ, thường ở mức micron. Bằng cách đo kích thước tuyến tính theo nhiều hướng, độ chính xác định vị của trung tâm gia công theo các trục X, Y, Z có thể được đánh giá toàn diện.
Độ chính xác của đường kính lỗ
Đối với các lỗ được gia công, có thể sử dụng các dụng cụ như thước đo đường kính trong và máy đo tọa độ để đo đường kính lỗ. Độ chính xác của đường kính lỗ không chỉ bao gồm yêu cầu về kích thước đường kính đáp ứng các yêu cầu mà còn bao gồm các chỉ số như độ trụ. Nếu độ lệch đường kính lỗ quá lớn, có thể do các yếu tố như độ mòn dụng cụ và độ đảo hướng kính trục chính gây ra.
Đối với các lỗ được gia công, có thể sử dụng các dụng cụ như thước đo đường kính trong và máy đo tọa độ để đo đường kính lỗ. Độ chính xác của đường kính lỗ không chỉ bao gồm yêu cầu về kích thước đường kính đáp ứng các yêu cầu mà còn bao gồm các chỉ số như độ trụ. Nếu độ lệch đường kính lỗ quá lớn, có thể do các yếu tố như độ mòn dụng cụ và độ đảo hướng kính trục chính gây ra.
Phát hiện độ chính xác hình dạng
Phát hiện độ phẳng
Sử dụng các thiết bị như máy thủy bình và máy thủy chuẩn quang học để kiểm tra độ phẳng của mặt phẳng đã gia công. Đặt máy thủy bình lên mặt phẳng đã gia công và xác định sai số độ phẳng bằng cách quan sát sự thay đổi vị trí của bọt khí. Để gia công chính xác cao, sai số độ phẳng phải cực kỳ nhỏ, nếu không sẽ ảnh hưởng đến quá trình lắp ráp và các quy trình khác sau này. Ví dụ, khi gia công ray dẫn hướng của máy công cụ và các mặt phẳng khác, yêu cầu về độ phẳng rất cao. Nếu vượt quá sai số cho phép, các bộ phận chuyển động trên ray dẫn hướng sẽ chạy không ổn định.
Phát hiện độ phẳng
Sử dụng các thiết bị như máy thủy bình và máy thủy chuẩn quang học để kiểm tra độ phẳng của mặt phẳng đã gia công. Đặt máy thủy bình lên mặt phẳng đã gia công và xác định sai số độ phẳng bằng cách quan sát sự thay đổi vị trí của bọt khí. Để gia công chính xác cao, sai số độ phẳng phải cực kỳ nhỏ, nếu không sẽ ảnh hưởng đến quá trình lắp ráp và các quy trình khác sau này. Ví dụ, khi gia công ray dẫn hướng của máy công cụ và các mặt phẳng khác, yêu cầu về độ phẳng rất cao. Nếu vượt quá sai số cho phép, các bộ phận chuyển động trên ray dẫn hướng sẽ chạy không ổn định.
Phát hiện độ tròn
Đối với các đường viền tròn (như hình trụ, hình nón, v.v.) được gia công, có thể sử dụng máy kiểm tra độ tròn để phát hiện. Sai số độ tròn phản ánh tình trạng chính xác của trung tâm gia công trong quá trình chuyển động quay. Các yếu tố như độ chính xác quay của trục chính và độ đảo hướng kính của dụng cụ sẽ ảnh hưởng đến độ tròn. Nếu sai số độ tròn quá lớn, có thể dẫn đến mất cân bằng trong quá trình quay của các bộ phận cơ khí và ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của thiết bị.
Đối với các đường viền tròn (như hình trụ, hình nón, v.v.) được gia công, có thể sử dụng máy kiểm tra độ tròn để phát hiện. Sai số độ tròn phản ánh tình trạng chính xác của trung tâm gia công trong quá trình chuyển động quay. Các yếu tố như độ chính xác quay của trục chính và độ đảo hướng kính của dụng cụ sẽ ảnh hưởng đến độ tròn. Nếu sai số độ tròn quá lớn, có thể dẫn đến mất cân bằng trong quá trình quay của các bộ phận cơ khí và ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của thiết bị.
Phát hiện độ chính xác vị trí
Phát hiện tính song song
Phát hiện độ song song giữa các bề mặt đã gia công hoặc giữa các lỗ và bề mặt. Ví dụ, để đo độ song song giữa hai mặt phẳng, có thể sử dụng đồng hồ so. Cố định đồng hồ so trên trục chính, cho đầu đồng hồ tiếp xúc với mặt phẳng đã đo, di chuyển bàn làm việc và quan sát sự thay đổi của số đọc đồng hồ so. Sai số song song quá mức có thể do các yếu tố như sai số về độ thẳng của ray dẫn hướng và độ nghiêng của bàn làm việc.
Phát hiện tính song song
Phát hiện độ song song giữa các bề mặt đã gia công hoặc giữa các lỗ và bề mặt. Ví dụ, để đo độ song song giữa hai mặt phẳng, có thể sử dụng đồng hồ so. Cố định đồng hồ so trên trục chính, cho đầu đồng hồ tiếp xúc với mặt phẳng đã đo, di chuyển bàn làm việc và quan sát sự thay đổi của số đọc đồng hồ so. Sai số song song quá mức có thể do các yếu tố như sai số về độ thẳng của ray dẫn hướng và độ nghiêng của bàn làm việc.
Phát hiện tính vuông góc
Xác định độ vuông góc giữa các bề mặt gia công hoặc giữa lỗ và bề mặt bằng các công cụ như thước ê ke và dụng cụ đo độ vuông góc. Ví dụ, khi gia công các chi tiết dạng hộp, độ vuông góc giữa các bề mặt khác nhau của hộp có tác động quan trọng đến hiệu suất lắp ráp và sử dụng của các chi tiết. Sai số độ vuông góc có thể do độ lệch độ vuông góc giữa các trục tọa độ của máy công cụ.
Xác định độ vuông góc giữa các bề mặt gia công hoặc giữa lỗ và bề mặt bằng các công cụ như thước ê ke và dụng cụ đo độ vuông góc. Ví dụ, khi gia công các chi tiết dạng hộp, độ vuông góc giữa các bề mặt khác nhau của hộp có tác động quan trọng đến hiệu suất lắp ráp và sử dụng của các chi tiết. Sai số độ vuông góc có thể do độ lệch độ vuông góc giữa các trục tọa độ của máy công cụ.
Đánh giá độ chính xác động
Phát hiện rung động
Trong quá trình gia công, hãy sử dụng cảm biến rung để phát hiện tình trạng rung động của trung tâm gia công. Rung động có thể dẫn đến các vấn đề như tăng độ nhám bề mặt của chi tiết gia công và tăng tốc độ mòn dụng cụ. Bằng cách phân tích tần số và biên độ rung động, có thể xác định liệu có nguồn rung động bất thường nào không, chẳng hạn như các bộ phận quay không cân bằng và các linh kiện bị lỏng lẻo. Đối với các trung tâm gia công có độ chính xác cao, biên độ rung động nên được kiểm soát ở mức rất thấp để đảm bảo độ ổn định của độ chính xác gia công.
Trong quá trình gia công, hãy sử dụng cảm biến rung để phát hiện tình trạng rung động của trung tâm gia công. Rung động có thể dẫn đến các vấn đề như tăng độ nhám bề mặt của chi tiết gia công và tăng tốc độ mòn dụng cụ. Bằng cách phân tích tần số và biên độ rung động, có thể xác định liệu có nguồn rung động bất thường nào không, chẳng hạn như các bộ phận quay không cân bằng và các linh kiện bị lỏng lẻo. Đối với các trung tâm gia công có độ chính xác cao, biên độ rung động nên được kiểm soát ở mức rất thấp để đảm bảo độ ổn định của độ chính xác gia công.
Phát hiện biến dạng nhiệt
Trung tâm gia công sẽ sinh nhiệt trong quá trình vận hành lâu dài, gây ra biến dạng nhiệt. Hãy sử dụng cảm biến nhiệt độ để đo sự thay đổi nhiệt độ của các bộ phận chính (như trục chính và ray dẫn hướng) và kết hợp với các thiết bị đo để phát hiện sự thay đổi về độ chính xác gia công. Biến dạng nhiệt có thể dẫn đến những thay đổi dần dần về kích thước gia công. Ví dụ, sự giãn dài của trục chính dưới nhiệt độ cao có thể gây ra độ lệch kích thước theo hướng trục của phôi gia công. Để giảm tác động của biến dạng nhiệt đến độ chính xác, một số trung tâm gia công tiên tiến được trang bị hệ thống làm mát để kiểm soát nhiệt độ.
Trung tâm gia công sẽ sinh nhiệt trong quá trình vận hành lâu dài, gây ra biến dạng nhiệt. Hãy sử dụng cảm biến nhiệt độ để đo sự thay đổi nhiệt độ của các bộ phận chính (như trục chính và ray dẫn hướng) và kết hợp với các thiết bị đo để phát hiện sự thay đổi về độ chính xác gia công. Biến dạng nhiệt có thể dẫn đến những thay đổi dần dần về kích thước gia công. Ví dụ, sự giãn dài của trục chính dưới nhiệt độ cao có thể gây ra độ lệch kích thước theo hướng trục của phôi gia công. Để giảm tác động của biến dạng nhiệt đến độ chính xác, một số trung tâm gia công tiên tiến được trang bị hệ thống làm mát để kiểm soát nhiệt độ.
Xem xét độ chính xác định vị lại
So sánh độ chính xác của nhiều lần xử lý cùng một mẫu thử
Bằng cách xử lý lặp lại cùng một mẫu thử và sử dụng các phương pháp phát hiện nêu trên để đo độ chính xác của từng mẫu thử đã xử lý. Quan sát độ lặp lại của các chỉ số như độ chính xác kích thước, độ chính xác hình dạng và độ chính xác vị trí. Nếu độ chính xác định vị kém, có thể dẫn đến chất lượng không ổn định của phôi gia công theo mẻ. Ví dụ, trong gia công khuôn, nếu độ chính xác định vị thấp, kích thước khoang khuôn có thể không đồng đều, ảnh hưởng đến hiệu suất sử dụng khuôn.
Bằng cách xử lý lặp lại cùng một mẫu thử và sử dụng các phương pháp phát hiện nêu trên để đo độ chính xác của từng mẫu thử đã xử lý. Quan sát độ lặp lại của các chỉ số như độ chính xác kích thước, độ chính xác hình dạng và độ chính xác vị trí. Nếu độ chính xác định vị kém, có thể dẫn đến chất lượng không ổn định của phôi gia công theo mẻ. Ví dụ, trong gia công khuôn, nếu độ chính xác định vị thấp, kích thước khoang khuôn có thể không đồng đều, ảnh hưởng đến hiệu suất sử dụng khuôn.
Tóm lại, với tư cách là người vận hành, để đánh giá chính xác và toàn diện độ chính xác của trung tâm gia công đứng, cần phải bắt đầu từ nhiều khía cạnh như chuẩn bị mẫu thử (bao gồm vật liệu, dụng cụ, thông số cắt, cố định và kích thước), định vị mẫu thử, phát hiện các yếu tố khác nhau về độ chính xác gia công (độ chính xác kích thước, độ chính xác hình dạng, độ chính xác vị trí), đánh giá độ chính xác động và xem xét độ chính xác định vị lại. Chỉ bằng cách này, trung tâm gia công mới có thể đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác gia công trong quá trình sản xuất và tạo ra các chi tiết cơ khí chất lượng cao.