Xác định quy luật phân bố của độ chính xác gia công trên máy tiện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN VIỆT HƯNG

XÁC ĐỊNH QUY LUẬT PHÂN BỐ CỦA ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG
TRÊN MÁY TIỆN

CHUN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT CƠ KHÍ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
GS. TS TRẦN VĂN ĐỊCH

Hà Nội – Năm 2017


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn : Nguyễn Việt Hưng
Đề tài luận văn: Xác định quy luật phân bố của độ chính xác gia cơng
trên máy tiện
Chun ngành: Kỹ thuật cơ khí
Mã số SV: CB150203
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận
tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 26

tháng 10 năm 2017 với các nội dung sau:
- Sửa lỗi sai chính tả
- Vẽ lại các hình vẽ minh họa bị mờ
- Loại bỏ các ví dụ minh họa khơng liên quan đến máy Tiện
+ Hình 1.1 trang 16
+ Hình 1.14, Hình 1.15 trang 30
- Bổ sung điều kiện thực nghiệm của chương 4
+ Bậc thợ cắt thử chi tiết
+ Cấp chính xác của máy Tiện
- Trình bày lại một số nội dung của chương 4 được chi tiết hơn
- Điều chỉnh lại đường cong lý thuyết của quy luật phân bố (Chương 4)
- Điều chỉnh một số nội dung của phần kết luận chung và kiến nghị
Ngày 05 tháng 11 năm 2017
Giáo viên hướng dẫn

Tác giả luận văn

GS.TS. Trần Văn Địch

Nguyễn Việt Hưng
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS.TS. Nguyễn Huy Ninh


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Tất cả kết quả
nghiên cứu, số liệu đƣa ra trong luận văn là kết quả của quá trình thu thập từ thực
nghiệm. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chƣa
từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày 28 tháng 09 năm 2017
Học viên

Nguyễn Việt Hƣng

1


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................. 4
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................... 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ............................................................... 7
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 10
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG CƠ ..................... 13
1.1. Khái niệm và định nghĩa: ................................................................................... 13
1.2. Các phƣơng pháp đạt độ chính xác gia công trên máy: .................................... 14
1.2.1. Phƣơng pháp cắt thử từng kích thƣớc riêng biệt: ............................................ 14
1.2.2. Phƣơng pháp tự động đạt kích thƣớc: ............................................................. 15
1.3. Các nguyên nhân sinh ra sai số gia công: .......................................................... 16
1.3.1. Ảnh hƣởng do biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ: ............................ 17
1.3.2. Ảnh hƣởng do độ chính xác và tình trạng mòn của máy, đồ gá và dao cắt: ... 26
1.3.3. Ảnh hƣởng do biến dạng nhiệt của máy, dao và chi tiết: ................................ 30
1.3.4. Sai số do rung động phát sinh ra trong quá trình cắt: ..................................... 31
1.3.5. Sai số do chọn chuẩn và gá đặt chi tiết gia công gây ra: ................................ 32
1.3.6. Sai số do phƣơng pháp đo và dụng cụ đo gây ra: ........................................... 32
1.4. Các phƣơng pháp xác định độ chính xác gia cơng: ........................................... 32
1.4.1. Phƣơng pháp thống kê kinh nghiệm: .............................................................. 32
1.4.2. Phƣơng pháp xác suất thống kê: ..................................................................... 33
1.4.3. Phƣơng pháp tính tốn phân tích: (dùng trong nghiên cứu) ........................... 37

1.5. Điều chỉnh máy: ................................................................................................. 39
1.5.1. Điều chỉnh tĩnh: ............................................................................................... 40
1.5.2. Điều chỉnh theo chi tiết cắt thử nhờ Calip thợ: ............................................... 41
1.5.3. Điều chỉnh theo chi tiết cắt thử nhờ dụng cụ đo vạn năng:............................. 42
* Kết luận. ................................................................................................................. 44
CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC QUY LUẬT PHÂN BỐ ..................................... 45
CỦA ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CÔNG ........................................................................ 45

2


2.1. Quy luật phân bố chuẩn ( Quy luật Gauss). ....................................................... 45
2.2. Quy luật phân bố chuẩn Logarit: ........................................................................ 51
2.3. Quy luật xác suất đều: ........................................................................................ 52
2.4. Quy luật phân bố hình tam giác: ........................................................................ 54
2.5. Quy luật phân bố lệch tâm: ................................................................................ 55
2.6. Quy luật Môđun hiệu hai thông số: .................................................................... 56
2.7. Tổng hợp các quy luật: ....................................................................................... 59
* Kết luận. ................................................................................................................. 61
CHƢƠNG 3: XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CÁC QUY LUẬT PHÂN BỐ
CỦA ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG ........................................................................ 62
3.1. Xác định đặc tính của quy luật phân bố chuẩn: ................................................. 62
3.2. Xác định đặc tính của quy luật xác suất đều: ..................................................... 68
3.3. Xác định đặc tính của quy luật phân bố lệch tâm: ............................................. 70
3.4.Xác định đặc tính của quy luật phân bố Mơđun hiệu hai thông số: .................... 73
* Kết luận. ................................................................................................................. 77
CHƢƠNG 4: XÁC ĐỊNH QUY LUẬT PHÂN BỐ CỦA ĐỘ CHÍNH XÁC GIA
CƠNG TRÊN MÁY TIỆN........................................................................................ 78
4.1. Mơ hình về điều kiện thí nghiệm: ...................................................................... 78
4.2. Kết quả cắt thử của chi tiết: ................................................................................ 81

4.3. Xử lý số liệu và xây dựng đồ thị của độ chính xác gia cơng: (phân bố theo quy
luật chuẩn) ................................................................................................................. 83
* Kết luận. ................................................................................................................. 89
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................... 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 92

3


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

(x)

Diễn giải

Đơn vị

Mật độ chính xác

-

x

Đại lƣợng ngẫu nhiên

-



Sai số bình phƣơng trung bình của đại lƣợng ngẫu
nhiên (của x từ X )

-

X

Giá trị trung bình (kỳ vọng tốn học của x)

e

Cơ số logarit tự nhiên (e = 2,71828)

-

P

Xác suất

-

Φ(t)

Hàm Laplace

-

F(x)

Hàm tích phân

-

mm

n

Số lƣợng của đại lƣợng ngẫu nhiên (số chi tiết trong
loạt đƣợc kiểm tra)

τ

Hệ số độ lệch đỉnh

-

α

Hệ số độ khơng đối xứng

-

xi

Giá trị trung bình của khoảng chia

mm

fi

Tần số thực nghiệm (số chi tiết) trong khoảng chia

cái

c

Giá trị của khoảng chia

mm

s

Sai lệch bình phƣơng trung bình

mm

f’

Tần số lý thuyết

cái

mx

Tần suất xuất hiện của chi tiết

cái

f

Tần số thực nghiệm

cái

σ0

Giới hạn tin cậy

cái

-

4


N 'x

Tần số tích lũy lý thuyết

cái

Nx

Tần số tích lũy thực nghiệm

cái

5

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng

Tên hình

Trang

Bảng 3.1 Kết quả đo đƣờng kính ngồi .................................................................... 64
Bảng 3.2. Phân bố thực nghiệm của X. ..................................................................... 65
Bảng 3.3. Các thông số của quy luật phân bố ........................................................... 66
Bảng 3.4. Tính tần số lý thuyết của quy luật chuẩn. ................................................. 67
Bảng 3.5. Các điểm trên đƣờng cong của quy luật chuẩn......................................... 67
Bảng 3.6. Kết quả đo đƣờng kính ngồi sau khi tiện ................................................ 69
Hình 3.3. Các đƣờng cong phân bố theo quy luật xác suất đều. ............................... 70
Bảng 3.7. Kết quả đo độ ô van của các trục .............................................................. 71
Bảng 3.8. Bảng tính các giá trị của quy luật phân bố lệch tâm ................................. 73
Bảng 3.9. Bảng tính F và f  ( bảng xác định độ dày của bạc ) ................................ 75
Bảng 4.1. Kết quả đo đƣờng kính ngồi của chi tiết (Giá trị miền dung sai) ........... 81
Bảng 4.2. Phân bố thực nghiệm của x ....................................................................... 84
Bảng 4.3. Xác định đặc tính của phân bố .................................................................. 85
Bảng 4.4. Bảng phụ ................................................................................................... 85

6


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình

Tên hình

Trang

Hình 1.1. Ảnh hưởng của lượng chuyển vị  đến kích thước gia cơng. ......... 18
Hình 1.2. Sơ đồ tiện trục trơn trên hai mũi tâm............................................... 20
Hình 1.3. Chi tiết được gá trên hai mũi tâm .................................................... 22
Hình 1.4. Chi tiết được gá trên mâm cặp (cơng xơn) ..................................... 22
Hình 1.5. Chi tiết được gá trên mâm cặp và chống mũi tâm sau .................... 23
Hình 1.6. Chi tiết gia cơng có thêm luynet....................................................... 23
Hình 1.7. Ảnh hưởng sai số hình dáng của phơi đến sai số hình dạng của chi tiết
khi tiện ............................................................................................................... 25
Hình 1.8. Chi tiết gia cơng có hình cơn ........................................................... 27
Hình 1.9. Chi tiết gia cơng có hình hypecbơlơit .............................................. 27
Hình 1.10. Chi tiết gia cơng có chỗ to chỗ nhỏ ............................................... 28
Hình 1.11. Chi tiết gia cơng có tiết diện tròn nhưng tâm lệch so với đường nối
hai lỗ tâm .......................................................................................................... 28
Hình 1.12. Chi tiết gia cơng trong một lần gá ................................................. 29
Hình 1.13. a) Đường cong phân bố thực nghiệm ............................................ 34
b) Đường cong phân bố kích thước chuẩn Gauss ............................................ 34
Hình 1.14. Đường cong phân bố kích thước y1 và y2 ....................................... 35
Hình 1.15. Đường cong phân bố kích thước sẽ phụ thuộc vào tỷ lệ

B
........ 36
3

Hình 1.16. Đường cong phân bố khơng đối xứng ............................................ 36
Hình 1.17. Đường cong phân bố kích thước của 2 nhóm chi tiết trên 2 máy
khác nhau ......................................................................................................... 36
Hình 1.18. Đường cong phân bố có tính tới sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống .. 37
Hình 1.19. Đường cong phân bố thực kích thước gia cơng ............................. 38

Hình 1.20. Chu kỳ điều chỉnh lại máy .............................................................. 39

7


Hình 1.21. Đường cong phân bố kích thước của cả loạt (  ) và đường cong
phân bố theo kích thước trung bình của từng nhóm (  1 ) ................................ 43
Hình 2.1. Đường cong lý thuyết của quy luật phân bố chuẩn ........................ 46
Hình 2.2. Ảnh hưởng của X tới vị trí của đường cong phân bố chuẩn .......... 46
Hình 2.3. Ảnh hưởng của  tới hình dáng của đường cong phân bố chuẩn .. 47
Hình 2.4. Đường cong tích phân của quy luật phân bố chuẩn ........................ 47
Hình 2.5. Các đường cong phân bố bị lệch so với đường cong chuẩn ............ 50
a,b - Không đối xứng; c - đỉnh nhọn và đỉnh tù. .............................................. 50
Hình 2.6. Đường cong phân bố chuẩn Logarit ................................................ 51
Hình 2.7. Đồ thị phân bố đều của hàm vi phân ............................................... 52
Hình 2.8. Đồ thị hàm tích phân của quy luật xác suất đều .............................. 54
Hình 2.9. Đồ thị của quy luật phân bố hình tam giác ..................................... 54
Hình 2.10. Độ lệch tâm của lỗ khoan so với tâm của trục .............................. 56
Hình 2.11. Đồ thị của quy luật phân bố lệch tâm ............................................ 56
Hình 2.12. Các dạng đường cong phân bố    khi  0  0 và  0  3 ........... 58
Hình 2.13. Tổng hợp các quy luật phân bố ...................................................... 61
Hình 3.1. Đường cong phân bố thực nghiệm của quy luật chuẩn ................... 65
Hình 3.2. Xây dựng đường cong phân bố lý thuyết của quy luật chuẩn theo bốn
điểm................................................................................................................... 68
Hình 3.3. Các đường cong phân bố theo quy luật xác suất đều. ..................... 70
Hình 3.4. Các đường cong phân bố của quy luật lệch tâm ............................. 72
a – đường cong lý thuyết; b – đường cong thực nghiệm ................................. 72
Hình 3.5. Các đường cong phân bố của quy luật môđun hiệu hai thông số ... 75
a – đường cong lý thuyết; b – đường cong thực nghiệm ................................. 75
Hình 4.1: Bản vẽ chi tiết thí nghiệm ................................................................ 78

Hình 4.2: Sơ đồ thí nghiệm tiện mặt trụ ngồi ................................................ 79
Hình 4.3: Dụng cụ kiểm tra.............................................................................. 80

8


Hình 4.4: Gia cơng trục trên máy tiện vạn năng MORISEIKI ........................ 80
Hình 4.5: Chi tiết sau khi gia cơng .................................................................. 81
Hình 4,6: Đường cong phân bố thực nghiệm của quy luật chuẩn, 1 (D1),
 2 (D2),  3 (D3) ................................................................................................ 84

Hình 4.7: Đường cong phân bố lý thuyết theo quy luật chuẩn ........................ 88
Hình 4.8. Đồ thị so sánh phân bố thực nghiệm với quy luật chuẩn, 1 (D1),
 2 (D2),  3 (D3) ................................................................................................ 89

9


MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay việc sử dụng thiết bị máy móc trong sản xuất đóng vai trò rất quan
trọng trong việc nâng cao năng suất, chất lƣợng, đẩy nhanh tiến độ công việc, nâng
cao hiệu quả kinh tế và cải thiện điều kiện làm việc của con ngƣời. Trong đó khơng
thể thiếu là các “Máy cơng cụ” nhƣ Tiện, phay, bào, mài…, đã đƣợc sử dụng khá
phổ biến ở các cơ sở sản xuất tuy nhiên hiệu quả khai thác vẫn chƣa cao. Nguyên
nhân chủ yếu là do việc vận hành và sử dụng máy chƣa hợp lý. Xuất phát từ quan
điểm trên việc chọn phƣơng án nghiên cứu trên máy Tiện vạn năng là để góp phần
nâng cao hiệu quả khai thác sử dụng máy và thiết bị.
Hơn nữa chúng ta nhận thấy trong các máy móc và thiết bị cơ khí, các chi
tiết dạng trục là khá phổ biến với kích thƣớc cũng nhƣ độ dài ngắn của trục khác

nhau.
Khảo sát nghiên cứu “Xác định quy luật phân bố của độ chính xác gia cơng
trên máy tiện” trong từng điều kiện xác định đóng một vai trị quan trọng, từ đó cho
ta thấy đƣợc tình trạng thực tế của độ chính xác gia cơng của chi tiết, máy móc và
mức độ ổn định của quy trình sản xuất. Qua việc nghiên cứu trên có kế hoạch tổ
chức và điều chỉnh trong quá trình sản xuất nhằm đảm bảo chất lƣợng sản phẩm góp
phần đảm bảo hiệu quả kinh tế cho nền sản xuất.
Mục đích nghiên cứu
Đề tài “Xác định quy luật phân bố của độ chính xác gia cơng trên máy tiện”
đƣợc lựa chọn để nghiên cứu nhằm mục đích xác định quy luật phân bố của độ
chính xác về kích thƣớc cho quá trình tiện trên máy tiện vạn năng là một việc cần
thiết, góp phần vào việc nâng cao hiệu quả khai thác và sử dụng máy tiện vạn năng
trong sản xuất cơ khí, là cơ sở để nghiên cứu cho các máy khác.
Nội dung nghiên cứu
Về lý thuyết:
- Xác định quy luật phân bố của độ chính xác gia cơng trên máy tiện.
- Phân tích các quy luật phân bố của độ chính xác gia cơng

10


Về thực nghiệm :
- Thực hiện tiện một loạt chi tiết trên máy tiện
- Kiểm tra kích thƣớc của các chi tiết
- Xây dựng các đồ thị phân bố của độ chính xác gia cơng
- Xử lý kết quả và rút ra kết luận
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng nghiên cứu: Xác định quy luật phân bố của độ chính xác gia
cơng trên máy tiện, thơng qua việc cắt thử một loạt các chi tiết ( Tiện trục trơn ).
- Phạm vi nghiên cứu: Do điều kiện thời gian và trang thiết bị còn hạn chế

nên luận văn chỉ dừng lại ở mức khảo sát Xác định quy luật phân bố của độ chính
xác gia cơng trên máy tiện, trong điều kiện sản xuất hàng loạt vừa.
Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm.
- Nghiên cứu lý thuyết để tìm hiểu mối quan hệ giữa các yếu tố chế độ cắt
với độ chính xác về kích thƣớc gia cơng.
- Thực nghiệm cắt thử để kiểm chứng cơ sở lý thuyết về quy luật phân bố
của độ chính xác gia cơng.
Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn
Ý nghĩa khoa học:
- Bằng phƣơng pháp nghiên cứu cơ sở lý thuyết kết hợp với thực nghiệm,
luận văn đã xác định đƣợc quy luật phân bố độ chính xác của kích thƣớc gia cơng
khi tiện trục trơn trên máy tiện vạn năng.
- Kết quả nghiên cứu làm sáng tỏ các nghiên cứu lý thuyết về quy luật phân
bố của độ chính xác gia cơng.
Ý nghĩa thực tiễn :
- Kết quả nghiên cứu nhằm xác định quy luật phân bố của độ chính xác gia
cơng khi gia cơng thép 45 trên máy tiện vạn năng có ý nghĩa thực tiễn trong nghiên
cứu khoa học cũng nhƣ trong sản xuất.
- Làm cơ sở cho việc nghiên cứu các khía cạnh khác của quá trình cắt gọt.

11


- Kết quả nghiên cứu là cơ sở để xác định xác suất xuất hiện trong khoảng
kích thƣớc, phạm vi mở rộng kích thƣớc, tỷ lệ phế phẩm để ứng dụng điều chỉnh
máy trong sản xuất hàng loạt khi gia cơng trong điều kiện tƣơng tự.
Để hồn thành đƣợc luận văn, tơi đã đƣợc sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy
hƣớng dẫn GS.TS TRẦN VĂN ĐỊCH cùng toàn thể các thầy cơ trong Viện Cơ khí
Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội; Các đồng nghiệp trong Khoa CNCK, Trƣờng

Đại học Điện Lực Hà Nội. Tôi xin đặc biệt cảm ơn đến các thầy cô và các đồng
nghiệp trên!
Do những hạn chế về thời gian và tài liệu nghiên cứu, trang thiết bị nên bản
luận văn của tôi không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong các thầy, cơ và các
bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến giúp đỡ để luận văn đƣợc hồn thiện hơn.
Tơi xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, tháng 09 năm 2017
Tác giả luận văn

Nguyễn Việt Hƣng

12


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘ CHÍNH XÁC GIA CƠNG CƠ
1.1. Khái niệm và định nghĩa.
Độ chính xác gia cơng của chi tiết máy là mức độ giống nhau về hình học, về
tính chất cơ lý lớp bề mặt của chi tiết máy đƣợc gia công so với chi tiết máy lý
tƣởng trên bản vẽ thiết kế.
Nói chung, độ chính xác của chi tiết máy đƣợc gia công là chỉ tiêu khó đạt và
gây tốn kém nhất kể cả trong q trình xác lập ra nó cũng nhƣ trong q trình chế
tạo.
Trong thực tế, khơng thể chế tạo đƣợc chi tiết máy tuyệt đối chính xác, nghĩa
là hồn tồn phù hợp về mặt hình học, kích thƣớc cũng nhƣ tính chất cơ lý với các
giá trị ghi trong bản vẽ thiết kế. Giá trị sai lệch giữa chi tiết gia công và chi tiết thiết
kế đƣợc dùng để đánh giá độ chính xác gia cơng.
* Các chỉ tiêu đánh giá độ chính xác gia cơng:
- Độ chính xác kích thƣớc: đƣợc đánh giá bằng sai số kích thƣớc thật so với
kích thƣớc lý tƣởng cần có và đƣợc thể hiện bằng dung sai của kích thƣớc đó.

- Độ chính xác hình dáng hình học: là mức độ phù hợp lớn nhất của chúng
với hình dạng hình học lý tƣởng của nó và đƣợc đánh giá bằng độ cơn, độ ơvan, độ
khơng trụ, độ khơng trịn... (bề mặt trụ), độ phẳng, độ thẳng (bề mặt phẳng).
- Độ chính xác vị trí tƣơng quan: đƣợc đánh giá theo sai số về góc xoay hoặc
sự dịch chuyển giữa vị trí bề mặt này với bề mặt kia (dùng làm mặt chuẩn) trong hai
mặt phẳng tọa độ vng góc với nhau và đƣợc ghi thành điều kiện kỹ thuật riêng
trên bản vẽ thiết kế nhƣ độ song song, độ vng góc, độ đồng tâm, độ đối xứng....
- Độ chính xác hình dáng hình học tế vi và tính chất cơ lý lớp bề mặt: độ
nhám bề mặt, độ cứng bề mặt...
Khi gia công một loạt chi tiết trong cùng một điều kiện, mặc dù những
nguyên nhân sinh ra từng sai số của mỗi chi tiết là giống nhau nhƣng xuất hiện giá
trị sai số tổng cộng trên từng chi tiết lại khác nhau. Sở dĩ có hiện tƣợng nhƣ vậy là
do tính chất khác nhau của các sai số thành phần.

13


Một số sai số xuất hiện trên từng chi tiết của cả loạt đều có giá trị khơng đổi
hoặc thay đổi nhƣng theo một quy định nhất định, những sai số này gọi là sai số hệ
thống không đổi hoặc sai số hệ thống thay đổi.
Có một sai số khác mà giá trị của chúng xuất hiện trên mỗi chi tiết không
theo một quy luật nào cả, những sai số này gọi là sai số ngẫu nhiên.
1.2. Các phƣơng pháp đạt độ chính xác gia cơng trên máy.
Đối với các dạng sản xuất khác nhau thì sẽ có phƣơng hƣớng công nghệ và
tổ chức sản xuất khác nhau. Để đạt đƣợc độ chính xác gia cơng theo u cầu ta
thƣờng dùng hai phƣơng pháp sau.
1.2.1. Phƣơng pháp cắt thử từng kích thƣớc riêng biệt.
Sau khi gá chi tiết lên máy, cho máy cắt đi một lớp phoi trên một phần rất
ngắn của mặt cần gia cơng, sau đó dừng máy, đo thử kích thƣớc vừa gia cơng. Nếu
chƣa đạt kích thƣớc yêu cầu thì điều chỉnh dao ăn sâu thêm nữa dựa vào du xích

trên máy, rồi lại cắt thử tiếp một phần nhỏ của mặt cần gia công, lại đo thử ... và cứ
thế tiếp tục cho đến khi đạt đến kích thƣớc u cầu thì mới tiến hành cắt tồn bộ
chiều dài của mặt gia cơng. Khi gia cơng chi tiết tiếp theo thì lại làm nhƣ q trình
nói trên.
Trƣớc khi cắt thử thƣờng phải lấy dấu để ngƣời thợ có thể rà chuyển động
của lƣỡi cắt trùng với dấu đã vạch và tránh sinh ra phế phẩm do quá tay mà dao ăn
vào quá sâu ngay lần cắt đầu tiên.
* Ƣu điểm :
- Trên máy khơng chính xác vẫn có thể đạt đƣợc độ chính xác nhờ tay nghề
cơng nhân.
- Có thể loại trừ đƣợc ảnh hƣởng của dao mịn đến độ chính xác gia cơng, vì
khi rà gá, ngƣời công nhân đã bù lại các sai số hệ thống thay đổi trên từng chi tiết.
- Đối với phơi khơng chính xác, ngƣời thợ có thể phân bố lƣợng dƣ đều đặn
nhờ vào quá trình vạch dấu hoặc rà trực tiếp.
- Không cần đến đồ gá phức tạp.
* Khuyết điểm :

14


- Độ chính xác gia cơng của phƣơng pháp này bị giới hạn bởi bề dày lớp phoi
bé nhất có thể cắt đƣợc. Với dao tiện hợp kim cứng mài bóng lƣỡi cắt, bề dày bé
nhất cắt đƣợc khoảng 0,005 mm. Với dao đã mòn, bề dày bé nhất khoảng 0,02 
0,05 mm.
Ngƣời thợ không thể nào điều chỉnh đƣợc dụng cụ để lƣỡi cắt hớt đi một
kích thƣớc bé hơn chiều dày của lớp phoi nói trên và do đó khơng thể bảo đảm đƣợc
sai số bé hơn chiều dày lớp phoi đó.
- Ngƣời thợ phải tập trung khi gia cơng nên dễ mệt, do đó dễ sinh ra phế
phẩm.
- Do phải cắt thử nhiều lần nên năng suất thấp.

- Trình độ tay nghề của ngƣời thợ yêu cầu cao.
- Do năng suất thấp, tay nghề của thợ yêu cầu cao nên giá thành gia công
cao.
Phƣơng pháp này thƣờng chỉ dùng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, trong
công nghệ sửa chữa, chế thử. Ngồi ra, khi gia cơng tinh nhƣ mài vẫn dùng phƣơng
pháp cắt thử ngay trong sản xuất hàng loạt để loại trừ ảnh hƣởng do mịn đá mài.
1.2.2. Phƣơng pháp tự động đạt kích thƣớc.
Trong sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối, để đạt độ chính xác gia cơng u
cầu, chủ yếu là dùng phƣơng pháp tự động đạt kích thƣớc trên các máy cơng cụ đã
đƣợc điều chỉnh sẵn.
Ở phƣơng pháp này, dụng cụ cắt có vị trí chính xác so với chi tiết gia cơng.
Hay nói cách khác, chi tiết gia cơng cũng phải có vị trí xác định so với dụng cụ cắt,
vị trí này đƣợc đảm bảo nhờ các cơ cấu định vị của đồ gá, cịn đồ gá lại có vị trí xác
định trên bàn máy cũng nhờ các đồ định vị riêng.
Khi gia công theo phƣơng pháp này, máy và dao đã đƣợc điều chỉnh sẵn.
* Ƣu điểm:
- Đảm bảo độ chính xác gia cơng, giảm bớt phế phẩm. Độ chính xác đạt
đƣợc khi gia cơng hầu nhƣ khơng phụ thuộc vào trình độ tay nghề cơng nhân đứng
máy và chiều dày lớp phoi bé nhất có thể cắt đƣợc bởi vì lƣợng dƣ gia cơng theo

15


phƣơng pháp này sẽ lớn hơn bề dày lớp phoi bé nhất có thể cắt đƣợc. (Khơng cần
cơng nhân có tay nghề cao nhƣng cần thợ điều chỉnh máy giỏi).
- Chỉ cần cắt một lần là đạt kích thƣớc yêu cầu, do đó năng suất cao.
- Nâng cao hiệu quả kinh tế.
* Khuyết điểm (nếu quy mô sản xuất quá bé):
- Phí tổn về việc thiết kế, chế tạo đồ gá cũng nhƣ phí tổn về cơng, thời gian
điều chỉnh máy và dao lớn có thể vƣợt quá hiệu quả mà phƣơng pháp này mang lại.

- Phí tổn về việc chế tạo phơi chính xác khơng bù lại đƣợc nếu số chi tiết gia
cơng q ít khi tự động đạt kích thƣớc ở ngun cơng đầu tiên.
- Nếu chất lƣợng dụng cụ kém, mau mịn thì kích thƣớc đã điều chỉnh sẽ bị
phá vỡ nhanh chóng. Do đó lại phải điều chỉnh để khơi phục lại kích thƣớc điều
chỉnh ban đầu. Điều này gây tốn kém và khá phiền phức.
1.3. Các nguyên nhân sinh ra sai số gia công.
Trong quá trình gia cơng, có rất nhiều ngun nhân sinh ra sai số gia cơng.
Sai số gia cơng gồm có sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên.
Sai số xuất hiện trên từng chi tiết của cả loạt đều có giá trị không đổi gọi là
sai số hệ thống không đổi.
Hoặc sai số xuất hiện trên từng chi tiết của cả loạt có giá trị thay đổi nhƣng
theo một quy luật nhất định, sai số này gọi là sai số hệ thống thay đổi.
Có một sai số khác mà giá trị của chúng xuất hiện trên mỗi chi tiết không
theo một quy luật nào cả, những sai số này gọi là sai số ngẫu nhiên.
* Các nguyên nhân sinh ra sai số hệ thống không đổi:
- Sai số lý thuyết của phƣơng pháp cắt.
- Sai số chế tạo của dụng cụ cắt, độ chính xác và mịn của máy, đồ gá,.
- Độ biến dạng của chi tiết gia công.
* Các nguyên nhân sinh ra sai số hệ thống thay đổi:
- Dụng cụ cắt bị mòn theo thời gian.
- Biến dạng vì nhiệt của máy, đồ gá, dụng cụ cắt.
* Các nguyên nhân sinh ra sai số ngẫu nhiên:

16


- Tính chất vật liệu (độ cứng) khơng đồng nhất.
- Lƣợng dƣ gia công không đều (do sai số của phơi).
- Vị trí của phơi trong đồ gá thay đổi (sai số gá đặt)
- Sự thay đổi của ứng suất dƣ.

- Do gá dao nhiều lần.
- Do mài dao nhiều lần
- Do thay đổi nhiều máy để gia công một loạt chi tiết.
- Do dao động nhiệt của chế độ cắt gọt.
1.3.1. Ảnh hƣởng do biến dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ.
Hệ thống công nghệ MGDC (máy, đồ gá, dao, chi tiết) không phải là một hệ
thống tuyệt đối cứng vững mà ngƣợc lại khi chịu tác dụng của ngoại lực nó sẽ bị
biến dạng đàn hồi và biến dạng tiếp xúc. Trong qúa trình cắt gọt, các biến dạng này
gây ra sai số kích thƣớc và sai số hình dáng hình học của chi tiết gia cơng.
Lực cắt tác dụng lên chi tiết gia cơng, sau đó thông qua đồ gá truyền đến bàn
máy, thân máy. Mặt khác, lực cắt cũng tác dụng lên dao và thông qua cán dao, bàn
dao truyền đến thân máy. Bất kỳ một chi tiết nào của các cơ cấu máy, đồ gá, dụng
cụ hoặc chi tiết gia công khi chịu tác dụng của lực cắt ít nhiều đều bị biến dạng. Vị
trí xuất hiện biến dạng tuy khơng giống nhau nhƣng các biến dạng đều trực tiếp
hoặc gián tiếp làm cho dao rời khỏi vị trí tƣơng đối so với mặt cần gia công, gây ra
sai số.
Gọi Δ là lƣợng chuyển vị tƣơng đối giữa dao và chi tiết gia công do tác dụng
của lực cắt lên hệ thống công nghệ. Lƣợng chuyển vị Δ có thể đƣợc phân tích thành
ba lƣợng chuyển vị x, y, z theo ba trục tọa độ X, Y, Z.
Khi tiện, dƣới tác dụng của lực cắt, dao tiện bị dịch chuyển một lƣợng là Δ.
Lúc đó, bán kính của chi tiết gia cơng sẽ tăng từ (R) đến (R + ΔR) (Hình 1.1).

17


R

R

Pz



Py

z
y

Rtt

Hình 1.1. Ảnh hưởng của lượng chuyển vị  đến kích thước gia cơng.
Ta có:
R tt  R  R 

R  y

2

 z 
1 

Ry

 z  R  y
2

2

2

 z 

Vì z là rất nhỏ so với R nên 
 là đại lƣợng nhỏ không đáng kể, gần
Ry

đúng ta có:
Rtt ≈ R + y và ΔR ≈ y.
Do đó, đối với dao một lƣỡi cắt, lƣợng chuyển vị y (chuyển vị theo phƣơng
pháp tuyến của bề mặt gia cơng) có ảnh hƣởng tới kích thƣớc gia cơng nhiều nhất,
còn chuyển vị z (chuyển vị theo phƣơng tiếp tuyến của bề mặt gia cơng) khơng ảnh
hƣởng nhiều đến kích thƣớc gia công.
Đối với dao nhiều lƣỡi cắt hoặc dao định hình thì có trƣờng hợp cả ba
chuyển vị x, y, z đều có ảnh hƣởng đến độ chính xác gia công. Để xác định ảnh
hƣởng này, ngƣời ta phải dùng phƣơng pháp thực nghiệm. Phân lực cắt tác dụng lên
hệ thống công nghệ MGDC thành ba thành phần lực Px, Py, Pz, sau đó đo biến dạng
của hệ thống theo ba phƣơng X, Y, Z.
Trong tính tốn, ngƣời ta chỉ quan tâm đến lực pháp tuyến Py, ở trƣờng hợp
u cầu độ chính xác cao, thì phải tính đến độ ảnh hƣởng của Px, Pz bằng cách nhân
thêm hệ số.

18


Py là thành phần lực pháp tuyến thẳng góc với mặt gia công và y là lƣợng
chuyển vị tƣơng đối giữa dao và chi tiết gia công. Tỷ số

Py
y

đƣợc gọi là độ cứng

vững của hệ thống công nghệ và ký hiệu là JHT .
J HT 

Py
y

MN/mm (KG/mm)

Nhƣ vậy, trị số biến dạng y có quan hệ với lực tác dụng theo hƣớng đó và với
độ cứng vững của hệ thống công nghệ.
Định nghĩa về độ cứng vững: “Độ cứng vững của hệ thống công nghệ là khả
năng chống lại biến dạng của nó khi có ngoại lực tác dụng vào”.
Lƣợng chuyển vị của hệ thống công nghệ không phải là chuyển vị của một
chi tiết mà là chuyển vị của cả một hệ thống gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau.
Do đó, theo nguyên lý cộng độc lập tác dụng ta có:
y = ym + yg + yd + yp
Mặt khác, theo định nghĩa ta có: y  Py .
Từ đó, suy ra:

1
J

1
1 1 1 1
1

   
J Jm Jg Jd Jp
Ji

Điều này cho thấy rằng, hệ thống càng có nhiều thành phần thì càng kém
cứng vững. Với một chi tiết có độ cứng vững là J, nếu ta chia chi tiết này thành
nhiều chi tiết nhỏ khác rồi ghép lại thì chi tiết mới sẽ có độ cứng vững kém hơn
trƣớc. Tuy nhiên, đôi khi ta phải chia nhỏ chi tiết ra để cho dễ gia công, lúc này cần
phải chọn phƣơng pháp phù hợp để vẫn đảm bảo việc gia công và độ cững vững.
Gọi ω =

1
là độ mềm dẻo, thì ta đƣợc: ωHT = ωm + ωg + ωd + ωp
J

Ta có định nghĩa độ mềm dẻo: "Độ mềm dẻo của hệ thống là khả năng biến
dạng đàn hồi của hệ thống công nghệ dƣới tác dụng của ngoại lực".
a) Ảnh hƣởng của độ cứng vững hệ thống công nghệ

19


Để thấy rõ hơn ảnh hƣởng của độ cứng vững hệ thống cơng nghệ đến độ
chính xác gia cơng, ta khảo sát quá trình tiện một trục trơn. Chi tiết đƣợc gá trên hai
mũi tâm, vị trí tƣơng đối giữa dao và chi tiết phụ thuộc vào vị trí tƣơng đối của ụ
trƣớc, ụ sau và bàn dao. Do vậy, ta khảo sát chuyển vị của từng bộ phận nói trên, rồi
tổng hợp lại sẽ đƣợc chuyển vị của cả hệ thống cơng nghệ, từ đó biết đƣợc sai số gia
công.
* Sai số do chuyển vị của hai mũi tâm gây ra
Giả sử, xét tại vị trí mà dao cắt cách mũi tâm sau một khoảng là x.

B’

yt

A’
Pt

ys

C’
D r
1

A

Ps

C
Py

B
x

L

Hình 1.2. Sơ đồ tiện trục trơn trên hai mũi tâm
Lực cắt pháp tuyến tại điểm đang cắt là Py. Lúc này, do kém cứng vững nên
mũi tâm sau bị dịch chuyển một đoạn ys từ điểm B đến B’, còn mũi tâm trƣớc bị
dịch chuyển một đoạn yt từ điểm A đến A’. Nếu xem chi tiết gia công cứng tuyệt
đối thì đƣờng tâm của chi tiết sẽ dịch chuyển từ AB đến A’B’.
Gọi L là chiều dài trục cần gia công, lúc này lực tác dụng lên mũi tâm sau là:
 mA  0  Ps .L  Py .  L  x   0  Ps  Py .

L  x
L

Lực tác dụng lên mũi tâm trƣớc sẽ là:
Pt  Ps  Py  Pt  Py .

x
L

Lƣợng chuyển vị của mũi tâm sau theo phƣơng lực tác dụng Py.
ys 

Ps Py  L  x 
 .
Js Js
L

(1)

20


Lƣợng chuyển vị của mũi tâm trƣớc theo phƣơng lực tác dụng Py.
yt 

Pt Py x
 .
Jt Jt L

(2)

Vậy, vị trí tƣơng đối của mũi dao so với tâm quay của chi tiết sẽ dịch chuyển
đi một khoảng từ C đến C’. CC  CD  CD  y t   ys  y t  .

L  x
L

(3)

Nhƣ vậy, nếu chƣa kể đến biến dạng của chi tiết gia cơng thì đại lƣợng CC’
chính là lƣợng tăng bán kính Δr1 của chi tiết gia cơng tại mặt cắt đang xét.
Thay (1), (2) vào (3) ta đƣợc. r1 

Py
Js

L  x
.
L2

2



Py x 2
.
J t L2

Từ phƣơng trình này ta thấy, khi ta thực hiện chuyển động ăn dao dọc để cắt
hết chiều dài chi tiết (tức là khi x thay đổi) thì lƣợng tăng bán kính Δr1 là một đƣờng

cong parabol.
Từ đó, ta thấy rõ ảnh hƣởng của độ cứng vững của hai mũi tâm không những
gây ra sai số kích thƣớc mà cịn cả sai số hình dáng, nó làm cho trục đã tiện có dạng
lõm ở giữa và loe ở hai đầu.
* Sai số do biến dạng của chi tiết gia cơng
Chi tiết gia cơng có độ cứng vững không phải là tuyệt đối nhƣ khi ta xét ở
trên, mà nó cũng sẽ bị biến dạng khi chịu tác dụng của lực cắt. Ngay tại điểm mà
lực cắt tác dụng, chi tiết gia công sẽ bị võng. Độ võng đó chính là lƣợng tăng bán
kính Δr2 và cũng là một thành phần của sai số gia công.
Lƣợng tăng bán kính Δr2 này hồn tồn có thể xác định đƣợc nhờ các bài
toán cơ bản về biến dạng đàn hồi của một hệ dƣới tác dụng của ngoại lực. Sau đây
là vài kết quả cho các trƣờng hợp điển hình.
* Trƣờng hợp chi tiết gá trên 2 mũi tâm(Hình 1.3).

21


x
L

Hình 1.3. Chi tiết được gá trên hai mũi tâm
py x 2  L  x 
Ta có: r2 
.
3EI
L

2

Với E: môđun đàn hồi của vật liệu chi tiết gia cơng.

4

I: mơmen qn tính của mặt cắt gia cơng (với trục trơn I = 0,05d ).
Khi dao ở chính giữa chi tiết thì Δr2 là lớn nhất. r2max 

Py L3
48EI

* Trƣờng hợp chi tiết gá trên mâm cặp (cơngxơn) (Hình 1.4).

ymax

d

x

L

Hình 1.4. Chi tiết được gá trên mâm cặp (cơng xơn)
Khi gia cơng những chi tiết ngắn có L/d<5, phơi chỉ cần gá trên mâm cặp.
Lƣợng chuyển vị cực đại của phôi. ymax

L3
 Py .
3EI

Trong trƣờng hợp này độ cứng vững của phôi sẽ là. J p 

3EI
L3

* Trƣờng hợp phơi đƣợc gá trên mâm cặp và có chống mũi tâm sau (Hình 1.5).

22


ymax

d

x

Pv

NB

L

Hình 1.5. Chi tiết được gá trên mâm cặp và chống mũi tâm sau
Khi phơi đƣợc gá nhƣ trên thì việc xác định lƣợng chuyển vị cực đại của
phôi phải giải bằng bài tốn siêu tĩnh.
Ta có: ymax 

Py .L3
102.E.I

tại vị trí.

x
102.E.I

 2  1  0, 414 và. J p 
L
L3

* Trƣờng hợp gia cơng trục trơn có thêm luynet (Hình 1.6)

x
L

Pv
R1
Pv
Hình 1.6. Chi tiết gia cơng có thêm luynet
Khi gia cơng trục trơn dài có tỷ số L/d>10, cần thiết phải có thêm luynet.

23