Slide Các biện pháp nâng cao độ chính xác trong hệ thống đo máy CNC

Bài tập: Cơ sở máy CNC
Mã lớp 132789
GV: ThS. Bùi Duy Thịnh


Nhóm
Nhóm sinh
sinh viên
viên thực
thực hiện:
hiện: Nhóm
Nhóm 3
3

1. Hồng Xn Anh

20194891

2. Nguyễn Đức Hải

20194997

3. Đặng Việt Hưng

20195039

4. Đỗ Quang Huy

20195046

5. Đặng Hải Long

20195074

6. Nguyễn Vũ Hoàng Long

20195081

7. Nguyễn Văn Nam (C)

20195115

8. Trần Đức Nguyên

20195122

9. Vũ Văn Thực

20195193

10. Bùi Duy Tân

20195166

11. Nguyễn Văn Tuyên

20195228
3

Phương pháp đo truyền thống

1

Nghiên cứu hệ thống đo lường trên máy của máy công cụ CNC dựa trên

2

công nghệ không dây

3
4

Nghiên cứu về hệ thống đo sử dụng công nghệ laser giảm sai số hình học.

Hệ thống đo áp dụng công nghệ laser (Measuringsystem DMGMORI Japan).

4


1. Phương pháp đo truyền thống
1.1. Máy đo tọa độ (CMM)

•

Máy đo tọa độ (CMM) là một thiết bị đo hình học của các đối tượng vật lý
bằng cách cảm nhận các điểm rời rạc trên bề mặt của đối tượng bằng một
đầu dò. Nhiều loại đầu dò khác nhau được sử dụng trong CMM, bao gồm cơ
học, quang học, laser và ánh sáng trắng. Tùy thuộc vào máy, vị trí đầu dị
có thể được điều khiển bằng tay bởi người vận hành hoặc có thể được điều

khiển bằng máy tính.

•

CMM thường chỉ định vị trí của một đầu dị về độ dịch chuyển của nó so với
vị trí tham chiếu trong hệ tọa độ Descartes ba chiều (tức là với các trục
XYZ). Ngồi việc di chuyển đầu dị dọc theo các trục X, Y và Z, nhiều máy
còn cho phép kiểm sốt góc của đầu dị để cho phép đo các bề mặt không
thể tiếp cận được.

5


1. Phương pháp đo truyền thống
1.1. Máy đo tọa độ (CMM)
Độ chính xác

•

Độ chính xác của máy đo tọa độ thường được đưa ra dưới dạng hệ số không đảm bảo đo dưới
dạng hàm trên khoảng cách.

•

Đối với CMM sử dụng đầu dò cảm ứng, điều này liên quan đến độ lặp lại của đầu dị và độ
chính xác của thang đo tuyến tính.

•

Khả năng lặp lại của đầu dị điển hình có thể dẫn đến các phép đo trong phạm vi 0,001mm

hoặc 0,00005 inch (nửa phần nghìn) trên tồn bộ khối lượng đo. Đối với máy 3 và 5 trục, các
đầu dò được hiệu chuẩn thường xuyên bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn có thể theo dõi và
chuyển động của máy được xác minh bằng cách sử dụng đồng hồ đo để đảm bảo độ chính xác.

6


1. Phương pháp đo truyền thống
1.1. Máy đo tọa độ (CMM)
Ngun nhân sai số:

•
•

Độ lặp lại kém của máy cơng cụ CNC;
Máy công cụ CNC sẽ tạo ra rung động rõ ràng khi được đo bằng
đầu dị của máy cơng cụ;

•

Khi đo bằng đầu dị, độ lệch vị trí của máy cơng cụ CNC là do
chuyển động;

•

Các thiết lập cơng cụ máy CNC có lỗi ảnh hưởng đến kết quả đo,
chẳng hạn như bộ thu của máy công cụ CNC.

7

1. Phương pháp đo truyền thống
1.2. Air Gage

•

Nguyên tắc của Air Gage là phun khơng khí ra khỏi một vịi
phun đã được hiệu chỉnh, sau đó ghi lại tốc độ mà khơng khí
quay trở lại nhiều vịi cảm biến. Kích thước của vật thể được đo
bằng cách đọc luồng không khí giữa vật thể đo và dụng cụ đo.

•
•

Có thể đo đường kính từ 0,8mm đến 130mm hoặc hơn
Có khả năng đo dung sai cơ học từ 1µm đến 100µm hoặc hơn

8


1. Phương pháp đo truyền thống
1.3. Go / No-Go Gauge

•

Cơng cụ đo Go / No-Go là một công cụ kiểm tra được sử dụng để kiểm
tra xem phơi liệu có nằm trong phạm vi dung sai cụ thể để thông qua
kiểm tra go / no-go hay không. Phôi gia công phải đạt yêu cầu này (go)
và không đạt yêu cầu khác (no go).

•

là một phần khơng thể thiếu của quy trình chất lượng được sử dụng
trong ngành sản xuất để đảm bảo khả năng thay thế cho các bộ phận
giữa các quy trình hoặc thậm chí giữa các nhà sản xuất khác nhau. Nó
khơng trả về kích thước hoặc phép đo thực tế theo nghĩa thơng thường,
mà thay vào đó trả về trạng thái có thể chấp nhận được (bộ phận nằm
trong dung sai và có thể được sử dụng) hoặc không thể chấp nhận (bộ
phận phải bị loại bỏ).

9


2. Nghiên cứu hệ thống đo lường trên máy của máy công cụ CNC dựa trên công nghệ không dây

Đặt vấn đề

•

Hệ thống đo lường trên máy của máy cơng cụ CNC truyền thống có những hạn chế nhất định, khó đáp ứng
được yêu cầu sản xuất của doanh nghiệp trong thời kỳ mới, sẽ gây lãng phí tài nguyên và hạn chế về mặt
bằng làm việc, do đó cần phải cải tiến và tối ưu hóa trong thực tế sản xuất.

•

Khi sử dụng hệ thống đo lường trên máy cơng cụ CNC, cần kiểm sốt chặt chẽ chỉ số độ chính xác của phép
đo, có thể giảm sai số đo một cách hiệu quả và ngăn ngừa các mối đe dọa đến chất lượng sản phẩm.

⇒ Việc áp dụng cơng nghệ khơng dây có thể giữ cho hệ thống hoạt động hiệu quả và ổn định, mang lại sự
thuận tiện cho người vận hành, không ảnh hưởng đến quá trình gia cơng của máy cơng cụ CNC, kiểm sốt

kịp thời sai số phơi và nâng cao trình độ cơng nghệ sản xuất, tránh lãng phí nguyên liệu, nâng cao hiệu quả
hiệu quả sản xuất, giúp chất lượng gia công đạt yêu cầu tiêu chuẩn.

10


2. Nghiên cứu hệ thống đo lường trên máy của máy công cụ CNC dựa trên công nghệ không dây

Ưu điểm:

•

Giải quyết những hạn chế của các kết nối có dây cứng truyền thống, giúp cải thiện tính linh hoạt trong vận hành hệ thống.

•

Tích hợp nhiều chức năng có thể được thực hiện, bao gồm xử lý, đo lường và bù trừ, v.v., giúp rút ngắn thời gian làm việc tổng thể, tránh vấn đề máy công cụ CNC nhàn rỗi
cho một thời gian dài.

•

giúp nâng cao hiệu quả sản xuất, quản lý, có thể kiểm sốt tỷ lệ phế phẩm và nâng cao chất lượng sản xuất

11


3. Nghiên cứu về hệ thống đo sử dụng công nghệ laser giảm sai số hình học.

Giới thiệu:

•

Giảm sai số chuyển động hình học (GME) 90%, 78% và 92% bằng cách bù cho các trục X-, Y- và
Z, tương ứng.

•

Tuy nhiên, có hai thách thức chính tồn tại trong việc bù lỗi của máy cơng cụ CNC:
+ đo lường chính xác tất cả các GME
+ thiết lập một mơ hình bù lỗi chính xác

•
•

Đối với máy cơng cụ CNC ba trục, cần đo 21 GME.
Đối với một máy công cụ CNC năm trục có 42 GME.

12


3. Nghiên cứu về hệ thống đo sử dụng công nghệ laser giảm sai số hình học.

Giới thiệu:

13


3. Nghiên cứu về hệ thống đo sử dụng công nghệ laser giảm sai số hình học.

Cấu tạo và nguyên tắc đo:

Hệ thống bao gồm:
Một bộ phận laser ghép sợi quang
Một đầu cảm biến
Một bộ phận mục tiêu
Một bộ phận điều khiển chum tia laser.

14


3. Nghiên cứu về hệ thống đo sử dụng công nghệ laser giảm sai số hình học.

Cấu tạo và nguyên tắc đo:

15


3. Nghiên cứu về hệ thống đo sử dụng công nghệ laser giảm sai số hình học.

Cấu tạo và nguyên tắc đo:
Hai tấm nửa sóng (HWP1 và HWP2) được sử dụng để tránh trộn phân cực trong PMF và PBS1, tương ứng. Tấm nửa sóng (HWP3), bộ
chia chùm phân cực (PBS2) và tấm sóng một phần tư (QWP) được sử dụng để thay đổi hướng phân cực của ánh sáng phản xạ từ BS4
để đảm bảo rằng chùm tia được phản xạ hồn tồn bởi PBS2.
Về mặt lý thuyết, có thể thu được sáu GME của trục Y
như sau:

•
•
•
•

•
•

λ là bước sóng của chùm tia laser; Δφ là lệch pha giữa chùm tham chiếu và đo;
L ′ là sự dịch chuyển danh nghĩa của hướng dẫn tuyến tnh được điều khiển;
ΔYQD1 và ΔZQD1 là những thay đổi đọc của QD1 trong Hướng trục Y và Z, tương ứng;
ΔZQD2 là cách đọc thay đổi QD2 theo hướng trục Z;
ΔYPSD và ΔZPSD là sự thay đổi đọc của PSD theo hướng trục Y và Z, tương ứng;
f là độ dài tiêu cự của ống kính; và h là khoảng cách giữa hai bộ phản xạ ngược trong thành phần cảm biến sáu lỗi.

16


3. Nghiên cứu về hệ thống đo sử dụng công nghệ laser giảm sai số hình học.

Cấu tạo và nguyên tắc đo:

17


3. Nghiên cứu về hệ thống đo sử dụng công nghệ laser giảm sai số hình học.

Sau nhiều quá trình lặp lại thí nghiệm đo:

18


4. Hệ thống đo áp dụng công nghệ laser(Measuringsystem DMGMORI Japan)

Ưu điểm:

•
•
•
•

Dễ dàng đo các chi tiết lớn, hình dạng phức tạp.
Có độ chính xác vơ cùng cao
Thời gian đo nhanh hơn.
Dễ dang vận hành.

Measuringsystem DMGMORI Japan

•

Là một đầu máy đo có thể gắn ngay lên trục của máy cơng cụ nên
không cần di chuyển phôi sang dụng cụ đo chuyên nghiệp khác.

•

Tiếp nhận một lượng lớn dữ liệu mật độ điểm bề mặt chi tiết mỗi giây
và truyền về máy tính

19


4. Hệ thống đo áp dụng công nghệ laser(Measuringsystem DMGMORI Japan)

•
•

Tiếp nhận một lượng lớn dữ liệu mật độ điểm bề mặt chi tiết mỗi giây và truyền về máy tnh
Tốc độ quét: 200 000 (điểm/giây)
Độ sâu của tầm nhìn: 60(mm)
Độ phân giải: 42 μm

=> Cho ra kết quả đo nhanh gấp nhiều lần so với đầu dò truyền thống, nâng cao năng suất

•
•

Thu thập nhanh chóng các bề mặt lớn và phức tạp.

Trong khi đó, đầu dị truyền thống không thể kiểm tra được lượng lớn điểm của chi tiết và
tồn tại sai số cao nếu đầu dò di chuyển càng nhanh

20


4. Hệ thống đo áp dụng công nghệ laser(Measuringsystem DMGMORI Japan)

21


4. Hệ thống đo áp dụng công nghệ laser(Measuringsystem DMGMORI Japan)

•

Từ lượng lớn dữ liệu thu thập được dễ dàng

thống kê, tnh toán so sánh với bản vẽ một cách toàn diện và chi tiết

22


Danh mục tài liệu tham khảo

•
•
•
•

/> /> /> />
23


THANK YOU !

24