(Đồ án tốt nghiệp) nghiên cứu thiết kế đầu phân độ quang học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ ĐẦU PHÂN ĐỘ QUANG HỌC

GVHD: GVC-ThS. TRẦN QUỐC HÙNG
SVTH: BÙI QUỐC THỊNH
MSSV: 11104027

SKL003785

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH


BỘ MƠN KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: “ NGHIÊN CỨU – THIẾT KẾ
ĐẦU PHÂN ĐỘ QUANG HỌC ”

Giảng viên hƣớng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
MSSV:

Lớp:
Khố:

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2015


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn kỹ thuật công nghiệp

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: BÙI QUỐC THỊNH
Lớp: 111040A
Ngành đào tạo: Kỹ Thuật Công Nghiệp
1.

MSSV: 11104027

Khóa: 2011 - 2015
Hệ: Đại Học Chính Quy

Tên đề tài:
Nghiên cứu, tính tốn - thiết kế đầu phân độ quang học.

2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
- Đầu phân độ dùng cho các máy phay vạn năng ở xƣởng trƣờng.
3. Nội dung chính của đồ án:

- Giới thiệu về đề tài nghiên cứu.
- Trình bày tổng quan về đầu phân độ.
- Nội dung cơ sở lý thuyết về các dụng cụ đo quang học.
- Trình bày cụ thể về đầu phân độ quang học.
- Tiến hành tính tốn, lên ý tƣởng – thiết kế các bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết.
- Cuối cùng là phần kết luận, đề nghị và đƣa ra các đề xuất.
4.Các bản vẽ: + Bản vẽ lắp: 3 bản A1
+

Tập bản vẽ chi tiết: 18 bản A3

5.

Ngày giao đồ án: 20/03/2015

6.

Ngày nộp đồ án: 20/7/2015



TRƢỞNG BỘ MÔN

GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

Đƣợc phép bảo vệ …………………………………………

(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

i


LỜI CAM KẾT
- Tên đề tài: Nghiên cứu, tính tốn – thiết kế đầu phân độ quang học.
- GVHD:TRẦN QUỐC HÙNG
- Họ tên sinh viên: BÙI QUỐC THỊNH
- MSSV:
11104027
Lớp: 111040A
- Địa chỉ sinh viên: 169/1, Phƣờng Thạnh Xuân, Quận 12, Tp.HCM.
- Số điện thoại liên lạc:
- Email:
- Ngày nộp khố luận tốt nghiệp (ĐATN): 20/07/2015
- Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là cơng
trình do chính tơi nghiên cứu và thực hiện. Tơi không sao chép từ bất kỳ một bài
viết nào đã được cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi
phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm”.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 07 Năm
2015
Ký tên

Bùi Quốc Thịnh

ii


LỜI CẢM ƠN

Ngày nay đất nƣớc ta đang trên con đƣờng cơng nghiệp hóa hiện đại hóa đất nƣớc.
Trong đó lĩnh vực khoa học – kỹ thuật nói chung và ngành cơ khí nói riêng là một trong
những ngành tiên phong để phát triển nền công nghiệp của đất nƣớc . Tạo ra nhiều máy
móc, sản phẩm đáp ứng cho nhu cầu xã hội ngày càng cao. Vì vậy địi hỏi những kỹ sƣ
cơ khí phải có kiến thức sâu rộng, tay nghề vững vàng và đồng thời phải biết vận dụng
những kiến thức đã học để giải quyết vấn đề cụ thể trong sản xuất thực tế sau này khi ra
trƣờng.
Với việc đã đƣợc trang bị đầy đủ kiến thức về lĩnh vực cơ khí – vật liệu ở nhà
trƣờng cộng với tinh thần học hỏi, sự nổ lực và đầy nhiệt huyết của một sinh viên sắp ra
trƣờng. Hứa hẹn trong tƣơng lai chúng em sẽ là những tân kỹ sƣ đƣợc làm việc trong
môi trƣờng chuyên nghiệp vận dụng đƣợc những kiến thức đã học vào giải quyết những
vấn đề cụ thể trong công việc nhằm đạt đƣợc các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và góp phần
hồn thiện, phát triển bản thân.
Mục tiêu của đồ án này là tạo điều kiện cho ngƣời học hệ thống, củng cố và nắm
vững toàn bộ kiến thức đã học để vận dụng vào thiết kế, xây dựng và quản lý các quy
trình chế tạo sản phẩm cơ khí về mặt kỹ thuật và tổ chức sản xuất. Môn học cịn truyền
đạt những u cầu về chỉ tiêu cơng nghệ trong quá trình thiết kế các kết cấu cơ khí để góp
phần nâng cao hiệu quả chế tạo chúng.
Các số liệu , thông sốdo tra bang hoăcc̣ tinh toa n đều dựa vào các tài liệu
kinh nghiêṃ cua thầy cô hƣơng dâñ… Tuy nhiên , do thời gian thực hiện đề tài có giới
̉̉
hạn va một phần vì
̉̀
trong qua trinh thiết
̉́

của các thầy, cô giáo để bài làm của em đƣợc hoàn thiện hơn.
Cuối cung em xin chân thanh cam ơn

̉̀

̉̀

Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh đã giảng dạy cho em trong suốt thời gian qua. Đặc biệt là
các thầy, cơ giáo trong khoa cơ khí chế tạo máy cùng thầy TRẦN QUỐC HÙNG đa ̃ tâṇ
tinh̀ giúp đỡ, hƣớng dâñ chi tiết để em hoàn thành đồán này.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện
Bùi Quốc Thịnh

iii


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ ĐẦU PHÂN ĐỘ QUANG HỌC.
Đầu phân độ quang học là một trong những phụ tùng quan trọng của các máy phay
vạn năng, nó mở rộng khả năng công nghệ của các máy lên rất nhiều. Dùng để chia độ
chính xác và kiểm tra việc chia độ.
Nội dung đề tài này là tìm hiểu nghiên cứu, tính tốn - thiết kế đầu phân độ quang
học. Với đầu phân độ quang học thì ngồi các bộ phận cơ khí giống với các loại đầu phân
độ khác, nó cịn có bộ phận quan trọng khác đó chính là phần quang học trong đầu phân
độ. Nêu đƣợc công dụng và những ƣu - nhƣợc điểm của đầu phân độ quang học so với
các loại đầu phân độ khác; trình bày cơ sở lý thuyết về các dụng cụ đo quang học; cấu tạo
và nguyên lý hoạt động của hệ thống quang học trong đầu phân độ, đặc điểm – tính chất
của các bộ phận quang học. Giả thuyết bài tốn để tiến hành tính tốn và thiết kế đầu
phân độ quang học. Một số kết quả đạt đƣợc nhƣ: nghiên cứu – thiết kế tƣơng đối hoàn
thiện đầu phân độ quang học về mặt công nghệ cũng nhƣ tính kinh tế; rút ra đƣợc nhiều
kinh nghiệm và cải thiện khả năng đọc – thiết kế các bản vẽ. Bên cạnh đó cũng cịn một
số mặt chƣa đạt đƣợc nhƣ: kết quả sau khi thiết kế chƣa đƣợc chính xác tối ƣu, khả

năng cơng nghệ của đầu phân độ quang học cũng còn một số hạn chế.
Nếu trong thời gian tới có cơ hội em sẽ tiếp tục nghiên cứu phát triển đề tài này
hoàn thiện tốt hơn để đạt đƣợc kết quả chia độ trên đầu phân độ quang học là tối ƣu nhất,
có thể chính xác đến từng giây; mở rộng khả năng công nghệ của đầu chia độ…
Sinh viên thực hiện
Bùi Quốc Thịnh

ABSTRACT
RESEARCH AND DESIGN OF OPTICAL DIVIDING HEADS.
Optical dividing heads is one of the important parts of the universal milling machine, it
extends the technological capabilities of the machine a lot. Used for precise measurement
of angles in manufacturing various parts and also for inscribing circular scales.
Contents of this subject is to understand the research, design and calculations optical
dividing head. With optical dividing heads, apart from the mechanical parts similar to
other types of dividing heads, it also has another important component that is part of the
optical in dividing heads. Stating the usage and the advantages - disadvantages of optical
dividing heads than any other dividing heads; presents the theoretical basis of the optical
measuring instruments; structure and operating principle of the optical system of dividing
heads and characteristics - the nature of the optical elements. Hypothetical problem to
conduct calculated and design optical dividing heads. Some results achieved as: research
- designed relatively complete optical dividing heads technological as well as economic;
drawn a lot of experience and improved readability - design drawings.
If the next time have a chance I will continue research and development of the subject
better completed to achieve results calibrated on optical dividing heads the most optimal.
iv


MỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN ....................................................................................................................
LỜI CAM KẾT ...........................................................................................................................

LỜI CÁM ƠN ............................................................................................................................
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ....................................................................................................................
MỤC LỤC ...................................................................................................................................
DANH MUCc̣ BẢNG BIÊU

̉̉
̉̀

DANH MUCc̣ SƠ ĐÔ, HÌNH VE

......

.........

CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ..................................................................
1.1
Giới thiệu ................................................................................................
1.2
Mục tiêu nghiên cứu đề tài .....................................................................
1.3
Mục đích của đề tài nghiên cứu ..............................................................
1.4
Nội dung thực hiện đề tài .........................................................................
1.5
Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................
1.5.1
Đối tƣ
1.5.2
Phạm
1.6

Kết cấu đồ án ..........................................................................................
CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ .....................................................................
2.1
Chức năng của đầu phân độ ....................................................................
2.2
Phân loại đầu phân độ .............................................................................
2.3
Cấu tạo ....................................................................................................
2.3.1
Đầu ph
2.3.2
Đầu ph
2.3.3
Đầu ph
2.3.4
Đầu p
CHƢƠNG 3: LÝ THUYẾT VỀ CÁC DỤNG CỤ ĐO QUANG HỌC ....................................
3.1
Giới thiệu kính hiển vi quang học .........................................................
3.1.1
Khái n
3.1.2
Cấu tạ
3.1.3 Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi quang học ......................
3.1.4 Ứng dụng của kính hiển vi quang học ........................................
3.2
Nguyên tắc chuyển đổi quang hình trong các máy đo quang học .........
3.2.1 Nguyên tắc đòn quang học .........................................................
3.2.2 Nguyên tắc tự chuẩn ánh sáng ....................................................
3.2.3

Ngu
3.2.4
Ngu
3.3
Đo kích thƣớc góc ..................................................................................
3.3.1 Đo bằng đầu chia độ quang học .................................................
3.3.2 Đo bằng thị kính đo góc ...............................................................
3.4
Máy chiếu biên dạng ..............................................................................
3.5
Kính hiển vi dụng cụ ..............................................................................

v


CHƢƠNG 4: ĐẦU PHÂN ĐỘ QUANG HỌC .........................................................................
4.1
Cấu tạo, chức năng và nguyên lý hoạt động của đầu phân độ quang họ
4.1.1Cấu tạo ......
4.1.2Chức năng .
4.1.3 Nguyên lý hoạt động ...................................................................
4.2
Hệ thống quang học trong đầu phân độ ................................................
4.2.1 Cấu tạo hệ thống quang học ........................................................
4.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống quang học ...........................
4.3
Tính tốn hệ thống quang học ...............................................................
CHƢƠNG 5: TÍNH TỐN PHẦN ĐỘNG LỰC HỌC
TRONG ĐẦ
5.1

Đặt giả thiết và tính tốn chế độ cắt.......................................................
5.2
Thiết kế bộ truyền bánh răng nón – răng thẳng ....................................
5.3
Thiết kế bộ truyền trục vít – bánh vít ....................................................
5.4
Thiết kế trục ..........................................................................................
5.5
Tính then ...............................................................................................
5.6
Thiết kế ổ lăn ........................................................................................
5.7
Thiết kế vỏ hộp .....................................................................................
KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ ............................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................................

vi


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 4.1: Kết quả tính tốn.................................................................................................................... 40
Bảng 5.1: Hệ thống các số liệu.............................................................................................................. 53
Biểu đồ 5.2: Biểu đồ moment trục chính........................................................................................... 66

DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
Trang
Sơ đồ 2.1: Sơ đồ động đầu phân độ có đĩa chia................................................................................ 6
Sơ đồ 2.2: Sơ đồ động đầu phân độ khơng có đĩa chia................................................................... 7
Sơ đồ 3.1: Sơ đồ ngun tắc đòn quang học.................................................................................... 19

Sơ đồ 3.2: Nguyên tắc tự chuẩn ánh sáng......................................................................................... 21
Sơ đồ 3.3: Sơ đồ optimet......................................................................................................................... 22
Sơ đồ 3.4: Nguyên tắc của thiết bị đo kiểu chiếu hình................................................................. 23
Sơ đồ 3.5: Nguyên tắc hiển vi................................................................................................................ 25
Sơ đồ 3.6: Nguyên lý quang học của kính hiển vi dụng cụ........................................................ 32
Sơ đồ 5.1: Sơ đồ khi phay bánh răng trụ - răng thẳng.................................................................. 47
Sơ đồ 5.2: Sơ đồ động đầu phân độ quang học khi phay bánh răng....................................... 52
Sơ đổ 5.3: Sơ đồ lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng nón....................................................... 59
Sơ đổ 5.3: Sơ đồ lực tác dụng lên bộ truyền trục vít – bánh vít................................................ 63
Hình 2.1: Máy phay ngang vạn năng..................................................................................................... 4
Hình 2.2: Đầu chia độ trực tiếp............................................................................................................... 5
Hình 2.3: Đầu phân độ có đĩa chia......................................................................................................... 6
Hình 2.4: Ngun lý đầu phân độ có đĩa chia, chia gián tiếp....................................................... 6
Hình 2.5: Đầu chia độ quang học............................................................................................................ 8
Hình 2.6: Đầu chia độ 3 trục ngang..................................................................................................... 10
Hình 3.1: Nguyên lý cấu tạo kính hiển vi quang học.................................................................... 11
Hình 3.2: Tụ sáng khúc xạ của ngƣời thợ thêu............................................................................... 12
Hình 3.3: Sự khúc xạ ánh sáng bởi ly nƣớc..................................................................................... 13
Hình 3.4: Sự tạo ảnh qua thấu kính hội tụ......................................................................................... 13
Hình 3.5: Ảnh ảo quan sát thấy do khúc xạ...................................................................................... 14
Hình 3.6: Cấu tạo kính hiển vi quang học......................................................................................... 15
Hình 3.7: Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi quang học...................................................... 17
Hình 3.8: Soi mẫu kim tƣơng bằng kính hiển vi quang học...................................................... 18
vii


DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ (tiếp theo)
Trang
Hình 3.9: Ngun lý làm việc của đầu chia độ quang học.......................................................... 26
Hình 3.10: Thị kính đo góc..................................................................................................................... 27

Hình 3.11: Máy chiếu biên dạng........................................................................................................... 28
Hình 3.12: Đo kích thƣớc dài trên máy chiếu biên dạng............................................................ 29
Hình 3.13: Đo kích thƣớc góc trên máy chiếu biên dạng........................................................... 30
Hình 3.14: Kính hiển vi dụng cụ........................................................................................................... 31
Hình 3.15: Tấm kính chuẩn.................................................................................................................... 33
Hình 4.1: Đầu phân độ quang học........................................................................................................ 34
Hình 4.2: Bản vẽ lắp đầu phân độ quang học.................................................................................. 36
Hình 4.3: Hệ thống quang học trong đầu phân độ......................................................................... 41
Hình 4.4: Sự tạo ảnh bởi gƣơng phẳng.............................................................................................. 43
Hình 4.5: Ảnh của vật tạo bởi gƣơng phẳng.................................................................................... 44
Hình 4.6: Sự tạo ảnh của vật qua thấu kính hội tụ......................................................................... 45

viii


CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
CHƢƠNG 1:
1.1

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

Giới thiệu:

- Đầu phân độ là một phụ tùng quan trọng của các máy phay vạn năng, nó mở rộng khả
năng cơng nghệ của máy phay lên rất nhiều. Ngƣời ta sử dụng nó trong việc chế tạo các
loại dụng cụ cắt (dao phay, dao doa, dao khoét, tarô), các chi tiết tiêu chuẩn (đầu đinh ốc,
cạnh đai ốc, đai ốc xẻ rãnh, rãnh then hoa…) và các loại hình gia cơng từ đơn giản đến
phức tạp. Đầu phân độ đƣợc chia thành nhiều loại khác nhau và độ chính xác cũng khác
nhau tùy thuộc vào tính chất, cấu tạo của từng loại.
- Với những tính năng nhƣ trên thì đầu phân độ là phụ tùng khơng thể thiếu trong ngành

cơ khí để gia cơng các chi tiết. Ngày nay, công nghệ - khoa học kỹ thuật phát triển khơng
ngừng cùng với đó những u cầu trong việc chế tạo ngày càng khắc khe, địi hỏi độ
chính xác cao hơn rất nhiều thì cũng là lúc những thiết bị, máy móc hiện đại lần lƣợt ra
đời. Chính vì nhu cầu đó nên những phụ tùng nhƣ đầu chia độ cũng cần phải đƣợc cải
tiến, nâng cấp để đạt đƣợc độ chính xác cao trong gia cơng; đầu phân độ quang học là
một trong số đó.
- Đầu phân độ quang học về mặt cơ khí thì cũng giống nhƣ những đầu chia độ khác,
nhƣng điều đặc biệt là nó đã đƣợc trang bị thêm hệ thống quang học (hệ hiển vi quang
học; các tấm kính chuẩn có khắc vạch chia phút, chia độ…) để nó có thể chia độ đƣợc
với độ chính xác cao.
Vì tính thực tế và độ chính xác gia cơng đƣợc nâng cao rất nhiều nên đầu phân độ quang
học sẽ đƣợc tìm hiểu nghiên cứu, tính tốn thiết kế cụ thể trong đề tài này.
1.2

Mục tiêu thực hiện đề tài:

- Tìm hiểu, nghiên cứu các loại đầu phân độ ngoài thực tế để thu thập thông tin.
- Nêu đƣợc công dụng, cấu tạo và phân loại đầu phân độ vạn năng.
- Tìm hiểu, nghiên cứu thông tin về các dụng cụ đo quang học: kính hiển vi dụng cụ, máy
chiếu biên dạng, các nguyên tắc chuyển đổi quang hình…
- Trình bày đƣợc nguyên lý hoạt động của các bộ phận, các cơ cấu điều chỉnh và những
đặc trƣng của đầu phân độ quang học.
- Trình bày đƣợc cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống quang học trong đầu phân
độ.
- Tính tốn, thiết kế các bộ phận cơ khí và bộ phận quang học có trong đầu phân độ sao
cho tối ƣu nhất.
- Phải thành lập, xây dựng đƣợc các bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp để phục vụ cho việc chế
tạo sản xuất.
1

CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.3

Mục đích của đề tài:

Mục đích đạt đƣợc sau khi nghiên cứu đề tài này là tìm ra đƣợc giải pháp về mặt thiết kế,
công nghệ hợp lý nhất - tối ƣu nhất để tiến hành chế tạo mơ hình thử nghiệm sau đó
chỉnh sửa và hồn thiện, để đƣa vào sử dụng trong sản xuất thực tế đạt hiệu quả cao nhất.
1.4

Nội dung thực hiện đề tài:

Nội dung đề tài này là tìm hiểu nghiên cứu, tính tốn thiết kế đầu phân độ quang
học. Với đầu phân độ quang học thì ngồi các bộ phận cơ khí giống với các loại đầu phân
độ khác, nó cịn có bộ phận quan trọng khác đó chính là phần quang học trong đầu phân
độ. Phần quang học gồm có hệ thống kính hiển vi quang học và các kính chuẩn đƣợc
khắc vạch chia độ và chia phút. Đầu tiên cần phải tìm hiểu cơng dụng của việc chia độ
khi sử dụng hệ thống quang học để đọc kết quả, trình bày những ƣu - nhƣợc điểm của
đầu phân độ quang học so với các loại đầu chia độ khác; cơ sở lý thuyết về các dụng cụ
đo sử dụng hệ thống quang học: kính hiển vi dụng cụ, máy chiếu biên dạng…; cấu tạo và
nguyên lý hoạt động của hệ thống quang học trong đầu phân độ, đặc điểm – tính chất của
các bộ phận quang học: gƣơng phẳng, thấu kính, thị kính, kính chuẩn chia độ…Sau đó
đặt giả thuyết bài tốn để tiến hành tính tốn, thiết kế bản vẽ của các bộ phận cơ khí cùng
các bộ phận quang học có trong đầu phân độ. Qua thời gian thực hiện nghiên cứu đề tài
này em cũng rút ra đƣợc nhiều kinh nghiệm: cách tìm kiếm các nguồn tài liệu tham khảo
khác nhau từ việc tra sách vở cho đến internet đặc biệt là trao đổi thông tin với bạn bè
tiếp thu các ý kiến từ giáo viên hƣớng dẫn và các thầy cô khác trong khoa cơ khí; cải
thiện khả năng đọc và thiết kế các bản vẽ, củng cố đƣợc kiến thức để áp dụng vào việc
tính tốn. Đi cùng với những kết quả tích cực đạt đƣợc nhƣ trên thì cũng cịn nhiều mặt

hạn chế nhƣ: thơng tin thu thập, tài liệu tham khảo tra đƣợc cịn hạn hẹp…nên việc tính
tốn, thiết kế chƣa đƣợc chính xác tối ƣu.
Nếu trong thời gian tới có cơ hội em sẽ tiếp tục nghiên cứu phát triển đề tài này để
hoàn thiện tốt hơn việc tính tốn, thiết kế sau đó thực hiện chế tạo mơ hình thử nghiệm và
chỉnh sửa sao cho độ chính xác của kết quả đọc đƣợc từ hệ thống quang học khi chia độ
trên đầu phân độ quang học là tối ƣu nhất, có thể chính xác đến từng giây…
1.5

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu:

1.5.1 Đối tượng nghiên cứu:
- Xác định đƣợc phƣơng pháp, hƣớng đi phù hợp để tiến hành tìm hiểu thu thập các
thơng tin, tài liệu liên quan tới vấn đề cần nghiên cứu đó là đầu phân độ quang học.
- Sau đó lên ý tƣởng cho cơng việc tính tốn, thiết kế các bản vẽ chi tiết và bản vẽ lắp
của đầu phân độ quang học và tiến hành thực hiện chúng.

2


CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.5.2 Phạm vi nghiên cứu:
- Về không gian và lĩnh vực nghiên cứu: Với nội dung của đề tài này thì chúng ta có thể
tìm hiểu, nghiên cứu, thu thập thơng tin trong sách giáo trình, tài liệu tham khảo tiếng
việt và tiếng anh; các nguồn tài liệu, video, hình ảnh trên internet; tìm hiểu thực tế ở
xƣởng trong nhà trƣờng và qua thời gian nghiên cứu tại công ty thực tập; đặc biệt là sự
hƣớng dẫn nhiệt tình từ giáo viên hƣớng dẫn và các thầy cơ trong khoa cơ khí máy, để
hiểu rõ nguyên lý hoạt động – cấu tạo và các tính năng sau đó tiến hành tính tốn thiết kế
đầu phân độ quang học.
- Về mặt thời gian: để tiến hành nghiên cứu đề tài này thì bộ mơn và khoa cơ khí đã đề ra
cho sinh viên khoảng thời gian thực hiện là trong bốn tháng. Vì thời gian có hạn nên

phạm vi nghiên cứu đề tài cũng phân bố sao cho phù hợp, để đạt đƣợc kết quả tốt nhất.
1.6

Kết cấu của đồ án:

Vì thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp có giới hạn nên nội dung của đề tài này đƣợc thực
hiện trong năm chƣơng sau đây:
- Chƣơng 1: Giới thiệu về đề tài nghiên cứu.
- Chƣơng 2: Trình bày tổng quan về đầu chia độ.
- Chƣơng 3: Nội dung cơ sở lý thuyết về các dụng cụ đo quang học.
- Chƣơng 4: Trình bày chi tiết về đầu phân độ quang học.
- Chƣơng 5: Tiến hành tính tốn, lên ý tƣởng – thiết kế các bản vẽ lắp và bản vẽ chi
tiết. Cuối cùng là phần kết luận, đề nghị và đƣa ra các đề xuất.

3


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ
CHƢƠNG 2:
2.1

TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ

Chức năng của đầu phân độ:

Đầu phân độ là phụ tùng quan trọng của các máy phay mà đặc biệt là các máy
phay vạn năng, nó mở rộng khả năng công nghệ của các máy lên rất nhiều.
-

Dùng để gá trục của chi tiết gia công dƣới một góc cần thiết so với bàn máy.

Quay chi tiết theo chu kỳ quanh trục của nó một góc nhất định (chia thành các
phần bằng nhau hoặc không bằng nhau).
- Dùng đầu chia độ khi chế tạo các dụng cụ cắt (dao phay, dao doa, dao
khoét…).
- Quay liên tục chi tiết khi gia công rãnh xoắn ốc hoặc răng xoắn của bánh
răng.

Hình 2.1 – Máy phay ngang vạn năng (nguồn internet)


4


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ
2.2

Phân loại:

Đầu phân độ đƣợc chia làm các loại cơ bản sau:
- Đầu phân độ trực tiếp.
- Đầu phân độ có đĩa chia.
- Đầu phân độ khơng có đĩa chia.
- Đầu phân độ quang học
- Đầu phân độ nhiều trục.
Đầu chia độ nhiều trục dùng có hiệu quả khi gia cơng với chi tiết nhỏ có số lƣợng nhiều.
Có các đầu chia độ đơn giản dùng để chia trực tiếp và các đầu chia độ phức tạp hơn dùng
để gia công chi tiết xoắn ốc, bánh răng cơn…
Thƣờng thì ngƣời ta chế tạo đầu phân độ có một trục chính, nhƣng đơi khi cũng có loại
2, 3 hoặc 4 trục chính dùng để gia công nhiều chi tiết cùng lúc.

 Các loại đầu phân độ trên thực hiện các phƣơng pháp công nghệ: chia độ trực tiếp,
chia độ gián tiếp, chia độ vi sai, chia rãnh xoắn.

Hình 2.2 – Đầu chia độ trực tiếp (nguồn internet)
Trong nhiều công việc phay dùng cách chia trực tiếp, thì đầu phân độ trực tiếp có năng
suất và kinh tế cao hơn.
Trên hình là đầu phân độ trực tiếp với góc quay của trục chính đƣợc tính theo đĩa có 12
khoảng chia, và do đó ta có thể chia chi tiết ra làm 2, 3, 4, 6 và 12 phần bằng nhau.

5


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ
2.3

Cấu tạo:

2.3.1 Đầu phân độ có đĩa chia:

Hình 2.3 - Đầu phân độ có đĩa chia

Sơ đồ 2.1 - Sơ đồ động đầu phân độ có đĩa chia

Hình 2.4 – Ngun lý đầu phân độ có dĩa chia, chia gián tiếp
6


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ
- Ở đầu phân độ đơn giản, ngƣời ta chia độ theo đĩa chia cố định, còn tay quay của đầu
phân độ này đƣợc nối với trục chính qua một bộ truyền trục vít – bánh vít.

- Thơng thƣờng số răng của bánh vít trong các đầu phân độ đơn giản là 40, cịn trục vít
có một đầu mối. Nhƣ vậy muốn cho trục chính quay đƣợc trọn 1 vịng thì ta phải quay
tay quay (trục vít) 40 vịng. Nếu trục chính quay 1/2 vịng thì tay quay phải quay 20 vịng
v.v.. Số vịng quay của tay quay cần để cho trục chính quay đƣợc một vịng gọi là đặc
tính của đầu phân độ và đƣợc ký hiệu bằng chữ N. Số vòng quay n của tay quay cần thiết
để có số khoảng chia của chi tiết đƣợc xác định bằng công thức sau:

Trong đó:
N: đặc tính của đầu phân độ.
z: số khoảng chia cần thiết của chi tiết.
Thay N = 40 ta có:

2.3.2 Đầu phân độ khơng có đĩa chia:
Đầu phân độ có đĩa chia và khơng có đĩa chia khác nhau:
- Đầu phân độ khơng có đĩa chia có bộ bánh răng thay thế, thay cho đĩa chia tại vị trí tay
quay trên đầu phân độ.
- Bộ truyền vi sai làm nhiệm vụ vi sai khi thực hiện chuyển động vi sai.

IV
II
Z3

V
i2
VI
Z4
d

I

c
b

a

Sơ đồ 2.2 - Sơ đồ động đầu phân độ khơng có đĩa chia
7


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ
2.3.3 Đầu phân độ quang học:
- Đầu phân độ quang học đƣợc dùng khi chia độ đặc biệt chính xác, ngồi ra nó còn dùng
để kiểm tra việc chia độ. Theo thiết kế thì đầu phân độ quang học cũng giống nhƣ đầu
phân độ cơ khí. Ngồi cấu tạo theo ngun tắc cơ khí ra thì phía trên đầu phân độ quang
học có lắp kính hiển vi. Trong hệ quang học của kính hiển vi có thang chia cố định với
mức chia rất nhỏ và đƣợc tính bằng phút, độ chính xác là ¼ phút.
- Góc quay của trục chính đƣợc xác định bằng các vạch chia trên kính chuẩn chia độ
(chia 1) lắp trên trục chính. Và kính chuẩn chia phút (chia ¼ phút) đƣợc gắn trong hệ
hiển vi, ta nhìn thấy đƣợc các vạch này nhờ vào hệ thống hiển vi. Hệ thống hiển vi này sẽ
giúp ta xác định chính xác các vạch khi quay.

 Góc quay của trục chính cũng đƣợc xác định nhƣ trƣờng hợp chia trực tiếp bằng đầu
phân độ cơ khí theo cơng thức:

Ở

đây: - α là góc quay.
-z là số phần cần chia trên phơi.

Hình 2.5 – Đầu chia độ quang học (nguồn internet)

8


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ
Hình a - là dạng bề ngồi; cịn Hình b - là mặt cắt theo trục chính của đầu phân độ quang
học. Theo hình dạng ngồi thì đầu phân độ quang học cũng gần giống đầu phân độ cơ
khí. Đầu phân độ quang học gồm hộp (thân) ngoài 4 gắn chặt trên bàn máy, và trục chính
11 lắp trong các ổ bi 10 và 13 nằm trong phần quay 3 của đầu phân độ. Trục vít 12 gắn
với vơ lăng 1 truyền chuyển động quay cho bánh vít. Bánh vít 8 và trục chính có thể
đƣợc kẹp chặt ở bất kì vị trí nào nhờ tay quay 2 (tay quay 2 nối với vịng đệm ép 9). Trục
vít 12 và bánh vít 8 chỉ có tác dụng để quay trục chính, sai số của chúng khơng ảnh
hƣởng đến độ chính xác làm việc của đầu phân độ. Một đầu của trục với trục vít lắp
trong bạc lệch tâm 7, nên có thể hạ trục cùng với trục vít xuống và sau khi nhả khớp với
bánh vít cho phép quay nhanh trục chính bằng tay. Bên trong hộp có thang chia độ (360°)
với đơn vị chia 1° đƣợc gắn trên trục chính. Ở phía trên của đầu phân độ có kính hiển vi
5. Trong hệ quang học của kính hiển vi có thang chia cố định 6 gồm 60 phần bằng nhau
với đơn vị chia là 1’. Các độ chia này có thể thấy rõ trong thị kính và theo kinh nghiệm ta
có thể tính các độ chia ấy với độ chính xác là 1/4 phút. Hình c) là thị trƣờng của thị kính
với góc chia là 9°15’. Quay trục chính đi một góc cần thiết nhờ vơ lăng 1, và để định vị
chính xác hoàn toàn hãy quay từ từ đầu con lăn nối với vô lăng 1 qua cặp bánh răng côn.
Nếu cho biết bƣớc chia đo trên một vòng tròn xác định, thì góc quay sẽ đƣợc xác định
theo cơng thức:

Ở

đây: - α là góc quay.
- P bƣớc chia, đo trên đƣờng trịn có đƣờng kính D (mm).
- D đƣờng kính chi tiết gia công.

Khi dùng đầu phân độ quang học nên chú ý rằng các góc quay kế tiếp nhau đƣợc cộng

gộp lại cho nên cần phải lập trƣớc một bảng đầy đủ tất cả các góc quay trục chính của
đầu chia độ.
Ví dụ: Khi chia ra Z = 51 phần thì bảng cần có 50 dịng (quay lần thứ nhất α 1 = 7°03’30’’,
quay lần thứ hai α2 = 14°07’0’’…)

9


CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐẦU PHÂN ĐỘ
2.3.4 Đầu phân độ nhiều trục:
Đầu phân độ nhiều trục chính sử dụng có hiệu quả khi gia cơng các chi tiết nhỏ với
số lƣợng nhiều. Có các loại nhƣ sau:

 Đầu phân độ hai trục chính.
 Đầu phân độ ba trục chính.
 Đầu phân độ bốn trục chính.

Hình 2.6 – Đầu chia độ ba trục ngang (nguồn internet)
10


CHƢƠNG 3: LÝ THUYẾT VỀ CÁC DỤNG CỤ ĐO QUANG HỌC

CHƢƠNG 3:
3.1

LÝ THUYẾT VỀ CÁC DỤNG CỤ ĐO QUANG HỌC

Giới thiệu về kính hiển vi quang học:

3.1.1 Khái niệm:
Kính hiển vi quang học là một loại kính hiển vi sử dụng ánh sáng khả kiến để quan sát
hình ảnh các vật thể nhỏ đƣợc phóng đại nhờ một hệ thống các thấu kính thủy tinh. Kính
hiển vi quang học là dạng kính hiển vi đơn giản, lâu đời nhất và cũng là phổ biến nhất.
Các kính hiển vi quang học cũ thƣờng phải quan sát hình ảnh trực tiếp bằng mắt nhìn qua
thị kính, nhƣng các kính hiện đại hiện nay còn đƣợc gắn thêm các CCD camera hoặc các
phim ảnh quang học để chụp ảnh.

Hình 3.1 – Nguyên lý cấu tạo kính hiển vi quang học (nguồn internet)
Khúc xạ và thấu kính:
Kính hiển vi quang học hoạt động dựa trên hiện tƣợng khúc xạ ánh sáng.
Khúc xạ là hiện tƣợng ánh sáng đổi hƣớng khi đi qua mặt phân cách giữa hai mơi trƣờng
trong suốt có chiết suất khác nhau. Hiện tƣợng khúc xạ là nguyên nhân gây ra nhiều hiện
tƣợng quen thuộc, đa dạng nhƣ sự uốn cong rõ ràng của một vật chìm một phần trong
nƣớc và ảo ảnh nhìn thấy trên xa mạc cát nóng bỏng. Sự khúc xạ sóng ánh sáng khả kiến
cũng là một đặc trƣng quan trọng của thấu kính, cho phép chúng hội tụ ánh sáng vào một
điểm.
Hồi đầu thế kỉ 19, những ngƣời thợ thêu đã sử dụng những bình cầu thủy tinh chứa nƣớc
để hội tụ hoặc tập trung ánh sáng ngọn nến lên khu vực làm việc nhỏ của họ, giúp họ
nhìn thấy những chi tiết tinh tế rõ ràng hơn. Hình 3.2 – minh họa cái tụ sáng của ngƣời
thợ thêu, gồm một vài bình cầu thủy tinh sắp xếp thành hình trịn xung quanh một ngọn
nến dựng đứng, cho phép ánh sáng phát ra từ ngọn nến hội tụ hoặc tập trung vào một vài
11


CHƢƠNG 3: LÝ THUYẾT VỀ CÁC DỤNG CỤ ĐO QUANG HỌC

đốm sáng. Bề mặt cong của bình cầu thủy tinh đóng vai trị làm bề mặt thu thập các tia sáng,
sau đó chúng khúc xạ về phía một tiêu điểm chính theo kiểu tƣơng tự nhƣ thấu kính

lồi. Thấu kính hội tụ đƣợc sử dụng trong kính hiển vi hiện đại và những quang cụ khác
để tập trung ánh sáng đều dựa trên nguyên lý khúc xạ giống nhƣ hoạt động của cái tụ
sáng của những ngƣời thợ thêu buổi đầu.

Hình 3.2 – Tụ sáng khúc xạ của ngƣời thợ thêu (nguồn internet)
Khi một thanh hoặc một que thẳng ngập một phần trong nƣớc, thanh khơng cịn thẳng
nữa mà nghiêng đi một góc hoặc một hƣớng khác (xem hình 3.3 minh họa hiện tƣợng
này với ống hút dựng trong một ly nƣớc). Ánh sáng bị khúc xạ khi nó đi ra khỏi nƣớc,
mang lại ảo giác là các vật trong nƣớc hình nhƣ vừa méo mó vừa trơng gần hơn so với
thực tế. Ống hút trong hình (3.3) trơng to hơn và hơi bị méo do sự khúc xạ của sóng ánh
sáng phản xạ từ bề mặt ống hút, trƣớc tiên sóng ánh sáng phải truyền qua nƣớc rồi
truyền qua mặt phân giới thủy tinh – nƣớc và cuối cùng truyền vào khơng khí. Sóng ánh
sáng đến từ các mặt (trƣớc và sau) của ống bị lệch ở mức độ nhiều hơn so với sóng đến
từ chính giữa ống khiến nó trơng có vẻ lớn hơn thực tế.

12


CHƢƠNG 3: LÝ THUYẾT VỀ CÁC DỤNG CỤ ĐO QUANG HỌC

Hình 3.3 - Sự khúc xạ ánh sáng bởi ly nƣớc (nguồn internet)
Khúc xạ ánh sáng là một đặc điểm vật lý quan trọng của thấu kính, đặc biệt liên quan tới
việc chế tạo một thấu kính đơn lẻ hoặc một hệ thấu kính. Ở một thấu kính lồi đơn giản,
sóng ánh sáng phản xạ từ vật thể đƣợc thu gom bởi thấu kính và khúc xạ về phía trục
chính để hội tụ vào tiêu điểm phía sau (nhƣ trên hình 3.4). Vị trí tƣơng đối của vật so với
tiêu điểm phía trƣớc của thấu kính xác định cách vật đƣợc tạo ảnh. Nếu vật nằm phía
ngồi khoảng cách hai lần tiêu cự tính từ thấu kính ra thì nó trông nhỏ hơn và bị lộn
ngƣợc và phải đƣợc tạo ảnh bằng một thấu kính nữa để phóng to kích thƣớc, thì ảnh xuất
hiện thẳng đứng và lớn hơn nhƣ có thể dễ dàng chứng minh bằng một cái kính lúp đơn
giản.

Hình 3.4 – Sự tạo ảnh qua thấu kính hội tụ (nguồn internet)
13


CHƢƠNG 3: LÝ THUYẾT VỀ CÁC DỤNG CỤ ĐO QUANG HỌC

Một trong những hiện tƣợng phổ biến nhất là kinh nghiệm mà nhiều ngƣời đã từng trải
qua khi cố gắng tiến sát tới và chạm tay vào một vật gì đó chìm trong nƣớc. Vật nằm
trong nƣớc ln trơng có vẻ có chiều sâu khác với chiều sâu thật sự của nó, do sự khúc
xạ ánh sáng khi chúng truyền từ nƣớc vào khơng khí. Mắt và não ngƣời lần theo các tia
sáng trở lại nƣớc nhƣ thể chúng không bị khúc xạ mà truyền đến từ một vật nằm trên
đƣờng thẳng, tạo ra ảnh ảo của vật nằm ở chiều sâu cạn hơn.
Hiện tƣợng này đƣợc minh họa tỉ mỉ bởi ảo giác tạo ra bằng hiệu ứng khúc xạ về chiều
sâu thực sự của một con cá nằm trong nƣớc nơng khi nhìn từ bờ hồ hoặc bể cá (hình 3.5).
Khi chúng ta nhìn xuyên qua nƣớc để quan sát cá bơi xung quanh bể, chúng hình nhƣ ở
gần mặt nƣớc hơn so với thực tế. Mặt khác, tính từ điểm nhìn của con cá - thế giới xuất
hiện bị méo mó và bị nén lại phía trên mặt nƣớc do ảnh ảo tạo ra bởi sự khúc xạ của ánh
sáng phản xạ và truyền qua đi tới mắt cá. Trong thực tế, vì khúc xạ nên ngƣời đi câu ở
trên bờ hồ trông sẽ xa hơn so với cá (từ điểm nhìn của cá) so với khoảng cách thực tế.

Hình 3.5 – Ảnh ảo quan sát thấy do khúc xạ (nguồn internet)
Hiện tƣợng này có thể dùng để xác định chiết suất của chất lỏng bằng kính hiển vi quang
học

14