nghiên cứu điều chỉnh chương trình động học máy

Đồ án tốt nghiệp
MỞ ĐẦU
Hiện nay ở nước ta, các chi tiết và dụng cụ quang học ngày càng đóng vai trò
quan trọng trong nền kinh tế quốc dân và quốc phòng .
Công nghệ gia công chi tiết quang, trong các nguyên công gia công tinh, mài
nghiền vẫn được coi là phương pháp có hiệu quả nhất cho phép đạt độ chính
xác gia công cao trong khi thiết bị công nghệ ở trình độ thấp hơn.
Vấn đề nâng cao độ chính xác gia công khi tạo hình bề mặt chi tiết quang
bằng phương pháp mài nghiền, là vấn đề luôn được quan tâm. Vấn đề này liên
quan đến nhiều yếu tố công nghệ gia công .
Việc nâng cao độ chính xác tạo hình bề mặt chi tiết quang, theo hướng nghiên
cứu ảnh hưởng động học máy đến độ chính xác tạo hình bề mặt gia công là
một trong những biện pháp hiệu quả cần được nghiên cứu .
Trong phạm vi bản đồ án tốt nghiệp này, nghiên cứu điều chỉnh chương trình
động học máy, nhằm nâng cao độ chính xác tạo hình bề mặt chi tiết quang khi
mài nghiền chi tiết quang trên máy 4MB-250 (CHLB Đức).
Trong quá trình thực hiện mặc dù đã cố gắng nhưng do điều kiện trong khuôn
khổ đồ án tốt nghiệp, không hy vọng giải quyết được đầy đủ những mong
muốn, vì vậy em mong được các thầy cô giáo tận tình hướng dẫn để bản đồ án
này được hoàn thiện hơn.
Đồ án tốt nghiệp
Nhân dịp này cho em gửi lời cám ơn tới thầy giáo hướng dẫn TS. Nguyễn
Trọng Hùng, cùng toàn thể các thầy cô giáo Bộ môn Cơ khí chính xác và
Quang học, Trung tâm Cơ khí Chính xác và Quang học nghiệp vụ - Cục Cơ
khí và Điện tử nghiệp vụ - Bộ Công An đã tạo điều kiện và giúp đỡ em trong
suốt thời gian thực tập và làm thiết kế tốt nghiệp để hoàn thành tốt bản đồ án
này.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội ngày 20 tháng 5 năm 2005
Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MÀI NGHIỀN CHI TIẾT QUANG
1.1. Tạo hình bề mặt chi tiết quang bằng phương pháp nghiền :
Bề mặt chi tiết gia công có dạng :
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
2

Đồ án tốt nghiệp
Mặt phẳng: bề mặt của đĩa dưới và đĩa trên là mặt phẳng.
Mặt cầu: bề mặt của đĩa dưới và đĩa trên là mặt cầu.
Tạo hình bề mặt chi tiết quang bằng phương pháp nghiền có thể được trình
bày như sau:
Bề mặt chi tiết gia công là phẳng: bề mặt dụng cụ là phẳng.
Bề mặt chi tiết gia công là cầu:
Nếu là cầu lồi: bề mặt dụng cụ là cầu lõm.
Nếu là cầu lõm: bề mặt dụng cụ là cầu lồi.
Có thể có hai trường hợp:
Đĩa dưới là dụng cụ, tương ứng đĩa trên là chi tiết gia công.
Đĩa trên là dụng cụ, tương ứng đĩa dưới là chi tiết gia công.
Vật liệu dụng cụ vừa có khả năng mang hạt mài, găm hạt mài lại vừa chịu mài
mòn. Vì vậy vật liệu dụng cụ thường làm bằng gang. Bột mài được cấp liên
tục hoặc gián đoạn vào bề mặt chi tiết gia công và dụng cụ nghiền với các độ
hạt khác nhau tuỳ theo từng nguyên công. Quá trình nghiền được bắt đầu kể
từ lúc truyền cho chi tiết và dụng cụ một chuyển động tương đối, đảm bảo sự
tiếp xúc giữa hai bề mặt chi tiết gia công và dụng cụ và dưới tác dụng của áp
lực.
Máy mài nghiền có nhiều loại, chúng chỉ khác nhau ở phương thức tạo ra
chuyển động tương đối giữa khâu mang phôi gia công và khâu mang dụng cụ
nghiền.
Có thể giới thiệu một số nguyên lý như sau:

Nguyên lý 1 ( Hình 1.1a ):
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
3

Đồ án tốt nghiệp
Theo nguyên lý này, khâu dưới 1 có chuyển động quay tròn với vận tốc ω
5
.
Giữa ω
1
và ω
5
là bộ truyền động biến đổi tốc độ ( Truyền động đai hoặc bánh
răng có tỷ số truyền là một số vô tỷ ). Hệ thống được dẫn động bởi một động
cơ chung, áp lực nghiền được tạo ra nhờ các quả nặng, lò xo, hoặc khí nén.
Nguyên lý này được sử dụng nhiều trong các thiết bị nghiền và đánh bóng của
Liên xô cũ có ký hiệu là III Π và ở một số cơ sở chế tạo chi tiết quang ở nuớc
ta.
Nguyên lý 2 ( Hình 1.1b ):
Khác với nguyên tắc 1, ngoài chuyển động quay tròn của khâu dưới, khâu trên
của nguyên tắc này có chuyển động lắc nhận từ khung 3. Khung 3 có tâm lắc
trùng với tâm chi tiết cần gia công. Lực ép được tạo ra nhờ khí nén hoặc lò xo
nén lắp trên khung 3 nên luôn tác dụng hướng tâm.
Nguyên lý 3 ( Hình 1.1c ):
Nguyên lý này về cơ bản giống nguyên lý 2; khâu trên cũng có chuyển động
quay lắc theo khung 3, lực ép cũng tác dụng hướng tâm. Nhưng ở đây khâu
trên còn có chuyển động quay lệch tâm. Điều này làm cho quỹ đạo chuyển
động tương đối của hai bề mặt nghiền rối hơn và dài hơn (Nâng cao cường độ
gia công). Đây là ưu điểm lớn nhất của nguyên lý này so với các nguyên lý
khác. Nguyên lý này được ứng dụng trong các thiết bị của hãng ESSILOR

(Singapor) và hiện nay đang được sử dụng ở Công ty Cổ phần Kính mắt Cổ
phần Hà nội.
Tạo hình bề mặt chi tiết quang bằng phương pháp nghiền cho phép đạt được
độ chính xác hình dáng hình học của dụng cụ và bề mặt chi tiết gia công dần
dần được nâng cao hơn khi bắt đầu đưa vào gia công. Như vậy quá trình mài
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
4

Đồ án tốt nghiệp
nghiền là quá trình gia công bằng dụng cụ định hình, có quá trình sửa chữa
lẫn nhau giữa bề mặt dụng cụ và chi tiết gia công, nâng cao dần độ chính xác.
Vậy bản chất của quá trình nghiền bề mặt chi tiết quang là gì?
Trên cơ sở đó ta nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ, chủ yếu
là yếu tố động học máy đến độ chính xác tạo hình bề mặt chi tiết quang khi
mài nghiền.
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý mài nghiền chi tiết quang.
1.2. Bản chất cắt gọt khi mài nghiền chi tiết thuỷ tinh quang học :
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
5

Đồ án tốt nghiệp
Phương pháp mài nghiền chi tiết thuỷ tinh quang học là phương pháp gia
công bằng hạt mài tự do, nó được sử dụng khi có các yêu cầu cao về độ chính
xác tạo hình bề mặt chi tiết gia công. Thuỷ tinh trước khi đưa vào mài nghiền
và đánh bóng phải qua các nguyên công gia công sơ bộ ( cưa, khoan ) hoặc
tạo hình bằng phương pháp ép.
Trong đó mài nghiền và đánh bóng được sử dụng nhiều hơn cả. Hai quá trình
này chiếm đến 90% khối lượng của toàn bộ quá trình công nghệ. Mặc dù là
phương pháp cổ điển nhưng mài nghiền vẫn là phương pháp cơ bản, thậm chí
trong nhiều trường hợp là phương pháp duy nhất cho phép đạt độ chính xác

cao hơn nhiều so với các phương pháp khác. Ví dụ, nhám bề mặt đạt được khi
gia công bằng hạt mài tự do theo các phương pháp khác nhau và bằng các cỡ
hạt mài khác nhau như sau:
Khi ép có thể đạt được: R
z
= (360 ÷ 160) µm
Khi nghiền tinh bằng hạt mài M14 ÷ M10 có thể đạt được: R
z
= (0,63 ÷ 0,32)
µm
Khi nghiền tinh bằng hạt mài M5 ÷ M3 có thể đạt được: R
z
= (0,04 ÷ 0,02)
µm
Sai số hình dáng hình học có thể đạt tới 0,1 ÷ 0,3 µm [ 9 ], độ chính xác có
thể đạt cấp 6 hoặc cấp 7. Trong phạm vi đồ án này nghiên cứu quá trình
nghiền tinh, vì đây là nguyên công cuối trước khi chuyển sang đánh bóng và
có tính chất quyết định đến chất lượng của sản phẩm.
1.2.1. Cắt gọt bằng hạt mài tự do khi mài nghiền
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
6

Đồ án tốt nghiệp
Có nhiều công trình nghiên cứu về bản chất của quá trình mài nghiền thuỷ
tinh của các nước trên thế giới như CHLB Đức, Anh, Liên xô cũ... Kết quả
của các công trình nghiên cứu đều có nhiều điểm giống nhau.
Hình 1.2: Thí nghiệm ép bi lên bề mặt thuỷ tinh.
Bằng thí nghiệm ép bi cầu trên bề mặt thuỷ tinh người ta đã chứng minh rằng,
nguồn gốc tạo thành các bề mặt gia công là lưới các vết nứt hình nón trên bề
mặt dưới tác dụng của lực mài thông qua các hạt mài (hình 1.2). Sau đó các

vết nứt làm tách khỏi bề mặt một lớp thuỷ tinh, hình thành các lớp nổi có
chiều sâu h nhỏ hơn 2-3 lần chiều sâu vết nứt F và ban đầu chỉ có 5-10% số
hạt mài làm việc
Vì kích thước hạt mài không đều nhau nên áp lực lúc đầu chỉ được truyền qua
những hạt mài có kích thước lớn. Số hạt mài còn lại sẽ lần lượt tham gia khi
có kích thước hoặc vị trí thích hợp. Dưới tác dụng của lực mài, các hạt mài sẽ
tạo ra các vết nứt hình nón với góc α = 150
o
÷ 153
o
. Do có chuyển động
tương đối giữa đầu mài và chi tiết, các hạt mài lăn đảo giữa bề mặt dụng cụ và
chi tiết làm tác dụng của dụng cụ mang đặc trưng va đập, rung động. Sự va
rung của hạt mài vào bề mặt thủy tinh làm thủy tinh bị tách thành các mảnh
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
7

Đồ án tốt nghiệp
nhỏ tạo nên các bề mặt mài. Mặc dù có hiện tượng hạt mài găm vào dụng cụ
cào xước bề mặt như một lưỡi cắt nhưng quá trình tạo nên bề mặt mài về cơ
bản vẫn là do các vết nứt.
Góc ở đỉnh của các vết nứt không phụ thuộc vào kích thước hạt mài mà phụ
thuộc vào thành phần hoá học và các tính chất cơ học của các loại thủy tinh.
Chiều sâu lớp nổi h và chiều sâu vết nứt m có quan hệ với đường kính hạt
theo biểu thức :
h = k
1
d (1.1)
m = k
2

d (1.2)
Trong đó:
d - Đường kính hạt lớn nhất thuộc pha cơ bản của hạt mài;
k
1
, k
2
- Hệ số phụ thuộc tính chất bột mài;
Hình 1.3. Sơ đồ phá hủy bề mặt thủy tinh bằng hạt mài tự do.
Sơ đồ quá trình phá hủy trình bày trên hình ( 1. 3 ). Theo đó, lực va đập R
hướng theo đường nối các đỉnh hạt mài là lực gây ra sự phá vỡ thủy tinh, làm
biến dạng dụng cụ và nghiền vỡ hạt. Lực R là tác nhân chính gây ra các vết
nứt hình nón phân bố theo các góc từ 90
o
÷ 150
o
. Chiều cao lớp nổi h chiếm
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
8

Đồ án tốt nghiệp
từ 1/3 ÷ 1/4 kích thước hạt. Dưới lớp nổi là lớp nứt có chiều sâu m = (2 ÷ 4)
h.
Khi giảm kích thước hạt, chiều sâu lớp nổi và lớp nứt cũng giảm. Các đỉnh
nhấp nhô sẽ bị là phẳng dần khi dùng bột mịn dần.
Lực R được phân tích thành 2 thành phần:
Lực N có phương vuông góc với véc tơ vận tốc v, nhằm đảm bảo tiếp
xúc giữa dụng cụ và chi tiết, đồng thời gây biến dạng đàn hồi bề mặt.
Lực F hướng tiếp tuyến với bề mặt gia công gây mòn dụng cụ và tạo
thành ngẫu lực làm lăn đảo hạt mài.

1.2.2. Cắt gọt bằng hạt mài liên kết
Hạt liên kết là hạt mài bị găm trên bề mặt dụng cụ. Tác động của một hạt liên
kết vào bề mặt thủy tinh giống như tác động của lưỡi cắt vào bề mặt kim loại
dòn.
Khi dụng cụ chuyển động tương đối so với thủy tinh sẽ tạo ra lực cắt R tác
dụng lên các hạt liên kết, gây nên các vết xước trên bề mặt thủy tinh, làm bề
mặt bị nứt vỡ thành những mảnh nhỏ. Thành phần lực tiếp tuyến F
tt
của lực R
hướng một góc 180
o
với véc tơ vận tốc tương đối V
tđ

làm

tách các mảnh thủy
tinh ra khỏi bề mặt (hình 1.4).
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
9

Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.4. Sơ đồ cắt gọt thủy tinh bằng hạt mài liên kết.
Thành phần lực F
a
tác động lên thuỷ tinh, gây ra các vết nứt hình côn và phá
hủy bề mặt như hạt mài tự do là chủ yếu, đồng thời làm hạt mài găm vào bề
mặt dụng cụ.
Hạt liên kết mòn dần theo thời gian, lực cắt đặt vào đó tăng lên làm chúng
bong ra khỏi liên kết, lúc đó sẽ xuất hiện các hạt găm mới.

Trong quá trình gia công, nếu dụng cụ nghiền có tính chất găm hạt thì có thể
xảy ra đồng thời hai quá trình cắt gọt: bằng hạt tự do và bằng hạt liên kết. Mặt
khác ta cũng thấy rằng bề mặt của dụng cụ cũng bị hai loại hạt kể trên làm
mòn đi.
1.3. Ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ cơ bản đến năng suất và
chất lượng mài nghiền chi tiết quang
Quá trình tạo hình bề mặt chi tiết quang bằng phương pháp nghiền chịu tác
động của nhiều yếu tố công nghệ. Trong đó có một số yếu tố công nghệ cơ
bản ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng mài nghiền chi tiết quang như: áp
lực, vận tốc chuyển động tương đối giữa các bề mặt tham gia nghiền, hạt mài(
kích thước, tính chất, nồng độ,... ).
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
10

Đồ án tốt nghiệp
Dưới đây xét ảnh hưởng của các yếu tố đó đến chất lượng và năng suất mài
nghiền:
1.3.1. Ảnh hưởng của áp lực và vận tốc
Để xác định cường độ gia công, người ta đã xác định thể tích lượng thủy tinh
bị tách khỏi bề mặt phôi tỷ lệ với công cơ học:
q = K.A (1.3)
Trong đó:
q- Thể tích lượng thủy tinh bị tách khỏi phôi;
K- Hệ số công nghệ, thể hiện bằng thể tích riêng của lượng thủy tinh
tách ra khỏi phôi trong một đơn vị công A có tính đến các yếu tố công nghệ;
A- Công cơ học sinh ra để tách lượng thủy tinh đó.
Ta có:
A = F.V.n.t (1.4)
Với :
F- Giá trị trung bình của véc tơ lực tác dụng của khâu trên với khâu

dưới trong một chu kỳ t;
V- Giá trị trung bình của véc tơ vận tốc tương đối của chuyển động
khâu trên so với khâu dưới trong một chu kỳ t;
n- Số chu kỳ gia công;
t- Thời gian một hành trình lắc của khâu trên: t = 2π/ω
1

ω
1
- Tần số quay của trục tay quay.
Từ đó có thể thấy rằng công cơ học trên một đơn vị diện tích là:
A
s
=
A
S
=
F
S
.V.n.t = P.V.n.t (1.5)
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
11

Đồ án tốt nghiệp
Nếu có hiện tượng sai lệch bán kính sau một lần gia công, thì có thể điều
chỉnh cho tích số P.V lớn ở vùng biên để giảm bán kính hoặc lớn ở vùng đỉnh
để tăng bán kính sản phẩm.
Việc phấn đấu để tích số P.V = const sẽ phát huy được hiệu quả khi bề mặt
phôi và dụng cụ đã hoàn toàn tiếp xúc nhau. Lúc này việc bảo đảm cho tích
P.V = const sẽ làm lượng mài mòn trên bề mặt gia công là như nhau và vì vậy

duy trì được bán kính đã đạt được của phôi.
Ngoài ra, người ta còn đưa ra khái niệm về hệ số phủ. Bản chất của hệ số phủ
là thể hiện khả năng đối tiếp của bề mặt dụng cụ so với bề mặt phôi trong thời
gian gia công. Những vùng bề mặt không được phủ thì không thể xảy ra mài
mòn.
Như vậy, có thể thấy rằng quá trình gia công phải thoả mãn cả ba điều kiện
công nghệ, liên quan chặt chẽ với nhau:
Có áp lực giữa hai bề mặt gia công;
Có chuyển động tương đối giữa chúng;
Có đối tiếp giữa hai bề mặt.
1.3.2. Ảnh hưởng của chuyển động tương đối giữa phôi và dụng cụ
Đối với bất kỳ một thiết bị gia công nào, việc nghiên cứu quy luật chuyển
động tương đối giữa dụng cụ và phôi đều rất cần thiết. Nó cho phép hiểu rõ
tính chất, phạm vi phủ giữa hai bề mặt tham gia gia công.
Để giải quyết vấn đề này, người ta thường lập những bài toán xác định quỹ
đạo chuyển động tương đối của một điểm đặc trưng trên bề mặt phôi so với bề
mặt dụng cụ thông qua quan hệ giữa các thông số động học của máy.
Vấn đề đặt ra là tìm cơ cấu dẫn động sao cho đạt được các yêu cầu sau:
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
12

Đồ án tốt nghiệp
Vận tốc chuyển động tương đối ở các điểm trên bề mặt phôi so với
dụng cụ có giá trị như nhau.
Quỹ đạo chuyển động tương đối nhanh chóng trải đều trên khắp bề mặt
gia công.
Dạng quỹ đạo chuyển động tương đối giữa phôi và dụng cụ: phức tạp
và không trùng lặp.
Các nghiên cứu với mục đích trên được trình bày trong các tài liệu.
1.3.3. Ảnh hưởng của hạt mài

Khi mài nghiền thủy tinh, hạt mài đóng vai trò như các lưỡi cắt. Để có thể cắt
gọt bề mặt thủy tinh, người ta thường dùng các loại hạt có độ cứng cao như
hạt cô ranh đôn (Al
2
O
3
), các bít silic (SiC), các bít Bo (B
4
C), cát thạch anh
(SiO
2
), enbo, kim cương tự nhiên hoặc nhân tạo,...
Hạt mài sử dụng trong mài nghiền thủy tinh thường ở dạng hỗn hợp với chất
lỏng được gọi là huyền phù. Chất lỏng dùng khi mài nghiền thủy tinh là nước.
Vì khi dùng các chất lỏng có độ nhớt cao hơn sẽ cản trở chuyển động của hạt
mài, làm giảm năng suất mài. Người ta đã xác định rằng thừa hoặc thiếu chất
lỏng đều gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng bề mặt gia công. Nếu thừa chất
lỏng, số lượng hạt mài giảm, làm tăng áp lực lên mỗi hạt mài, hạn chế chuyển
động của nó, làm cào xước bề mặt thủy tinh. Nếu thiếu chất lỏng số lượng hạt
mài tăng, các hạt mài chèn ép lên nhau, chuyển động tự do của chúng cũng bị
hạn chế và vì thế cũng gây xước bề mặt chi tiết gia công.
Chất lỏng đóng vai trò quan trọng trong quá trình gia công thủy tinh. Chất
lỏng không những có tác dụng bôi trơn, giảm ma sát, phân phối hạt mài, giảm
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
13

Đồ án tốt nghiệp
nhiệt độ, mà còn đào sâu các vết nứt, đẩy nhanh việc tách các mảnh thủy tinh
ra khỏi bề mặt gia công.
Đã có một số nghiên cứu về ảnh hưởng của tỷ lệ giữa khối lượng hạt mài và

khối lượng hỗn hợp đến chất lượng và năng suất mài nghiền. Tỷ lệ này được
gọi là nồng độ huyền phù và được xác định theo biểu thức:
τ =
T
T H
+
.100% =
1
1+
H
T
.100% (1.6)
Trong đó:
τ - Nồng độ huyền phù;
T - Khối lượng bột mài; (G)
H - Khối lượng nước; (G)
Khoảng tối ưu của tỷ lệ giữa nước và bột là H:T = 3÷6. Với tỷ lệ này, cường
độ gia công thủy tinh là lớn nhất (hình 1.5). Tỷ lệ này thay đổi khi dùng các
kích thước hạt khác nhau:
Với kích thước hạt từ 20 ÷ 50µm thì H : T = 4 ÷ 10;
Với kích thước hạt từ 20 ÷ 14µm và nhỏ hơn thì H : T = 3 ÷ 5.
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
14

Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.5. Quan hệ giữa tỷ số H:T và cường độ gia công.
Kích thước hạt mài cũng có ảnh hưởng lớn đến chất lượng và năng suất gia
công. Điều dễ nhận thấy là độ hạt càng lớn thì lượng mài mòn thủy tinh càng
nhiều, nhưng chất lượng bề mặt càng kém đi.
Như đã trình bày, do kích thước của một loại hạt mài không hoàn toàn bằng

nhau, nên lúc đầu áp lực từ dụng cụ chỉ truyền qua những hạt có kích thước
lớn. Đó chính là những nơi có sự tiếp xúc giữa dụng cụ và phôi thông qua hạt
mài. Nếu trong một loại hạt mài các kích thước lớn hơn gấp 4 lần kích thước
hạt cơ bản chiếm nhiều hơn 5% thì chúng sẽ gây xước bề mặt, nếu ít hơn 5%
thì chúng sẽ nhanh chóng bị nghiền vỡ. Sự tiếp xúc lúc này sẽ xảy ra ở những
điểm nhô cao nhất trên mỗi bề mặt.
1.4. Phương pháp kiểm tra chất lượng bề mặt phẳng chi tiết quang khi mài
nghiền
Để đảm bảo độ chính xác gia công cần phải kiểm tra chất lượng bề mặt phẳng chi tiết
quang khi mài nghiền.
Việc kiểm tra chất lượng bề mặt phẳng chi tiết quang bao gồm các nguyên công sau:
Kiểm tra sai lệch về độ thẳng trong mặt phẳng chi tiết quang.
Kiểm tra sai lệch về độ phẳng bề mặt chi tiết quang.
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
15

Đồ án tốt nghiệp
1.4.1. Kiểm tra sai lệch về độ thẳng trong mặt phẳng chi tiết quang
a/ Đo sai lệch về độ thẳng dùng gá đo
Định nghĩa: Sai lệch về độ thẳng trong mặt phẳng là khoảng cách lớn nhất ∆ từ các
điểm của prôfin thực tới đường thẳng áp trong giới hạn của phần chuẩn (hình 1.6, a).
Phương pháp đo:
Để đo được sai lệch về độ thẳng, phải dịch chuyển chuyển đổi đo theo phương của
đường áp. Chuyển vị của đầu đo dịch chuyển theo phương pháp tuyến của đường áp.
Trong kỹ thuật, gọi phương của đường áp là phương “0”, đường thẳng đi qua hai
điểm chuẩn đo song song với nó được gọi là đường “0”. Người ta lấy đường “0” làm
đường chuẩn hay đường trượt để đo sai lệch về độ thẳng.
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
16

Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.6, a: Định nghĩa sai lệch về
độ thẳng.
Hình 1.6, b: Phương pháp đo
sai lệch về độ thẳng.
Sai lệch chỉ thị lớn nhất của đầu đo theo phương trượt chuẩn cho ta sai lệch về độ thẳng.
Với các chi tiết không lớn lắm, người ta gá nó lên bàn có thể điều chỉnh được. Với chiều
dài chuẩn kiểm tra là AB, người ta điều chỉnh sao cho AB song song với phương trượt
chuẩn ĐC là phương trượt của băng máy đo có mang chuyển đổi như hình (1.6, b).
Trong đó phương trượt chuẩn ĐC sử dụng sống trượt của máy đo ểẩè-21 đảm bảo độ
chính xác dịch chuyển, chi tiết đo được gá trên đồ gá đặt trên bàn máy.
Việc đọc số dịch chuyển dài trên bề mặt mẫu dùng thước đo độ dài hiện số của Hãng
MITUTOYO ( Nhật Bản ).
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
17
Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.7: Gá chi tiết đo có thước thước không lớn lắm.
b/ Đo sai lệch về độ thẳng bằng khe sáng giữa thước và chi tiết
Việc kiểm tra sai lệch về độ thẳng được thực hiện nhờ khe sáng giữa thước thuỷ tinh
hoặc kim loại và bề mặt chi tiết kiểm tra (hình 1.8). Khi bề mặt chi tiết kiểm tra không
thẳng (cầu), bán kính cong của nó được xác định theo công thức:
l
R
8
2
∆
=
Trong đó:
∆
- Chiều cao khe sáng.

l
- Chiều dài khe sáng giữa bề mặt thước và chi tiết kiểm tra.
Phương pháp này được sử dụng trong sản xuất, vì nó đơn giản và thuận tiện, cho phép
định tính được sự phân bố lượng dư gia công trên các vùng của bề mặt chi tiết.
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
18
Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.8: Kiểm tra sai lệch về độ thẳng bằng khe sáng.
1.4.2. Kiểm tra sai lệch về độ phẳng bề mặt chi tiết quang
a/ Khái niệm về đo sai lệch về độ phẳng
Định nghĩa: Sai lệch về độ phẳng là khoảng cách lớn nhất ∆ từ các điểm của bề mặt thực
đến bề mặt phẳng áp trong giới hạn của phần chuẩn (hình 1.9).
Hình 1.9: Khái niệm sai lệch về độ phẳng.
Để đo sai lệch về độ phẳng người ta phải dịch chuyển chuyển đổi đo theo mặt phẳng
chuẩn song song với mặt áp. Chuyển vị của đầu đo dịch chuyển theo phương pháp tuyến
với mặt áp .
Để loại trừ ảnh hưởng của các yếu tố khác trong chi tiết, chi tiết cần đặt trên bàn điều
chỉnh được. Khi đo, cần điều chỉnh chi tiết sao cho mặt phẳng “0” song song với mặt
phẳng chuẩn. Mặt phẳng “0” có thể được tạo thành bởi 3 hoặc 4 điểm cách xa nhau nhất
trên bề mặt thực. Trước khi đo, cần chỉnh chi tiết sao cho chỉ thị của dụng cụ đo sau khi
rà theo mặt chuẩn MC sẽ có chỉ số đo tại 3 hay 4 điểm trên bằng nhau để mặt phẳng “0”
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
19
Đồ án tốt nghiệp
song song với mặt phẳng chuẩn MC. Hình (1.10) mô tả nguyên tắc đo sai lệch về độ
phẳng.
Khi chi tiết có bề mặt không quy luật, độ chính xác của phép đo phụ thuộc vào số điểm
đo.
Khi bề mặt chi tiết có vết gia công theo qui luật, số điểm đo có thể giảm đi. Thông
thường việc đo được đi theo từng tuyến như hình (1.10). Trong mỗi tuyến rà sẽ có chỉ thị

x
max
- x
min
.
Kết quả đo sai lệch về độ phẳng sẽ được tính là:
EFE = max x
imax
- min x
kmin
Trong đó:
i, k - Tên tuyến rà.
Hình1.10: Nguyên tắc đo sai lệch về độ phẳng.
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
20
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 2
NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC MÁY
MÀI NGHIỀN TẠO HÌNH BỀ MẶT CHI TIẾT QUANG
1. Xây dựng mô hình động học cơ cấu máy mài nghiền chi tiết quang 4MB-
250
1.1. Sơ đồ nguyên lý máy mài nghiền chi tiết quang 4MB-250
Để nghiên cứu ảnh hưởng của động học máy đến quá trình tạo hình bề mặt chi
tiết quang, sử dụng máy mài nghiền chi tiết quang 4MB-250 của Trung tâm kỹ
thuật Cơ khí Chính xác và Quang học nghiệp vụ - Cục Cơ khí và Điện tử - Bộ
Công an.
Máy mài nghiền chi tiết quang 4MB-250 ( hình 2-1 ) có sơ đồ nguyên lý làm
việc như sau:
Động cơ 1 làm nhiệm vụ dẫn chuyển động cho các cơ cấu làm việc. Chuyển
động từ trục của động cơ có lắp puli đai truyền cho hai bộ truyền đai 2, qua bộ

truyền đĩa ma sát 3 chuyển động quay được truyền cho trục tay quay 5, qua bộ
truyền đai chuyển động được truyền cho trục của đĩa mài 9.
Cơ cấu khâu trên của máy là cơ cấu mài nghiền chi tiết quang của máy 4MB-
250. Về mặt cơ học, đây là một mô hình cơ hệ có ba bậc tự do.
Cơ cấu khâu trên gồm có:
 Tay quay 7
 Thanh truyền 8
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
21
Đồ án tốt nghiệp
 Cần lắc 6
 Đĩa gá chi tiết quang 5
 Đĩa mài nghiền 4
Ở giữa bề mặt của đĩa gá chi tiết gia công và đĩa mài nghiền, có một lớp huyền
phù mài.
Việc nghiên cứu ảnh hưởng của động học máy đến quá trình tạo hình bề mặt chi
tiết quang, được tiến hành dựa vào việc nghiên cứu động học cơ cấu khâu trên
của máy mài nghiền 4MB-250.
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý máy mài nghiền chi tiết quang 4MB-250.
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
10
1
2
p
8
9
3
4
5
6

7
22
Đồ án tốt nghiệp
1. Động cơ 6. Cần lắc
2. Bộ truyền đai 7. Tay quay
3. Bộ truyền đai 8. Thanh truyền
4. Đĩa mài nghiền 9. Bộ truyền bánh ma sát
5. Đĩa gá chi tiết 10. Lò xo tạo áp lực
1.2. Giới thiệu cơ cấu máy mài nghiền 4MB-250
Máy mài nghiền chi tiết quang 4MB-250, có thể mài nghiền các chi tiết quang có
bề mặt cầu và bề mặt phẳng.
Xét cơ cấu khâu trên của máy, để tăng khả năng tự lựa các bề mặt chi tiết và đĩa
mài khi nghiền, ở cơ cấu khâu trên có khớp tự lựa, nhờ khớp bản lề lắp trên cần
lắc số 7 ( hình 2.1 ).
Qua khảo sát thực tế ta có sơ đồ cơ cấu máy mài nghiền 4MB-250, với các kích
thước cơ cấu như sau:
R
2
3
4
5
1
L
L
2
L
1
6
5
4

5
4
03
05
y
x
0
3
0
5
1
3
L
L
2
3
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
23
ω ω
Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.2: Sơ đồ cơ cấu cụm trên của máy mài nghiền 4MB-250.
a = 10 mm b = -330 mm x
O3
= 260 mm y
O3
= 165 mm
x
O5
= 125 mm y
o5

= 465 mm l
1
= 0 ÷55 mm l
2
= 160 mm
l
3
= 300 mm l
4
= 290 mm l
5
= l
3
/ 2 mm r = 50 mm
R = 75 mm
Số liệu kích thước của các bánh đai trên trục tay quay và trục đĩa mài:
Qua việc lấy số liệu trên máy ta có kích thước đường kính của các bánh đai trên
trục tay quay và trục đĩa mài như sau ( hình 2-3 ):
Hình 2.3: Các kích thước của bánh đai trên trục tay quay và trục đĩa mài.
Sau khi đo các kích thước của các bánh đai trên các trục tay quay và trục đĩa mài
của máy mài nghiền 4MB - 250, ta có các số liệu như sau:
Kích thước của bánh đai trên trục tay quay:
 Đường kính puli
)1(
1
D
= 200,2 mm
 Đường kính puli
)2(
1

D
= 160,3 mm
 Đường kính puli
)3(
1
D
= 100,6mm
Kích thước của bánh đai trên trục đĩa mài:
 Đường kính puli
)1(
5
D
= 100,6 mm
 Đường kính puli
)1(
5
D
= 153,3 mm
 Đường kính puli
)1(
5
D
= 200,2 mm
Xác định tỷ số truyền của puli trục tay quay và puli trục đĩa mài:
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
24
Đồ án tốt nghiệp
Từ kích thước của puli trục tay quay và puli trục đĩa mài ta xác định được tỷ số
truyền của các trục tay quay và trục đĩa mài như sau:

87804878,1
6,100
2,200
ω
ω
)1(
5
)1(
1
)1(
5
)1(
1
)1(
1
)1(
5
)1(
51
=====
D
D
R
R
K


95633187,0
3,160
3,153

ω
ω
)2(
5
)2(
1
)2(
5
)2(
1
)2(
1
)2(
5
)2(
51
=====
D
D
R
R
K


4975272,0
2,202
6,100
ω
ω
)3(

5
)3(
1
)3(
5
)3(
1
)3(
1
)3(
5
)3(
51
=====
D
D
R
R
K
Trong đó:
ω
1
: vận tốc góc của trục tay quay.
R
1
: bán kính puli của trục tay quay.
D
1
: đường kính puli của trục tay quay.
ω

5
: vận tốc góc của trục đĩa mài.
R
5
: bán kính puli của trục đĩa mài.
D
5
: đường kính puli của trục tay quay.
1.3. Mô hình động học cơ cấu máy mài nghiền chi tiết quang 4MB-250
Từ các khảo sát trên máy và giả thiết nghiên cứu như trên ta có mô hình bài toán
nghiên cứu động học máy mài nghiền chi tiết quang như sau ( h.2.4)
Trong đó:
Oxy là hệ quy chiếu cố định.
O
4
x
4
y
4
có O
4
x
4
// Ox, O
4
y
4
// Oy.
O
5

x
5
y
5
có O
5
x
5
// Ox, O
5
y
5
//Oy.
O
4
ξ
4
η
4
gắn liền vào vật 4.
O
5
ξ
5
η
5
gắn liền vào vật 5.
Lớp Cơ tin Kỹ thuật – Khoa Cơ khí
25