Luận văn thạc sĩ thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (25.04 MB, 134 trang )
..
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MỘT SỐ TRANG BỊ
CÔNG NGHỆ CHO MÁY ĐO ĐỘ NHÁM BỀ
MẶT
Người hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
PGS.TS LƯU ĐỨC BÌNH
HUỲNH NGỌC DIỆN
Đà Nẵng, 07/2020
TÓM TẮT ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Tên đề tài:
Thiết kế, chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám
bề mặt.
Họ tên sinh viên: Huỳnh Ngọc Diện
MSSV: 101150041
Khoa: Cơ Khí
Ngành: Cơng nghệ chế tạo máy
GV hƣớng dẫn:
GV duyệt:
PGS.TS Lƣu Đức Bình
T.S Nguyễn Phạm Thế Nhân
Lớp: 15C1A
Nội dung đề tài:
1. Nhu cầu thực tế của đề tài:
-
Hiện nay các máy đo độ nhám bề mặt trên thị trƣờng đƣợc trang bị rất ít trang
bị phụ trợ đi kèm do đó khả năng đo độ nhám của các chi tiết bị hạn chế.
-
Các trang bị phụ trợ khác muốn có phải mua thêm nhƣng với chi phí rất cao.
Trang bị công nghệ thiết kế, chế tạo đƣợc ứng dụng ngay cho máy đo độ nhám
C
C
bề mặt Mitutoyo SJ 310 hiện có tại khoa Cơ khí trƣờng ĐH Bách Khoa Đà
Nẵng.
2. Phạm vi nghiên cứu đề tài:
R
L
.
T
Trên cơ sở thiết kế tiến hành chế tạo mơ hình thực tế.
3. Nội dung đề tài đã thực hiện:
Thuyết minh
: 01 bản
Số bản vẽ
Mơ hình
4. Kết quả đạt đƣợc:
U
D
: 05 bản
: 01 mơ hình.
Phần lý thuyết tìm hiểu:
Tổng quan về độ nhám bề mặt.
Tìm hiểu về máy đo độ nhám bề mặt Mitutoyo SJ 310.
Thiết kế một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt.
Vận hành các trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám.
Phần mơ hình:
Đã hồn thiện mơ hình nhƣ trong thuyết minh và đƣợc trang bị cho máy đo
độ nhám bề mặt Mitutoyo SJ 310 để tiến hành đo độ nhám.
Đà Nẵng, Ngày 30 tháng 06 năm 2020
Huỳnh Ngọc Diện
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Huỳnh Ngọc Diện
Lớp:15C1A
Khoa: Cơ khí
Số thẻ sinh viên: 101150013
Ngành: Công nghệ chế tạo máy
1. Tên đề tài đồ án: Thiết kế, chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám
bề mặt.
2. Đề tài thuộc diện: ☒ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện.
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Thiết kế, chế tạo trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt Mitutoyo SJ 310.
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
Chƣơng 1: Tổng quan về độ nhám bề mặt.
Chƣơng 2: Máy đo độ nhám bề mặt Mitutoyo SJ 310.
Chƣơng 3: Thiết kế, chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
Mitutoyo SJ 310.
Chƣơng 4: Vận hành các trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
C
C
R
L
.
T
U
D
5. Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thƣớc bản vẽ)
Bản vẽ A0: 05 bản
6. Họ tên ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS Lƣu Đức Bình
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ….. / ….. /2020
8. Ngày hoàn thành đồ án:
….. / ….. /2020
Đà Nẵng, ngày
tháng
năm 2020
Ngƣời hƣớng dẫn
PGS.TS Lƣu Đức Bình
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU……...………………………………………………………………………….5
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT ............................................................. 6
1.1. Khái niệm, nguyên nhân dẫn đến độ nhám bề mặt và các tiêu chuẩn về độ
nhám. 6
1.1.1.
Khái niệm. ........................................................................................................... 6
1.1.2.
Nguyên nhân gây ra độ nhám bề mặt. .............................................................. 6
1.1.3.
Tiêu chuẩn hóa về độ nhám bề mặt. ................................................................. 7
1.2.
Ảnh hƣớng của độ nhám bề mặt đến khả năng làm việc của chi tiết máy. ........ 16
1.2.1.
Tầm quan trọng của độ nhám bề mặt. ........................................................... 17
1.2.2.
Ảnh hƣởng của độ nhám bề mặt đến khả năng chống ăn mòn. ................... 17
1.2.3.
Ảnh hƣởng của độ nhám bề mặt đến độ bền mỏi của chi tiết máy. ............. 18
C
C
1.2.4. Ảnh hƣởng của độ nhám bề mặt đến tính chống ăn mịn hóa học của lớp bề
mặt chi tiết máy. .............................................................................................................. 18
1.3.
R
L
.
T
Các phƣơng pháp đo độ nhám bề mặt. .................................................................. 18
1.3.1.
Xác định độ nhám bằng cách so sánh mẫu. ................................................... 19
1.3.2.
Phƣơng pháp đo không tiếp xúc (dùng máy đo quang học). ........................ 20
1.3.3.
Phƣơng pháp đo kiểu tiếp xúc (dùng máy đo độ nhám bề mặt). ................ 23
U
D
Chƣơng 2. MÁY ĐO ĐỘ NHÁM BỀ MẶT MITUTOYO SJ 310 ..................................... 25
2.1.
Đại cƣơng về máy đo độ nhám SJ 310. .................................................................. 25
2.2.
Những nét chính của máy: ...................................................................................... 26
2.3.
Bảng phím và panel cảm ứng của máy SJ 310. ..................................................... 27
2.3.1.
Chức năng của các phím bấm. ........................................................................ 27
2.3.2.
Bảng điều khiển cảm ứng. ................................................................................ 28
2.4.
Cài đặt cho máy đo độ nhám SJ 310. ..................................................................... 30
2.4.1.
Cài đặt................................................................................................................ 30
2.4.2.
Nối và tháo rời bộ đo: ....................................................................................... 31
2.4.3.
Nạp giấy in......................................................................................................... 31
2.4.4.
Gắn miếng bảo vệ màn hình cảm ứng ............................................................ 32
2.4.5.
Bật/tắt bộ nguồn ............................................................................................... 33
2.5.
Thao tác đo. .............................................................................................................. 34
2.5.1.
Quy trình đo. ..................................................................................................... 34
2.5.2.
Lấy mẫu. ............................................................................................................ 34
2.5.3.
Đo. ...................................................................................................................... 36
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
3
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị cơng nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
2.6.
Kích thƣớc của máy đo độ nhám Mitutoyo SJ 310. .............................................. 36
2.7.
Trang bị đi kèm theo máy. ...................................................................................... 37
2.7.1.
Chân hỗ trợ No.12AAA216. ............................................................................. 37
2.7.2.
Bộ phận dẫn hƣớng cho bề mặt phẳng No.12 AAA217. ............................... 38
2.7.3.
Bộ phận dẫn hƣớng cho hình trụ No.12AAA218........................................... 40
2.7.4.
Bộ tiếp hợp đo thẳng đứng No. 12AAA219. ................................................... 41
2.8.
Các trang bị phụ trợ không đi kèm theo máy. ...................................................... 41
2.8.1.
Thanh mở rộng: ................................................................................................ 41
2.8.2.
Bộ tiếp hợp đế từ tính. ...................................................................................... 42
Chương 3. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MỘT SỐ TRANG BỊ CÔNG NGHỆ CHO MÁY ĐO
ĐỘ NHÁM MITUTOYO SJ 310........................................................................................... 44
3.1.
Tính cấp thiết và mục đích của đề tài thiết kế chế tạo. ........................................ 44
3.2. Thiết kế trang bị công nghệ phụ trợ cho máy đo độ nhám bề mặt Mitutoyo SJ
310. 45
3.2.1.
C
C
R
L
.
T
Trang bị công nghệ thiết kế, chế tạo. .............................................................. 45
3.2.2. Thiết kế giá đỡ. ...................................................................................................... 48
3.2.3. Thiết kế khối V chuyên dùng để đo độ nhám chi tiết dạng trụ. ........................ 54
3.3.
U
D
Chế tạo một số chi tiết cho trang bị công nghệ. .................................................... 54
3.3.1. Chọn máy gia cơng. ............................................................................................... 54
3.3.2. Chọn dao và tính tốn chế độ cắt. ........................................................................ 56
3.3.3. Trình tự thực hiện các bƣớc gia công trong phần mềm ứng dụng Pro Engineer
5.0. ..................................................................................................................................... 60
3.4. Lắp ráp hoàn thiện trang bị. ................................................................................... 128
Chƣơng 4. VẬN HÀNH CÁC TRANH BỊ CÔNG NGHỆ CHO MÁY ĐO ĐỘ NHÁM129
4.1.
Lắp đặt các bộ phận của trang bị công nghệ chế tạo với máy đo độ nhám. ..... 129
4.2.
Vận hành trang bị công nghệ. ............................................................................... 130
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................................... 132
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................................... 133
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
4
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời đại cơng nghiệp hóa hiện đại hóa hiện nay, các sản phẩm công
nghiệp ngày càng hiện đại với tính đa dạng về hình dáng, mẫu mã và địi hỏi chất
lƣợng rất cao. Do vậy các máy móc, trang thiết bị cũng ngày một phát triển không
ngừng, cùng theo đó là sự phát triển của các trang thiết bị phụ trợ để nâng cao khả
năng công nghệ cho các máy móc, trang thiết bị, phù hợp với tình hình thực tế.
Là một sinh viên năm cuối khoa Cơ khí, ngành Cơng nghệ chế tạo máy việc làm
đồ án tốt nghiệp không chỉ để cũng cố kiến thức mà còn giúp cho sinh viên bƣớc đầu
tiếp cận với những cơng nghệ thực tế, thơng qua đó hình thành tƣ duy logic và sáng
tạo hơn.
Đề tài “thiết kế, chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề
mặt” của em đƣợc thầy PGS.TS Lƣu Đức Bình giao cho. Với những kiến thức đƣợc
học và trãi qua q trình tìm tịi nghiên cứu, sự giúp đỡ của thầy PGS.TS Lƣu Đức
C
C
R
L
.
T
Bình và các thầy cơ khác trong khoa Cơ khí thì em cũng đã hồn thành đƣợc đồ án
này. Xong với kiến thức còn hạn chế cộng với kinh nghiệm thực tế chƣa nhiều nên đồ
án của em khơng tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc sự chỉ bảo, góp ý
của các thầy.
U
D
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà Nẵng, Ngày 01 tháng 07 năm 2020
Huỳnh Ngọc Diện
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
5
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
Chƣơng 1.
TỔNG QUAN VỀ ĐỘ NHÁM BỀ MẶT
1.1.
Khái niệm, nguyên nhân dẫn đến độ nhám bề mặt và các tiêu chuẩn về độ
nhám.
1.1.1. Khái niệm.
Bề mặt của chi tiết máy sau khi đƣợc gia công không bằng phẳng, trơn láng một
cách lý tƣởng (Hình 1.1) mà chúng có sự nhấp nhơ với chiều cao và bƣớc khá nhỏ.
Tập hợp các nhấp nhơ đó trên phạm vi chiều dài chuẩn đƣợc gọi là độ nhám bề mặt.
Vết gia công
C
C
R
L
.
T
U
D
Chiều cao
Chiều rộng
độ nhám
độ nhám
Chiều cao
độ gợn sóng
Chiều rộng
độ gợn sóng
Hình 1.1. Bề mặt thực của chi tiết sau khi gia công.
Độ nhám bề mặt là một trong những chỉ tiêu rất quan trọng để đánh giá chất
lƣợng của chi tiết máy, bởi sự ảnh hƣởng của nó tới khả năng làm việc cũng nhƣ tuổi
bền của chi tiết máy là rất lớn.
1.1.2. Nguyên nhân gây ra độ nhám bề mặt.
Trong quá trình cắt, lƣỡi cắt của dụng cụ cắt và sự hình thành phoi kim loại tạo
ra những vết xƣớc cực nhỏ trên bề mặt gia cơng. Nhƣ vậy bề mặt có độ nhám.
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
6
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
Tuy vậy, khơng phải tồn bộ những mấp mơ trên bề mặt đều thuộc về nhám bề
mặt, mà nó là tập hợp những mấp mơ có bƣớc tƣơng đối nhỏ và đƣợc xét trong giới
hạn chiều dài chuẩn (là chiểu dài của phần bề mặt đƣợc chọn để đo nhám bề mặt).
Những mấp mơ có tỉ số giữa bƣớc mấp mô (p) và chiều cao mấp mô (h) ≤
50 thuộc độ nhám bề mặt (mấp mơ có chiều cao h3).
Những mấp mô mà 50 ≤ p/h ≤ 1000 thuộc độ sóng bề mặt (mấp mơ có chiều
cao h2).
Những mấp mơ mà p/h > 1000 thuộc sai lệch hình dạng (mấp mơ có chiều
cao h1).
C
C
R
L
.
T
Hình 1.2. Phân loại mấp mơ bề mặt.
U
D
1.1.3. Tiêu chuẩn hóa về độ nhám bề mặt.
Độ nhám bề mặt đƣợc đánh giá bằng sự nhấp nhô của prôfin đƣợc tạo thành bởi
giao tuyến giữa bề mặt thực và mặt phẳng vng góc với bề mặt thực.
Hình 1.3. Độ nhám bề mặt.
Chuẩn để đánh giá độ nhám là đƣờng trung bình của prơfin, là đƣờng có hình
dáng của prơfin danh nghĩa sao cho trong giới hạn của chiều dài chuẩn l, sai lệch bình
phƣơng của prơfin đƣợc đo tới đƣờng này là nhỏ nhất.
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
7
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
Theo một cách khác đƣờng chuẩn là đƣờng chia prôfin thực làm hai phần có
tổng diện tích các đỉnh lồi và đáy lõm bằng nhau F1+F3+F5=F2+F4+F6 (Hình 1.4).
Chiều dài chuẩn là phần chiều dài của bề mặt chi tiết đƣợc lựa chọn để đo độ
nhám. Khơng có sự tham gia của các loại nhấp nhơ khác có bƣớc lớn hơn chiều dài
chuẩn l. Tiêu chuẩn qui định chiều dài tiêu chuẩn có các trị số sau 0,01; 0,03; 0,08;
0,25; 0,8; 2,5; 8; 25 mm.
C
C
Hình 1.4. Đƣờng chuẩn và chiều dài chuẩn.
Các chỉ tiêu đánh giá độ nhám thƣờng dùng là:
R
L
.
T
Sai lệch prơfin trung bình cộng Ra: là sai lệch trung bình số học các giá trị
tuyệt đối của sai lệnh prôfin trong khoảng chiều dài chuẩn. Sai lệnh prôfin là
khoảng cách giữa các điểm đến đƣờng trung bình.
U
D
Ra = .∫ | |
= .∑
| |
(µm)
Chiều cao nhấp nhơ Rz: Là chiều cao trung bình của 5 khoảng cách từ 5 đỉnh
cao nhất đến 5 đáy thấp nhất của nhám tính trong phạm vi chiều dài chuẩn.
Rz =
(
) (
)
(µm)
Tùy theo điều kiện làm việc của chi tiết, ngƣời thiết kế có thể yêu cầu thêm các
yêu cầu phụ về hƣớng nhấp nhơ bề mặt. Hƣớng nhấp nhơ bề mặt là hình vẽ quy ƣớc
đƣợc tạo thành bởi các hƣớng chiếu vuông góc của các điểm cao nhất và thấp nhất của
nhấp nhơ bề mặt trên mặt phẳng trung bình.
Nhám bề mặt đƣợc thể hiện bằng độ nhám bề mặt. Theo TCVN 2511: 1995 quy
định 14 cấp độ nhám và trị số của các thông số nhám Ra và Rz. Trị số nhám càng bé
thì bề mặt càng nhẵn. Việc chọn chỉ tiêu Ra và Rz là tùy theo chất lƣợng yêu cầu của
bề mặt và đặc tính kết cấu của bề mặt. Trong sản xuất thƣờng dùng chỉ tiêu Ra để đánh
giá các bề mặt có độ nhám trung bình từ (cấp 6-12). Đối với những bề mặt có độ nhám
quá thơ (cấp 1-5) hoặc rất tinh (cấp 13-14) thì dùng chỉ tiêu Rz, vì nó đánh giá chính
xác hơn. Chỉ tiêu Rz còn đƣợc sử dụng đối với những bề mặt khơng thể kiểm tra trực
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
8
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
tiếp thơng số Ra chẳng hạn những bề mặt kích thƣớc nhỏ hoặc prôfin phức tạp (lƣỡi
cắt của dụng cụ, chi tiết đồng hồ…). Tùy theo điều kiện làm việc và tính chất sử dụng
của các bề mặt chi tiết mà xác định cấp độ nhám. Các bề mặt tiếp xúc u cầu thơng số
nhám có trị số bé, các bề mặt khơng tiếp xúc u cầu thơng số nhám có trị số lớn. Độ
chính xác của kích thƣớc càng cao, u cầu thơng số nhám có trị số càng bé. Các bề
mặt chi tiết có độ nhám khác nhau, địi hỏi các phƣơng pháp gia cơng khác nhau. Bề
mặt có trị số nhám càng bé địi hỏi gia cơng càng tinh vi.
Dãy các giá trị độ nhám bề mặt tƣơng ứng với chất lƣợng bề mặt nhƣ bảng.
Chất
lƣợng
bề mặt
C
C
Thô
Bán
tinh
Tinh
Siêu
tinh
Cấp
Thông số độ nhám
độ
Ra (µm)
Rz (µm)
nhám
1
80 - 40
320 - 160
2
40 – 20
160 - 80
3
20 – 10
80 – 40
4
10 – 5
40 – 20
5
5 – 2,5
20 – 10
6
10 – 6,3
2,5 – 1,25
7
6,3 – 3,2
1,25 – 0,63
8
3,2 – 1,6
0,63 – 0,32
9
1,6 – 0,8
0,32 – 0,16
10
0,8 – 0,4
0,16 – 0,08
11
0,4 – 0,2
0,08 – 0,04
12
0,2 – 0,1
0,04 – 0,02
13
0,02 – 0,01
0,1 – 0,05
14
0,01 – 0,005
0,05 – 0,025
Chú ý: Ƣu tiên sử dụng các giá trị in dậm cho Ra và Rz
R
L
.
T
U
D
Chiều dài
chuẩn
(mm)
8,0
2,5
0,8
0,25
0,08
Bảng 1. Chất lƣợng bề mặt ứng với các cấp độ nhám.
Các thuật ngữ về tiêu chuẩn độ nhám bề mặt bạn nên biết:
Độ chính xác gia cơng: là mức độ chính xác đạt đƣợc sau khi gia công so với
yêu cầu ban đầu trong thiết kế mà bạn mong muốn.
Trong thực tế độ chính xác gia công đƣợc biểu thị bằng các sai số về kích
thƣớc, sai lệch về hình dáng hình học, sai lệch về vị trí tƣơng đối giữa các yếu tố hình
học của chi tiết đƣợc biểu thị bằng dung sai.
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
9
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
Độ chính xác gia cơng cịn phần nào đƣợc thể hiện ở hình dáng hình học lớp tế
vi trên bề mặt của chi tiết. Đó là độ bóng hay độ nhẵn bề mặt, cịn gọi là độ nhám.
Cấp chính xác: Cấp chính xác đƣợc qui định theo trị số từ nhỏ đến lớn theo
mức độ chính xác kích thƣớc.
TCVN và ISO chia ra 20 cấp chính xác khác nhau, chúng đƣợc đánh số theo
thứ tự độ chính xác giảm dần là 01, 0, 1, 2, …15, 16, 17, 18. Trong đó:
-
Cấp 01 ÷ cấp 1 là các cấp siêu chính xác.
-
Cấp 1 ÷ cấp 5 là các cấp độ chính xác cao. Các cấp này áp dụng cho các chi tiết
chính xác, dụng cụ đo.
-
Cấp 6 ÷ cấp 11 các cấp độ chính xác thƣờng. Các cấp này áp dụng cho các mối
-
lắp ghép.
Cấp 12 ÷ cấp 18 là các cấp độ chính xác thấp. Các cấp này dùng cho các kích
thƣớc tự do (khơng lắp ghép).
C
C
R
L
.
T
Lƣu ý:
Hai bề mặt có hình dạng prơfin có thể khác nhau nhƣng có thể có cùng độ
nhám (hình 1.6).
U
D
Hình 1.5. Bề mặt có cùng độ nhám nhƣng biên dạng khác nhau.
Để ghi độ nhám bề mặt ngƣời ta dùng các kí hiệu sau:
a)
c)
b)
Hình 1.6. Ký hiệu độ nhám bề mặt
a. Ký hiệu nhám không chỉ rõ phƣơng pháp gia công.
b. Ký hiệu nhám chỉ rõ phƣơng pháp gia công bằng cắt gọt.
c. Ký hiệu nhám chỉ rõ phƣơng pháp gia công không phoi.
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
10
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
Trên kí hiệu cơ bản có 4 vị trí ghi thông số nhƣ sau với h là chiều cao khổ
chữ trên bản vẽ:
Hình 1.7. Ký hiệu cơ bản.
Các ví dụ:
Vị trí 1: ghi trị số Ra hoặc Rz (nếu ghi thơng số Ra thì khơng cần ghi kí hiệu
thơng số)
1.25
2.5
Rz10
C
C
R
L
.
T
Hình 1.8. Kí hiệu trên vị trí 1
Vị trí 2: Ghi phƣơng pháp gia công đặc biệt (cạo, mài, đánh bóng)
Cạo
0,32
U
D
Đánh bóng
0,01
Hình 1.9. Kí hiệu trên vị trí 2.
Vị trí 3: Nếu cần quy định chiều dài chuẩn thì ghi chiều dài đƣợc lựa chọn
vào vị trí này.
Vị trí 4: Ghi hƣớng nhấp nhơ. Trên bề mặt chi tiết gia cơng thƣờng có các
hƣớng nhấp nhơ sau:
- Hƣớng nhấp nhơ song song.
=
- Hƣớng nhấp nhơ vng góc.
┴
- Hƣớng nhấp nhơ cắt chéo nhau.
×
-
Hƣớng nhấp nhơ bất kỳ.
Hƣớng nhấp nhơ trịn.
Hƣớng nhấp nhơ hƣớng tâm.
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
M
C
R
11
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
Trên các bản vẽ cũ, nhám bề mặt đƣợc thể hiện theo cấp với ký hiệu tam giác
ngƣợc. Đó là ký hiệu của độ bóng bề mặt theo tiêu chuẩn Liên Xô cũ.
Ký hiệu cấp độ Ký hiệu cấp độ
nhám bề mặt
nhám bề mặt
Rt
(kiểu mới)
(kiểu cũ)
50 2000
N12
25 1000
N11
12,5 500
N10
6,3
250
32
N9
3,2
125
16
N8
1,6
63
8
N7
0,8
32
4
N6
0,4
16
2
N5
0,2
8
1
N4
0,1
4
0,5
N3
0,05
2
0,25
N2
0.025
1
N1
Ra
µm
Ra
µ in
Kí hiệu
kiểu cũ
Tiêu
chuẩn
Mỹ
C
C
R
L
.
T
Bảng 2. Bảng chuyển đổi độ nhám giữa hệ inch và mét,
giữa hệ thống Liên Xô cũ và hiện nay
Tùy theo điều kiện làm việc của chi tiết, ngƣời thiết kế có thể yêu cầu thêm các
U
D
yêu cầu phụ về hƣớng nhấp nhô bề mặt. hƣớng nhấp nhô bề mặt là hình vẽ quy ƣớc
đƣợc tạo thành bởi các hƣớng chiếu vng góc của các điểm cao nhất và thấp nhất của
nhấp nhơ bề mặt trên mặt phẳng trung bình.
Kí hiệu độ nhám của mỗi bề mặt trên bản vẽ chi ghi 1 lần trên đƣờng bao thấy,
hay đƣờng kéo dài của đƣờng bao thấy, đỉnh nhọn của ký hiệu hƣớng vào bề mặt cần
ghi.
Hình 1.10. Ký hiệu độ nhám trên từng mặt.
Nếu tất cả các bề mặt của chi tiết có cùng một cấp độ nhám thì ghi kí hiệu nhám
chung ở góc trên bên phải của bản vẽ.
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
12
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị cơng nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
Hình 1.11. Ký hiệu độ nhám chung cho toàn bản vẽ.
Nếu phần lớn các bề mặt của chi tiết có cùng một cấp độ nhám kí hiệu chung ở
góc bên phải của bản vẽ và đặt trong dấu ngoặc đơn.
C
C
R
L
.
T
U
D
Hình 1.12. Ký hiệu độ nhám cho phần lớn các mặt trên tồn bản vẽ.
Nếu trên cùng một bề mặt có hai cấp độ nhám khác nhau thì dùng nét liền mảnh
vẽ đƣờng phân cách, đƣờng phân cách không đƣợc vẽ lên đƣờng gạch vật liệu của mặt
cắt.
Hình 1.13. Ký hiệu độ nhám cho một mặt có hai độ nhám khác nhau.
Độ nhám của bề mặt răng, then hoa thân khai đƣợc ghi trên mặt chia, khi trên
bản vẽ khơng có hình chính diện.
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
13
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị cơng nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
Hình 1.14. Ký hiệu độ nhám trên bề mặt răng thân khai.
Kí hiệu độ nhám bề mặt làm việc của ren đƣợc ghi ngay bên cạnh kích thƣớc
đƣờng kính đỉnh ren hoặc prơfin ren.
C
C
R
L
.
T
Hình 1.15. Ký hiệu độ nhám trên bề mặt ren.
U
D
Trị số cho phép của thông số nhám đƣợc lựa chọn dựa vào chức năng sử dụng
của bề mặt cũng nhƣ điều kiện làm việc của chi tiết. Mặt khác cũng cần phải căn cứ
vào phƣơng pháp gia công hợp lý đảm bảo yêu cầu nhám bề mặt. Việc quyết định trị
số quá nhỏ sẽ dẫn đến tăng chi phí cho gia cơng bề mặt, tăng giá thành của sản phẩm
đó là điều khơng có lợi cho sản xuất.
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
14
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
Phƣơng pháp gia cơng
Cấp chính xác
Cấp độ nhám
Tiện ngồi, tiện trong, bào bán tinh
5
4
1-3
4-7
Tiện ngồi, tiện trong, bào tinh
3
7-9
Phay thơ
4
1-3
Phay tinh
3
4-5
Khoan, kht
5
4-6
Doa thơ
3
5-7
Doa tinh
2
8-9
Chuốt thơ
2a
6-8
Chuốt tinh
2
9-10
Mài thơ
3a
Tiện ngồi, tiện trong, bào thô
C
C
R
L
.
2
Mài bán tinh
Mài tinh
T
U
1
6-7
8-9
9-10
2
10-12
1
13-14
2
6-8
1
8-9
Nghiền tinh
1
9-11
Xọc răng, phay răng thô
4
5-6
Xọc răng, phay răng tinh
2
6-7
Cà răng
2
8
Mài khôn thô
Mài khôn tinh
Nghiền thô
Nghiền bán tinh
D
Bảng 3. Bảng số liệu cấp chính xác và cấp độ nhám bề mặt đạt đƣợc nhờ các
phƣơng pháp gia công.
Chú ý:
Cần phân biệt độ nhẵn (hay độ nhám) với độ bóng. Độ nhẵn là độ nhấp nhơ trên
bề mặt, cịn độ bóng là độ sáng của bề mặt.
Bảng trên chỉ có giá trị tham khảo. Độ nhám bề mặt cịn tùy vào điều kiện của
máy móc, tay nghề cơng nhân và các điệu kiện khác…
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
15
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị cơng nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
Ngồi ra, độ nhám bề mặt còn liên quan đến dung sai kích thƣớc và dung sai
hình dạng.
Cấp chính Dung sai hình dạng
Kích thƣớc danh nghĩa (mm)
xác kích
theo % của dung
≤18
>18 ÷ 50 >50 ÷ 120 >120 ÷ 500
thƣớc
sai kích thƣớc
Giá trị Ra µm, khơng lớn hơn
100
0.2
0.4
0.4
0.8
60
0.1
0.2
0.2
0.4
IT 3
40
0.05
0.1
0.1
0.2
100
0.4
0.8
0.8
1.6
60
0.2
0.4
0.4
0.8
IT 4
40
0.1
0.2
0.2
0.4
100
0.4
0.8
1.6
1.6
60
0.2
0.4
0.8
0.8
IT 5
40
0.1
0.2
0.4
0.4
100
0.8
1.6
1.6
3.2
60
0.4
0.8
0.8
1.6
IT 6
40
0.2
0.4
0.4
0.8
100
1.6
3.2
3.2
3.2
60
0.8
1.6
1.6
1.6
IT 7
40
0.4
0.8
0.8
0.8
100
1.6
3.2
3.2
3.2
60
0.8
1.6
1.6
1.6
IT 8
40
0.4
0.8
0.8
0.8
100: 60
3.2
3.2
6.3
6.3
40
1.6
1.6
3.2
3.2
IT 9
25
0.8
0.8
1.6
1.6
100: 60
3.2
6.3
6.3
6.3
40
1.6
3.2
3.2
3.2
IT 10
25
0.8
1.6
1.6
1.6
100: 60
6.3
6.3
12.5
12.5
40
3.2
3.2
6.3
6.3
IT 11
25
1.6
1.6
3.2
3.2
100: 60
12.5
12.5
25
25
IT 12
40
6.3
6.3
12.5
12.5
IT 13
Chú ý: trong trƣờng hợp cần thiết, có thể lấy Ra nhỏ hơn chỉ dẫn trong bảng.
C
C
R
L
.
T
U
D
Bảng 4: Độ nhám bề mặt ứng với dung sai kích thƣớc
và hình dáng.
1.2.
Ảnh hƣớng của độ nhám bề mặt đến khả năng làm việc của chi tiết máy.
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
16
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
1.2.1. Tầm quan trọng của độ nhám bề mặt.
Nhám bề mặt ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng làm việc của chi tiết máy. Đối với
những chi tiết trong mối ghép động (ổ trƣợt, sống dẫn, con trƣợt...), bề mặt chi tiết làm
việc trƣợt tƣơng đối với nhau, nên khi nhám càng lớn càng khó đảm bảo hình thành
màng dầu bơi trơn bề mặt trƣợt. Dƣới tác dụng của tải trọng các đỉnh nhám tiếp xúc
với nhau gây ra hiện tƣợng ma sát nửa ƣớt, thậm chí cả ma sát khơ, dẫn đến làm giảm
hiệu xuất làm việc, tăng nhiệt độ làm việc của mối ghép. Mặt khác tại các đỉnh tiếp
xúc, lực tập trung lớn, ứng xuất lớn vƣợt quá ứng xuất cho phép gây biến dạng chảy
phá hỏng bề mặt tiếp xúc, bề mặt làm việc nhanh mòn. Thời kỳ mịn ban đầu càng
ngắn thì thời gian phục vụ của chi tiết càng giảm.
Đối với các chi tiết có độ dôi lớn khi ép hai chi tiết lại với nhau thì nhám sẽ bị
san phẳng, nhám càng lớn thì san phẳng càng lón độ dơi của mối ghép càng giảm
nhiều, giảm độ bền của mối ghép. Việc chọn Rz phù hợp với đặc tính các mối ghép có
thể theo cơng thức kinh nghiệm sau với δ là độ dôi:
C
C
R
L
.
T
Khi đƣờng kính lắp ghép Φ > 50 mm: Rz = (0,1 - 0,15)δ ( μm)
Khi đƣờng kính lắp ghép Φ 18- 50 mm: Rz = (0,15 - 0,2)δ ( μm)
Khi đƣờng kính lắp ghép Φ < 18 mm: Rz = (0,2 - 0,25)δ ( μm)
Đối với những chi tiết làm việc ở trạng thái chịu tải chu kỳ và tải trọng thì nhám
U
D
là nhân tố tập trung ứng suất dễ phát sinh rạn nứt làm giảm độ bền mỏi của chi tiết. Tại
đáy các mấp mô là nơi tập trung ứng suất với trị số rất lớn, tại đó sẽ xuất hiện các vết
nứt tế vi - đó chính là ngun nhân phá hỏng chi tiết. Vì vậy, nếu độ nhám bề mặt
tăng, bán kính đáy các mấp mơ lớn thì sẽ nâng cao độ bền mỏi của chi tiết.
Nhám càng nhỏ thì bề mặt càng nhẳn, khả năng chống lại sự ăn mòn càng tốt.
Một cách khác trực quan có thể giải thích điều đó bằng hiện tƣợng mà chúng ta thƣờng
thấy: bề mặt càng nhẵn thì càng lâu bị gỉ.
1.2.2. Ảnh hƣởng của độ nhám bề mặt đến khả năng chống ăn mòn.
Do bề mặt của hai chi tiết tiếp xúc nhau có nhấp nhơ tế vi trong giai đoạn đầu
của quá trình làm việc, hai bề mặt này tiếp xúc với nhau ở một số đỉnh cao nhấp nhơ,
diện tích tiếp xúc thực chỉ bằng một phần diện tích tiếp xúc tồn phần.
Tại các đỉnh nhấp nhơ đó, áp suất rất lớn vƣợt q giới hạn chảy, có khi vƣợt cả
giới hạn bền của vật liệu. Áp suất đó làm cho các điểm tiếp xúc bị nén đàn hồi và biến
dạng dẻo các nhấp nhô, đó là biến dạng tiếp xúc. Khi hai bề mặt có chuyển động tƣơng
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
17
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
đối với nhau sẽ xảy ra hiện tƣợng trƣợt dẻo ở các đỉnh nhấp nhơ, các đỉnh nhấp nhơ bị
mịn nhanh chóng làm khe hở ghép tăng lên. Đó là hiện tƣợng mòn ban đầu.
Trong điều kiện làm việc vừa và nhẹ, mịn ban đầu có thể làm cho chiều cao
nhấp nhơ giảm 65 – 75%, lúc đó diện tích tiếp xúc thực tăng lên và áp xuất tiếp xúc
giảm xuống. Sau giai đoạn mịn ban đàu này, q trình mịn trở nên bình thƣờng và
chậm, đó là giai đoạn mịn bình thƣờng (giai đoạn này chi tiết làm việc tốt nhất).
Cuối cùng là giai đoạn mịn kịch liệt, khi đó bề mặt tiếp xúc bị tróc ra, nghĩa là
cấu trúc bề mặt chi tiết máy bị phá hỏng.
Thực nghiệm chứng tỏ rằng, nếu giảm hoặc tăng độ nhám tới trị số tối ƣu, ứng
với điều kiện làm việc của chi tiết máy thì sẽ đạt đƣợc lƣợng mịn ban đầu ít nhất, qua
đó kéo dài tuổi thọ chi tiết máy.
Ví dụ: Đối với ổ bi độ nhám Ra tối ƣu là 0,04-0,08 µm, độ nhám tối ƣu của bộ
đơi xylanh-piston động cơ là 0,08-0,32 µm.
C
C
R
L
.
T
1.2.3. Ảnh hƣởng của độ nhám bề mặt đến độ bền mỏi của chi tiết máy.
Độ nhám bề mặt có ảnh hƣởng đến độ bền mỏi của chi tiết máy, nhất là khi chi
tiết máy chịu tải trọng chu kì có đổi dấu, tải trọng va đập vì ở đáy các nhấp nhơ tế vi
có ứng suất tập trung lớn, ứng suất này sẽ sinh ra các vết nức tế vi ở đáy các nhấp nhơ,
đó là nguồn gốc phá hỏng chi tiết máy.
Nếu độ nhám thấp thì độ bền, giới hạn mỏi của vật liệu sẽ cao và ngƣợc lại.
U
D
1.2.4. Ảnh hƣởng của độ nhám bề mặt đến tính chống ăn mịn hóa học của lớp bề
mặt chi tiết máy.
Các chổ lõm bề mặt có độ nhám tạo ra là nơi chứa các tạp chất nhƣ axit, muối.
Các tạp chất này có tác dụng ăn mịn hóa học đối với kim loại. Q trình ăn mịn hóa
học trên lớp bề mặt chi tiết làm các nhấp nhơ mới hình thành.
Nhƣ vậy bề mặt chi tiết càng ít nhám thì sẽ càng ít bị ăn mịn hóa học (vì khả
năng chứa tạp chất ít), bán kính các nhấp nhơ càng lớn khả năng chống ăn mịn của lớp
bề mặt càng cao.
Có thể chống ăn mịn hóa học bằng cách phủ lên bề mặt chi tiết máy một lớp
bảo vệ bằng phƣơng pháp mạ hoặc phƣơng pháp cơ khí làm cứng lớp bề mặt.
1.3.
Các phƣơng pháp đo độ nhám bề mặt.
Có 3 phƣơng pháp kiểm tra độ nhám bề mặt thƣờng dùng là:
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
18
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
Xác định độ nhám bề mặt bằng cách so sánh (bằng mắt) vật cần đo với mẫu
có sẳn.
Dùng máy đo độ nhám bề mặt (phƣơng pháp đo kiểu tiếp xúc): để đo các bề
mặt có độ nhám lớn.
Dùng máy đo quang học (phƣơng pháp đo không tiếp xúc): dùng khi độ
nhám nhỏ.
Chú ý: Khi đo độ nhám các bề mặt lỗ, có thể dùng chất dẻo đắp lên chi tiết, sau
đó đo độ nhám thơng qua bề mặt chất dẻo đó.
1.3.1. Xác định độ nhám bằng cách so sánh mẫu.
Bản chất của phƣơng pháp này là sử dụng các mẫu độ nhám chuẩn (Roughness
Specimen), gồm các miếng thép (hoặc gang) có kích thƣớc 30x20mm xếp thành bộ.
Bề mặt các miếng kim loại này đƣợc gia công với các phƣơng pháp khác nhau nhƣ
tiện, phay, mài, gia công tia lửa điện, … với giá trị độ nhám đƣợc in bên cạnh.
C
C
R
L
.
T
U
D
Hình 1.16. Các mẫu độ nhám bề mặt chuẩn.
Ngƣời sử dụng so sánh bằng mắt giữa bề mặt chi tiết gia công và mẫu tƣơng
ứng với phƣơng pháp gia cơng đó để xác định độ nhám bề mặt. Khi so sánh thông
thƣờng dựa trên các yếu tố: vết gia công và độ sáng trên bề mặt.
Ƣu điểm của phƣơng pháp này là đơn giản, nhanh chóng, xác định đƣợc giá tri
khi chi tiết còn đang ở trên máy gia công. Tuy nhiên rỏ ràng phƣơng pháp này không
thể cho đƣợc kết quả cố độ chính xác cao vì so sánh bằng mắt và khơng thể có đủ mẫu
chuẩn để so sánh.
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
19
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
1.3.2. Phƣơng pháp đo không tiếp xúc (dùng máy đo quang học).
Phƣơng pháp này sử dụng ánh sáng chiếu vào bề mặt cần đo độ nhám, rồi dùng
kính hiển vi để xác định giá trị. Phƣơng pháp này dựa trên hai nguyên lý là mặt cắt ánh
sáng và giao thoa ánh sáng.
a. Phƣơng pháp mặt cắt ánh sáng.
Nguyên tắc của phƣơng pháp này là dùng một dãi ánh sáng song song, mỏng
chiếu vng góc với các vết gia cơng để quan sát độ nhấp nhô. Để quan sát và đo
lƣờng dễ dàng, nhấp nhô đƣợc tạo ảnh và khuếch đại lên tiêu diện của thị kính đo
lƣờng.
Nguyên lý của kính hiển vi kép mặt cắt ánh sáng (Double Microscope) nhƣ sau:
C
C
R
L
.
T
U
D
Hình 1.17. Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi kép mặt cắt ánh sáng.
Hệ thống I là hệ thống kính hiển vi chiếu sáng, chắn 1 có dạng chữ nhật hẹp,
đặt trên tiêu diện của thấu kính 2. Khi khe chắn sáng 1 đƣợc chiếu sáng nó sẽ đƣợc vật
kính 3 tạo ảnh lên mặt phản xạ là một vạch bị gãy khúc theo nhấp nhô.
Hệ thống II là hệ thống kính hiển vi quan sát nhằm khuếch đại nhấp nhơ của vệt
sáng và đo độ nhấp nhơ đó. Vật kính 4 sẽ tạo ảnh vệt sáng nhấp nhô lên tiêu diện của
thị kính tại màn 5, tại đây bố trí hệ thống đọc số kiểu panme. Ảnh của vệt sáng tạo trên
màng 5 có dạng khe sáng gợn sóng, khi đó ta sẽ di chuyển vạch chuẩn từ chân lên đỉnh
gợn sóng và đọc số trên panme.
Vì đƣờng tâm trục của hai kính hiển vi tạo thành với nhau một góc 900 và
nghiêng 450 so với bề mặt chi tiết đo độ nhám nên các kích thƣớc thẳng đứng của nhấp
nhơ bề mặt sẽ đƣợc phóng đại lên √ lần so với trị số thực của chúng. Do vậy, trƣớc
khi đo, ta tính chính xác độ chia thực của panme có thị kính. Muốn vậy ta đặt miếng
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
20
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
thủy tinh trên đó có vẽ thang chia độ lên bàn. Điều chỉnh cho trùng khớp vạch đọc của
kính hiển vi lần lƣợt với các vạch độ của miếng thủy tinh, ta xác định đƣợc giá trị thực
độ chia của panme có thị kính.
Với loại thiết bị này, cần phải đo chiều cao từng điểm, do vậy chỉ có thể đo
đƣợc chỉ tiêu chiều cao nhấp nhô Rz.
Do nguyên tăc đo dựa trên tính phản xạ của các mặt có độ cao khác nhau nên
nếu sự khác nhau về độ cao q bé thì ảnh vệt sáng sẽ bị lóa, sai số đo rất lớn. Do đó
phƣơng pháp này chỉ dùng để đo độ nhám bề mặt Rz 2
.
Nhìn chung, dịng thiết bị này ít đƣợc sử dụng ngày nay do sử dụng tƣơng đối
phức tạp, mất thời gian so với các thiết bị ra đời sau này.
C
C
R
L
.
T
U
D
Hình 1.18. Thiết bị đo độ nhám theo phƣơng pháp mặt cắt ánh sáng.
b. Phƣơng pháp giao thoa ánh sáng.
Nguyên tắc của phƣơng pháp này là đo độ cao và khoảng cách của các vân giao
thoa khi chiếu ánh sáng đơn sắc vào kính hiển vi giao thoa.
Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi giao thoa ánh sáng (Light Interferometer) đo
độ nhám bề mặt nhƣ sau:
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
21
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị cơng nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
C
C
R
L
.
T
U
D
Hình 1.19. Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi giao thoa ánh sáng.
Ánh sáng đi từ nguồn đơn sắc 1 hoặc từ nguồn sáng trắng 3 qua tụ quang 2 tới
lăng kính xẻ đơi có tráng lên mặt tiếp xúc lớp bán mạ, tại đây nguồn sáng bị tách đôi,
một tới phần mặt phản xạ mẫu 12 rồi phản xạ trở lại qua 11, 10, qua 13 đến 14, một
phần phản xạ lên mặt của chi tiết cần kiểm tra 9, chùm phản xạ trở lại qua 8, 7, 10, 13
đến 14. Trên mặt 14, ảnh của hai vật phản xạ 9 và 12 tạo với nhau một nêm quang học,
sự giao thoa của hai phần chùm sáng bị tách ra ban đầu đƣợc thực hiện trên màn 14.
Ta có thể quan sát ánh sáng giao thoa và đo độ cao, khoảng cách của các vân giao thoa
nhờ thị kính 17 hoặc để giao thoa lên màn ảnh 16 và chụp ảnh qua kính mờ 18.
Chiều cao nhấp nhơ đƣợc xác định thông qua công thức:
Rz = .
Với,
(
)
a: chiều cao cong vênh của các vân giao thoa.
b: khoảng cách giữa những vân cùng tên.
: chiều dài bƣớc sóng ánh sáng, nếu là ánh sáng vàng thì = 0,55
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
22
.
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
Các loại máy đo độ nhám theo nguyên lý giao thoa này có thể đo đƣợc những
nơi khó tiếp cận nhƣ: mặt bên vịng xoắn ốc của vít dẫn, bề mặt răng, các bề mặt trong,
…. Phạm vi đo độ nhám có thể đo đƣợc trong khoảng Rz= 0,05-1,6
.
1.3.3. Phƣơng pháp đo kiểu tiếp xúc (dùng máy đo độ nhám bề mặt).
Phƣơng pháp này sử dụng một kim dò (Stylus) bằng kim cƣơng di chuyển theo
phƣơng vng góc với các vết gia công, độ nhấp nhô bề mặt chi tiết tiếp xúc với kim
dò sẽ đƣợc phản ánh thành dịch chuyển theo phƣơng trục của kim dò. Dịch chuyển này
đƣợc khuếch đại bằng phƣơng pháp cơ khí, quang, điện, thủy lực, … và đƣợc chỉ thị
trực tiếp trên bảng chia hoặc chụp ảnh, ghi đồ thị liên tục.
Sơ đồ nguyên lý của máy đo độ nhám bề mặt kiểu tiếp xúc đƣợc thể hiện nhƣ
sau:
C
C
R
L
.
T
U
D
Hình 1.20. Sơ đồ nguyên lý máy đo độ nhám kiểu tiếp xúc
Kim dò bằng kim cƣơng 1 gắn trên cần 2 là phần ứng của bộ biến đổi. Hệ thống
từ bộ biến đổi gồm hai cuộn dây 3 và lõi 4. Hai cuộn dây của bộ biến đổi và hai nửa
cuộn sơ cấp của biến áp đầu ra vi sai 6 tạo ra cầu đo, nguồn nuôi cầu này là máy phát
tần số âm thanh 5. Khi kim chuyển dịch trên mặt phẳng cần đo thì cẩn 2 bị dao động
so với gối tỳ 10. Các dao động của cần (là phản ứng của hệ thống từ) làm thay đổi các
khe hở khơng khí giữa cần và các lỏi của các cuộn dây 3, nhờ vậy làm thay đổi điện áp
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
23
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
Đồ án tốt nghiệp:
Thiết kế chế tạo một số trang bị công nghệ cho máy đo độ nhám bề mặt
ở đầu ra biến áp vi sai 6. Sự thay đổi điện áp đƣợc khuếch đại bằng bộ điện từ 7, đầu
ra của bộ này đƣợc nối với dụng cụ chỉ thị 8 hoặc dụng cụ tự ghi 9.
Trƣớc khi đo cần phải hiệu chuẩn lại máy với các mẫu chuẩn đƣợc cung cấp
theo máy. Cho máy đo trên bề mặt của mẫu chuẩn, điều chỉnh lại máy (mỗi loại máy
sẽ có nút điều chỉnh cụ thể) nếu kết quả đo không trùng với giá trị của mẫu chuẩn. Sau
khi chỉnh lại máy xong mới bắt đầu đo chi tiết.
C
C
R
L
.
T
Hình 1.21. Thiết bị đo độ nhám bề mặt kiểu tiếp xúc
Để phản ánh trung thực bề mặt kiểm tra, kim phải tiếp xúc với mọi điểm trên
đƣờng di trƣợt, muốn vậy mũi kim phải nhọn gần nhƣ tuyệt đối, thực tế không thể chế
tạo đƣợc loại mũi kim nhƣ vậy, hơn nữa cũng khơng thể dùng đƣợc vì khi trƣợt trên
U
D
mặt chi tiết kim sẽ cà hỏng mặt chi tiết. Thực tế, kim đƣợc chế tạo có hình dạng chóp
lăng trụ, chóp cơn, … có bán kính góc lƣợng nhất định (r = 6-10
) ở phần đỉnh và
làm bằng vật liệu quý, chống mòn và cứng nhƣ hợp kim cứng hoặc kim cƣơng. Do vậy
mà kết quả đo sẽ mắt phải sai số, đó là độ sai lệch giữa prơfin thực và prôfin đo.
Phƣơng pháp này thƣờng dùng để đo các kính thƣớc tế vi rất nhỏ với các thơng
số Rz = 0,05
, sai số phép đo
GVHD: PGS.TS Lƣu Đức Bình
.
24
SVTH: Huỳnh Ngọc Diện
