Độ chính xác gia công

3.1- khái niệm và định nghĩa

Độ chính xác gia công của chi tiết máy là mức độ giống nhau về hình học, về tính chất cơ lý lớp bề mặt của chi tiết máy đ-ợc gia công so với chi tiết máy lý t-ởng trên bản vẽ thiết kế.

Nói chung, độ chính xác của chi tiết máy đ-ợc gia công là chỉ tiêu khó đạt và gây tốn kém nhất kể cả trong quá trình xác lập ra nó cũng nh- trong quá trình chế tạo.

Trong thực tế, không thể chế tạo đ-ợc chi tiết máy tuyệt đối chính xác, nghĩa là hoàn toàn phù hợp về mặt hình học, kích th-ớc cũng nh- 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 đ-ợc dùng để đánh giá độ chính xác gia công.

* Các chỉ tiêu đánh giá độ chính xác gia công:

- Độ chính xác kích th-ớc: đ-ợc đánh giá bằng sai số kích th-ớc thật so với kích th-ớc lý t-ởng cần có và đ-ợc thể hiện bằng dung sai của kích th-ớc đó.

- Độ chính xác hình dáng hình học: là mức độ phù hợp lớn nhất của chúng với hình dạng hình học lý t-ởng của nó và đ-ợc đánh giá bằng độ côn, độ ôvan, độ không trụ, độ không tròn... (bề mặt trụ), độ phẳng, độ thẳng (bề mặt phẳng).

- Độ chính xác vị trí t-ơng quan: đ-ợc 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 vuông góc với nhau và đ-ợc ghi thành điều kiện kỹ thuật riêng trên bản vẽ thiết kế nh- độ song song, độ vuông 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 nh-ng xuất hiện giá trị sai số tổng cộng trên từng chi tiết lại khác nhau. Sở dĩ có hiện t-ợng nh- vậy là do tính chất khác nhau của các sai số thành phần.

Một số sai số xuất hiện trên từng chi tiết của cả loạt đều có giá trị không đổi hoặc thay đổi nh-ng 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.

3.2- các ph-ơng pháp đạt độ chính xác gia công trên máy

Đối với các dạng sản xuất khác nhau thì sẽ có ph-ơng h-ớng công nghệ và tổ chức sản xuất khác nhau. Để đạt đ-ợc độ chính xác gia công theo yêu cầu ta th-ờng dùng hai ph-ơng pháp sau:

3.2.1- Ph-ơng pháp cắt thử từng kích th-ớc 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 công, sau đó dừng máy, đo thử kích th-ớc vừa gia công. Nếu ch-a đạt kích th-ớc 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 v.v... và cứ thế tiếp tục cho đến khi đạt đến kích th-ớc yêu cầu thì mới tiến hành cắt toàn bộ chiều dài của mặt gia công. Khi gia công chi tiết tiếp theo thì lại làm nh- quá trình nói trên.

Tr-ớc khi cắt thử th-ờng phải lấy dấu để ng-ời thợ có thể rà chuyển động của l-ỡi 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.

* Ưu điểm:

- Trên máy không chính xác vẫn có thể đạt đ-ợc độ chính xác nhờ tay nghề công nhân.

- Có thể loại trừ đ-ợc ảnh h-ởng của dao mòn đến độ chính xác gia công, vì khi rà gá, ng-ời công nhân đã bù lại các sai số hệ thống thay đổi trên từng chi tiết.

- Đối với phôi không chính xác, ng-ời thợ có thể phân bố l-ợng d- đều đặn nhờ vào quá trình vạch dấu hoặc rà trực tiếp.

- Không cần đến đồ gá phức tạp.

* Khuyết điểm:

- Độ chính xác gia công của ph-ơng pháp này bị giới hạn bởi bề dày lớp phoi bé nhất có thể cắt đ-ợc. Với dao tiện hợp kim cứng mài bóng l-ỡi cắt, bề dày bé nhất cắt đ-ợc khoảng 0,005 mm. Với dao đã mòn, bề dày bé nhất khoảng 0,02 ữ 0,05 mm.

Ng-ời thợ không thể nào điều chỉnh đ-ợc dụng cụ để l-ỡi cắt hớt đi một kích th-ớc bé hơn chiều dày của lớp phoi nói trên và do đó không thể bảo đảm đ-ợc sai số bé hơn chiều dày lớp phoi đó.

- Ng-ời thợ phải tập trung khi gia công 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 ng-ời thợ yêu cầu cao.

- Do năng suất thấp, tay nghề của thợ yêu cầu cao nên giá thành gia công cao.

Ph-ơng pháp này th-ờng chỉ dùng trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ, trong công nghệ sửa chữa, chế thử. Ngoài ra, khi gia công tinh nh- mài vẫn dùng ph-ơng pháp cắt thử ngay trong sản xuất hàng loạt để loại trừ ảnh h-ởng do mòn đá mài.

3.2.2- Phương pháp tự động đạt kích thước

Trong sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối, để đạt độ chính xác gia công yêu cầu, chủ yếu là dùng ph-ơng pháp tự động đạt kích th-ớc trên các máy công cụ đã đ-ợc điều chỉnh sẵn.

ở ph-ơng pháp này, dụng cụ cắt có vị trí chính xác so với chi tiết gia công. Hay nói cách khác, chi tiết gia công cũng phải có vị trí xác định so với dụng cụ cắt, vị trí này đ-ợc đảm bảo nhờ các cơ cấu định vị của đồ gá, còn đồ gá lại có vị trí xác định trên bàn máy cũng nhờ các đồ định vị riêng.

Khi gia công theo ph-ơng pháp này, máy và dao đã đ-ợc điều chỉnh sẵn.

Chi tiết gia công đ-ợc định vị nhờ cơ cấu định vị tiếp xúc với mặt đáy và mặt bên. Dao phay đĩa ba mặt đã đ-ợc điều chỉnh tr-ớc sao cho mặt bên trái của dao cách mặt bên của đồ định vị một khoảng cách b cố định và đ-ờng sinh thấp nhất của dao cách mặt trên của phiến định vị phía d-ới một khoảng bằng a. Do vậy, khi gia công cả loạt phôi, nếu không kể đến độ mòn của dao (coi nh- dao không mòn) thì các kích th-ớc a và b nhận đ-ợc trên chi tiết gia công của cả loạt đều bằng nhau.

Ưu điểm:

- Đảm bảo độ chính xác gia công, giảm bớt phế phẩm. Độ chính xác đạt đ-ợc khi gia công hầu nh- không phụ thuộc vào trình độ tay nghề công nhân đứng máy và chiều dày lớp phoi bé nhất có thể cắt đ-ợc bởi vì l-ợng d- gia công theo ph-ơng pháp này sẽ lớn hơn bề dày lớp phoi bé nhất có thể cắt đ-ợc. (Không cần công nhân có tay nghề cao nh-ng cần thợ điều chỉnh máy giỏi).

- Chỉ cần cắt một lần là đạt kích th-ớc 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 nh- phí tổn về công, thời gian điều chỉnh máy và dao lớn có thể v-ợt quá hiệu quả mà ph-ơng pháp này mang lại.

- Phí tổn về việc chế tạo phôi chính xác không bù lại đ-ợc nếu số chi tiết gia công quá ít khi tự động đạt kích th-ớc ở nguyên công đầu tiên.

- Nếu chất l-ợng dụng cụ kém, mau mòn thì kích th-ớc đã điều chỉnh sẽ bị phá vỡ nhanh chóng. Do đó lại phải điều chỉnh để khôi phục lại kích th-ớc điều chỉnh ban đầu. Điều này gây tốn kém và khá phiền phức.

3.3- các nguyên nhân sinh ra sai số gia công

Trong quá trình gia công, có rất nhiều nguyên nhân sinh ra sai số gia công. Sai số gia công 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 nh-ng 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 ph-ơng pháp cắt.

- Sai số chế tạo của dụng cụ cắt, độ chính xác và mòn 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:

- Tính chất vật liệu (độ cứng) không đồng nhất.

- L-ợng d- gia công không đều (do sai số của phôi).

- Vị trí của phôi trong đồ gá thay đổi (sai số gá đặt)

- Sự thay đổi của ứng suất d-.

- 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.

3.3.1- ảnh h-ởng 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 ng-ợc 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 th-ớc và sai số hình dáng hình học của chi tiết gia công.

Lực cắt tác dụng lên chi tiết gia công, 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 không giống nhau nh-ng các biến dạng đều trực tiếp hoặc gián tiếp làm cho dao rời khỏi vị trí t-ơng đối so với mặt cần gia công, gây ra sai số.

Gọi ? là l-ợng chuyển vị t-ơng đối giữa dao và chi tiết gia công do tác dụng của lực cắt lên hệ thống công nghệ. L-ợng chuyển vị ? có thể đ-ợc phân tích thành ba l-ợng chuyển vị x, y, z theo ba trục tọa độ X, Y, Z.

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".

Lượng 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

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 tr-ớc. Tuy nhiên, đôi khi ta phải chia nhỏ chi tiết ra để cho dễ gia công, lúc này cần phải chọn ph-ơng pháp phù hợp để vẫn đảm bảo việc gia công và độ cững vững.

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 d-ới tác dụng của ngoại lực".

Ảnh hưởng của độ cứng vững hệ thống công nghệ

Để thấy rõ hơn ảnh h-ởng của độ cứng vững hệ thống công nghệ đến độ chính xác gia công, ta khảo sát quá trình tiện một trục trơn. Chi tiết đ-ợc gá trên hai mũi tâm, vị trí t-ơng đối giữa dao và chi tiết phụ thuộc vào vị trí t-ơng đối của ụ trước, ụ sau và bàn dao. Do vậy, ta khảo sát chuyển vị của từng bộ phận nói trên, rồi tổng hợp lại sẽ được chuyển vị của cả hệ thống công nghệ, từ đó biết đ-ợc sai số gia công.

Ta thấy rõ ảnh hưởng của độ cứng vững của hai mũi tâm không những gây ra sai số kích thước mà còn 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 công

Chi tiết gia công có độ cứng vững không phải là tuyệt đối nh- 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 l-ợng tăng bán kính ?r2 và cũng là một thành phần của sai số gia công.

Sai số do biến dạng của dao và ụ gá dao:

Dao cắt và ụ gá dao khi chịu tác dụng của ngoại lực cũng bị biến dạng đàn hồi và làm cho bán kính chi tiết gia công tăng lên một l-ợng ?r3 với: dy3JPr=?.

Độ cứng vững Jd của dao cắt và ụ gá dao là hằng số. ụ dao sẽ mang dao cắt di chuyển dọc theo trục của chi tiết để cắt hết chiều dài. Vì vậy, ở vị trí bất kỳ khi coi chế độ cắt là không đổi thì Py luôn là hằng số. Vì thế, ?r3 cũng là hằng số.

Điều này chứng tỏ rằng ?r3 chỉ có thể gây ra sai số kích th-ớc đ-ờng kính của chi tiết gia công mà không gây ra sai số hình dáng. Do đó, bằng cách cắt thử, đo và điều chỉnh lại chiều sâu cắt hoàn toàn có thể khử đ-ợc ?r3.

b) ảnh h-ởng do dao mòn

Khi dao mòn sẽ làm cho l-ỡi cắt bị cùn đi, việc đó làm cho kích th-ớc gia công thay đổi, lực cắt cũng thay đổi một l-ợng ?Py tỷ lệ thuận với diện tích mòn Um.

Ngoài ra, các thông số hình học của dao cũng có ảnh h-ởng đến l-ợng thay đổi lực pháp tuyến Py. Do vậy, khi xác định ?Py ngoài mòn dao còn phải nhân thêm các hệ số điều chỉnh.

Ta có: ?Py = Kdm. K?. K?. Kr. Um (các hệ số tỷ lệ đ-ợc tra theo bảng)

Khi gia công trên các máy đã điều chỉnh sẵn (theo ph-ơng pháp tự động đạt kích th-ớc), mòn dao sẽ gây ra sai số hệ thống thay đổi.

c) ảnh h-ởng do sai số của phôi

Do sai số về hình dạng hình học của phôi trong quá trình chế tạo mà trong quá trình cắt l-ợng d- gia công thay đổi, làm cho chiều sâu cắt cũng thay đổi và lực cắt thay đổi theo, gây nên sai số hình dạng cùng loại trên chi tiết.

Tóm lại, không thể sau một lần gia công mà ta đ-ợc chi tiết có độ chính xác theo yêu cầu, và ở các lần gia công về sau thì ảnh h-ởng của sai số do phôi càng ít.

3.3.2- ảnh h-ởng do độ chính xác và tình trạng mòn của máy, đồ gá và dao cắt

a) ảnh h-ởng của máy

Việc hình thành các bề mặt gia công là do các chuyển động cắt của những bộ phận chính của máy nh- trục chính, bàn xe dao, bàn máy... Nếu các chuyển động này có sai số, tất nhiên nó sẽ phản ánh lên bề mặt gia công của chi tiết máy.

Nếu đ-ờng tâm trục chính máy tiện không song song với sống tr-ợt của thân máy trong mặt phẳng nằm ngang thì khi tiện chi tiết gia công sẽ có hình côn.

Ta có, rmax - r = a, với a là độ không song song trong mặt phẳng nằm ngang trên chiều dài L.

Nếu đ-ờng tâm trục chính máy tiện không song song với sống tr-ợt của thân máy trong mặt phẳng thẳng đứng thì khi tiện chi tiết gia công sẽ có hình hypecbôlôit.

Ta có, rmax2 = r2 + b2, với b là độ không song song trong mặt phẳng thẳng đứng trên chiều dài L.

Nếu sống tr-ợt không thẳng trên mặt phẳng nằm ngang sẽ làm cho quỹ đạo chuyển động của mũi dao không thẳng, làm cho đ-ờng kính chi tiết gia công chỗ to, chỗ nhỏ.

Đ-ờng kính Di tại một mặt cắt nào đó sẽ là: Di = D ± 2d

với: D là đ-ờng kính tại mặt cắt đó nếu sống tr-ợt thẳng; d là l-ợng dịch chuyển lớn nhất của sống tr-ợt trên mặt phẳng nằm ngang so với vị trí tính toán.

Độ lệch tâm của mũi tâm tr-ớc so với tâm quay của trục chính sẽ làm cho đ-ờng tâm của chi tiết gia công không trùng với đ-ờng tâm của hai lỗ tâm đã đ-ợc gia công tr-ớc để gá đặt. Chi tiết vẫn có tiết diện tròn nh-ng tâm của nó lệch với đ-ờng nối hai lỗ tâm là e1

Nếu chi tiết gia công trong một lần gá thì đ-ờng tâm của chi tiết là đ-ờng thẳng nh-ng hợp với đ-ờng nối hai lỗ tâm một góc a. Nh-ng nếu gia công với hai lần gá (đổi đầu) thì mỗi đoạn cắt có một đ-ờng tâm riêng.

Nếu trục chính máy phay đứng không thẳng góc với mặt phẳng của bàn máy theo ph-ơng ngang thì mặt phẳng phay đ-ợc sẽ không song song với mặt phẳng đáy của chi tiết đã đ-ợc định vị trên bàn máy. Độ không song song này chính bằng độ không vuông góc của đ-ờng tâm trục chính trên cả chiều rộng của chi tiết gia công.

Nếu trục chính máy phay đứng không thẳng góc với mặt phẳng của bàn máy theo ph-ơng dọc của bàn máy thì bề mặt gia công sẽ bị lõm.

Máy dù đ-ợc chế tạo nh- thế nào thì sau một thời gian sử dụng cũng bị mòn. Hiện t-ợng mòn trong quá trình sử dụng là do ma sát giữa các mặt có chuyển động t-ơng đối với nhau. Nhất là khi có bụi phoi trộn lẫn với dầu bôi trơn thì hiện t-ợng mài mòn càng nhanh. Ngoài ra, dầu bôi trơn và dung dịch trơn nguội còn gây nên hiện t-ợng ăn mòn hóa học ở những bộ phận nó tác dụng vào và làm mòn thêm nhanh. Trạng thái mòn của máy sẽ gây ra sai số mang tính chất hệ thống.

b) ảnh h-ởng của đồ gá

Sai số chế tạo, lắp ráp đồ gá cũng ảnh h-ởng đến độ chính xác của chi tiết gia công. Nếu đồ gá chế tạo có sai số hoặc bị mòn sau một thời gian sử dụng sẽ làm thay đổi vị trí t-ơng quan giữa máy, dao và chi tiết gia công, do đó, gây ra sai số gia công.

Để đảm bảo độ chính xác gia công (bù lại những sai số do chế tạo, lắp ráp, mòn các chi tiết chính của đồ gá), độ chính xác của đồ gá đ-ợc chế tạo ra phải cao hơn ít nhất một cấp so với độ chính xác của kích th-ớc cần đạt đ-ợc sẽ gia công trên đồ gá đó. Điều này không dễ dàng đạt đ-ợc khi gia công những chi tiết có độ chính xác cao.

c) ảnh h-ởng của dụng cụ cắt

Độ chính xác chế tạo dụng cụ cắt, mức độ mài mòn của nó và sai số gá đặt dụng cụ trên máy đều ảnh h-ởng đến độ chính xác gia công.

Khi gia công bằng các dụng cụ định kích th-ớc (mũi khoan, khoét, doa, chuốt...) thì sai số chế tạo dụng cụ ảnh h-ởng trực tiếp đến độ chính xác gia công.

Dao phay ngón, phay đĩa dùng để gia công rãnh then thì sai số đ-ờng kính và chiều rộng của dao cũng ảnh h-ởng trực tiếp đến độ chính xác chiều rộng rãnh then.

Sai số b-ớc ren, góc nâng của ren, góc đỉnh ren, đ-ờng kính trung bình của các loại tarô, bàn ren đều phản ánh trực tiếp lên ren gia công.

Khi gia công bằng các loại dao định hình, nếu prôfin của l-ỡi cắt có sai số sẽ làm sai bề mặt gia công.

Ngoài sai số chế tạo, trong quá trình cắt, dao sẽ bị mòn và ảnh h-ởng rất lớn đến độ chính xác gia công. Tùy theo mức độ mòn, dao có thể thay đổi cả hình dạng lẫn kích th-ớc và sinh ra sai số trên chi tiết gia công d-ới dạng sai số hệ thống thay đổi.

Ngoài ra, việc gá đặt dao không chính xác cũng gây nên sai số kích th-ớc và hình dạng hình học của chi tiết gia công. Ví dụ, khi tiện ren, nếu dao gá không vuông góc với đ-ờng tâm chi tiết thì góc ren cắt ra ở bên phải và bên trái không bằng nhau Hay khi tiện trục trơn, nếu dao gá cao hơn hoặc thấp hơn tâm quay của chi tiết thì sẽ làm cho đ-ờng kính chi tiết gia công tăng lên một l-ợng.

3.3.3- ảnh h-ởng do biến dạng nhiệt của máy, dao và chi tiết

a) ảnh h-ởng do biến dạng nhiệt của máy

Khi máy làm việc, nhiệt độ ở các bộ phận khác nhau có thể chênh lệch khoảng 10 ữ 150C, sinh ra biến dạng không đều và máy sẽ mất chính xác.

ảnh h-ởng đến độ chính xác gia công nhiều nhất là biến dạng nhiệt của ổ trục chính. Nhiệt tăng làm cho tâm trục chính xê dịch theo h-ớng ngang và h-ớng đứng vì các điểm trên nó có nhiệt độ khác nhau.

Thông th-ờng, nhiệt tăng nhiều nhất ở ổ đỡ trục chính, nhiệt độ ở đây có thể cao hơn các nơi khác của ụ trục chính từ 30 ữ 40%.

Xê dịch theo h-ớng ngang làm thay đổi kích th-ớc và hình dạng của chi tiết gia công, gây ra sai số hệ thống thay đổi. Khi số vòng quay trục chính n càng lớn thì sự xê dịch càng nhiều và tỉ lệ thuận với n.

Thời gian đốt nóng ụ trục chính khoảng 3 ữ 5 giờ, sau đó nhiệt độ đốt nóng cũng nh- vị trí tâm sẽ ổn định. Nếu tắt máy sẽ xảy ra quá trình làm nguội chậm và tâm của trục chính sẽ xê dịch theo h-ớng ng-ợc lại.

Để khắc phục sai số gia công do biến dạng nhiệt gây ra có thể cho máy chạy không tải chừng 2 ữ 3 giờ rồi mới tiến hành điều chỉnh máy.

Ngoài ra, đối với các máy công cụ chính xác cao, ánh nắng mặt trời chiếu vào cũng làm cho máy mất chính xác.

b) ảnh h-ởng do biến dạng nhiệt của dao cắt

Tại vùng cắt, hầu hết công cơ học cần thiết cho qúa trình cắt đều chuyển thành nhiệt. Tùy theo chế độ cắt, vật liệu làm dao, vật liệu gia công mà tỷ lệ phần nhiệt phân bố vào phoi, chi tiết gia công, dụng cụ cắt và một phần tỏa ra môi tr-ờng xung quanh sẽ khác nhau.

Khi nhiệt cắt truyền vào dao, dao bị nở dài, mũi dao v-ơn thêm về phía tr-ớc làm cho đ-ờng kính ngoài giảm đi, đ-ờng kính lỗ tăng lên. Cho đến khi dao ở trạng thái cân bằng nhiệt thì dao không nở dài thêm nữa và nếu không có sự mòn dao thì kích th-ớc gia công sẽ không đổi.

c) ảnh h-ởng do biến dạng nhiệt của chi tiết gia công

Một phần nhiệt ở vùng cắt truyền vào chi tiết gia công, làm nó biến dạng và gây ra sai số gia công. Nếu chi tiết đ-ợc nung nóng toàn bộ thì chỉ gây ra sai số kích th-ớc, còn nếu bị nóng không đều thì còn gây ra cả sai số hình dáng.

Nhiệt độ của chi tiết gia công trong quá trình cắt phụ thuộc vào chế độ cắt. Khi tiện, nếu tăng vận tốc cắt và l-ợng chạy dao, tức là rút ngắn thời gian nung nóng liên tục chi tiết gia công thì nhiệt độ của nó sẽ nhỏ. Còn chiều sâu cắt tăng thì nhiệt độ chi tiết gia công cũng tăng theo.

3.3.4- Sai số do rung động phát sinh ra trong quá trình cắt

Rung động của hệ thống công nghệ trong quá trình cắt không những làm tăng độ nhám bề mặt và độ sóng, làm cho dao nhanh mòn mà còn làm cho lớp kim loại mặt bị cứng nguội, hạn chế khả năng cắt gọt.

Rung động làm cho vị trí t-ơng đối giữa dao cắt và vật gia công thay đổi theo chu kỳ, nếu tần số thấp, biên độ lớn sẽ sinh ra độ sóng bề mặt; nếu tần số cao, biên độ thấp sẽ sinh ra độ nhám bề mặt.

Ngoài ra, rung động làm cho chiều sâu cắt, tiết diện phoi và lực cắt sẽ tăng, giảm theo chu kỳ, làm ảnh h-ởng tới sai số gia công.

3.3.5- Sai số do chọn chuẩn và gá đặt chi tiết gia công gây ra

Để có thể gia công đ-ợc phải gá đặt chi tiết lên máy. Bản thân việc gá đặt này cũng có sai số và ảnh h-ởng trực tiếp đến độ chính xác gia công. Khi gá đặt không hợp lý, sai số do gá đặt lớn và ảnh h-ởng đến độ chính xác gia công.

3.3.6- Sai số do ph-ơng pháp đo và dụng cụ đo gây ra

Trong quá trình chế tạo, việc kiểm tra, đo l-ờng cũng gây ra sai số và ảnh h-ởng đến độ chính xác gia công. Những sai số do đo l-ờng bao gồm:

- Sai số do dụng cụ đo: tuy là dụng cụ để đánh giá độ chính xác gia công nh-ng bản thân nó khi chế tạo, lắp ráp cũng bị sai số.

- Sai số do ph-ơng pháp đo nh- chọn chuẩn , cách đọc, lực đo không đều....

- Sai số do độ mòn của dụng cụ sau một thời gian sử dụng,

Để giảm bớt ảnh h-ởng của đo l-ờng đến độ chính xác gia công, khi đo l-ờng phải chọn dụng cụ đo và ph-ơng pháp đo phù hợp với độ chính xác theo yêu cầu.

3.4- các ph-ơng pháp xác định độ chính xác gia công

3.4.1- Ph-ơng pháp thống kê kinh nghiệm

Đây là ph-ơng pháp đơn giản nhất, căn cứ vào độ chính xác bình quân kinh tế để đánh giá.

Độ chính xác bình quân kinh tế là độ chính xác có thể đạt đ-ợc một cách kinh tế trong điều kiện sản xuất bình th-ờng, là điều kiện sản xuất có đặc điểm sau:

- Thiết bị gia công hoàn chỉnh.

- Trang bị công nghệ đạt đ-ợc yêu cầu về chất l-ợng.

- Sử dụng bậc thợ trung bình.

- Chế độ cắt theo tiêu chuẩn và định mức thời gian cũng theo tiêu chuẩn.

Cách tiến hành: Cho gia công trên một loại máy, một chế độ công nghệ, bậc thợ trong điều kiện tiêu chuẩn và xem thử đạt đ-ợc độ chính xác gia công ra sao. Làm nhiều lần nh- thế, thống kê lại kết quả đạt đ-ợc và lập thành bảng.

Độ chính xác bình quân kinh tế không phải là độ chính xác cao nhất có thể đạt đ-ợc của một ph-ơng pháp gia công và cũng không phải là độ chính xác có thể đạt đ-ợc trong bất kỳ điều kiện nào.

Ph-ơng pháp này nên dùng làm tham khảo và khi vận dụng phải căn cứ thêm điều kiện sản xuất cụ thể để xác định cho thích hợp.

3.4.2- Ph-ơng pháp xác suất thống kê

Ph-ơng pháp này đ-ợc sử dụng trong sản xuất hàng loạt và hàng khối.

Cách tiến hành: Cắt thử một loạt chi tiết có số l-ợng đủ để thu đ-ợc những đặc tính phân bố của kích th-ớc đạt đ-ợc. Thông th-ờng, số l-ợng chi tiết cắt thử từ 60 đến 100 chi tiết trong một lần điều chỉnh máy. Đo kích th-ớc thực của từng chi tiết trong cả loạt. Tìm kích th-ớc giới hạn lớn nhất, nhỏ nhất của cả loạt. Chia khoảng giới hạn từ lớn nhất đến nhỏ nhất đó thành một số khoảng (th-ờng lớn hơn 6 khoảng). Xác định số l-ợng chi tiết có kích th-ớc nằm trong mỗi khoảng và xây dựng đ-ờng cong phân bố kích th-ớc thực nghiệm.

Đ-ờng cong thực nghiệm có trục hoành là kích th-ớc đạt đ-ợc, còn trục tung là tần suất của các kích th-ớc xuất hiện trong mỗi một khoảng. Trên đ-ờng cong thực nghiệm ta thấy rằng: kích th-ớc phân bố của cả loạt chi tiết cắt thử tập trung ở khoảng giữa. Số chi tiết cắt thử trong một lần điều chỉnh máy càng lớn thì đ-ờng cong càng có dạng tiệm cận đến đ-ờng cong phân bố chuẩn Gauss.

3.4.3- Ph-ơng pháp tính toán phân tích (dùng trong nghiên cứu)

Theo ph-ơng pháp này, ta phân tích nguyên nhân sinh ra sai số gia công, tính các sai số đó, rồi tổng hợp chúng lại thành sai số gia công tổng. Từ đó, vẽ quy luật phân bố và căn cứ vào đó để đánh giá độ chính xác gia công.

3.5- điều chỉnh máy

Điều chỉnh máy nhằm để đảm bảo độ chính xác của từng nguyên công. Đây là quá trình chuẩn bị, gá đặt dụng cụ cắt, đồ gá và các trang bị công nghệ khác lên máy; xác định vị trí t-ơng đối giữa dụng cụ cắt và mặt cần gia công nhằm giảm bớt các sai số gia công, đạt đ-ợc các yêu cầu đã cho trên bản vẽ.

Trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ, độ chính xác gia công yêu cầu có thể đạt đ-ợc bằng ph-ơng pháp cắt thử.

Trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối, độ chính xác gia công nhận đ-ợc bằng ph-ơng pháp tự động đạt kích th-ớc trên máy đã điều chỉnh sẵn. Lúc này, điều chỉnh máy có nhiệm vụ:

- Gá đặt đồ gá và dụng cụ cắt vào vị trí có lợi nhất cho điều kiện cắt gọt.

- Xác định chế độ làm việc của máy và chu kỳ điều chỉnh lại máy.

- Đảm bảo vị trí t-ơng đối của dụng cụ cắt, đồ gá, cữ tỳ, mẫu chép hình... để xác định chính xác quỹ tích và l-ợng dịch chuyển của dao so với chi tiết gia công. Đây là vấn đề phức tạp nhất đồng thời nó cũng có ý nghĩa quyết định đến độ chính xác gia công.

Hiện nay có ba ph-ơng pháp điều chỉnh hay dùng nhất là: điều chỉnh tĩnh, điều chỉnh theo chi tiết cắt thử bằng calip thợ và điều chỉnh theo chi tiết cắt thử bằng dụng cụ đo vạn năng.

3.5.1- Điều chỉnh tĩnh

Điều chỉnh tĩnh là gá dao theo calip hay mẫu khi máy đang đứng yên (ch-a cắt).

Tiến hành:

- Lắp calip (hoặc mẫu) vào vị trí của chi tiết gia công, sau đó dịch chuyển dụng cụ cắt tỳ sát vào bề mặt của calip (hoặc mẫu) rồi kẹp chặt dụng cụ lại.

- Các cữ tỳ cũng theo calip đó mà điều chỉnh một cách t-ơng tự.

- Xác định chế độ cắt và chu kỳ điều chỉnh lại máy.

- Gá phôi vào vị trí và gia công.

Đặc điểm:

- Ph-ơng pháp này nhanh, đơn giản.

- Tuy nhiên, không đạt đ-ợc độ chính xác gia công cao vì trong quá trình gia công, hệ thống công nghệ bị biến dạng đàn hồi do nhiệt cắt và lực cắt gây ra (khi máy đang đứng yên thì ch-a có). Ngoài ra, do ch-a tính đến độ đảo trục chính (do có khe hở ổ trục), nhám bề mặt của calip hay mẫu chép hình. Do đó, kích th-ớc thực gia công sẽ lớn hơn (mặt ngoài) hoặc nhỏ hơn (mặt trong) so với kích th-ớc yêu cầu.

Để hạn chế sai số, ng-ời ta phải bù lại l-ợng thay đổi kích th-ớc thực của chi tiết gia công so với kích th-ớc điều chỉnh bằng cách thêm hoặc bớt đi một l-ợng bổ sung ?bs (thêm vào khi gia công mặt trong, bớt đi khi gia công mặt ngoài).

3.5.2- Điều chỉnh theo chi tiết cắt thử nhờ calip thợ

Ph-ơng pháp này dùng calip làm việc của ng-ời thợ để tiến hành điều chỉnh. Calip là dụng cụ để kiểm tra xem kích th-ớc thực của chi tiết có nằm trong phạm vi dung sai hay không mà không cần biết giá trị thực của chi tiết. Kết cấu của calip nút có hai đầu: một đầu có kích th-ớc danh nghĩa bằng kích th-ớc giới hạn nhỏ nhất của lỗ, gọi là "đầu qua"; một đầu có kích th-ớc danh nghĩa bằng kích th-ớc giới hạn lớn nhất của lỗ, gọi là "đầu không qua".

Tiến hành:

- Xác định vị trí t-ơng đối của dao với phôi, sau đó cố định các vấu, cữ chặn...

- Tiến hành cắt thử khoảng 3 ữ 5 chi tiết.

- Dùng calip kiểm tra các chi tiết trên, nếu đạt thì gia công cho cả loạt chi tiết.

Đặc điểm:

- Điều chỉnh máy theo ph-ơng pháp này chắc chắn có phế phẩm bởi vì loạt chi tiết đ-ợc gia công là n chiếc, có khoảng phân tán là 6s:

+ Nếu 6s > T, thì chắc chắn có phế phẩm.

+ Nếu 6s = T, sẽ không có phế phẩm khi tâm của đ-ờng cong phân bố kích th-ớc trùng tâm miền dung sai chi tiết, tuy nhiên do ta không xác định đ-ợc tâm của đ-ờng cong phân bố kích th-ớc do vậy vẫn có phế phẩm.

- Nếu số l-ợng chi tiết cắt thử càng nhiều thì phế phẩm càng giảm nh-ng cũng không thể loại trừ hết phế phẩm.

Điều chỉnh máy là ph-ơng pháp phổ biến, đ-ợc dùng trong các nhà máy cơ khí.

3.5.3- Điều chỉnh theo chi tiết cắt thử nhờ dụng cụ đo vạn năng

Tiến hành:

- Gá đặt dao và các cữ hành trình căn cứ vào kích th-ớc điều chỉnh Lđc.

- Cắt thử m chi tiết.

- Đo kích th-ớc m chi tiết đó, xác định đ-ợc tâm phân bố và ph-ơng sai s

- So sánh tâm phân bố kích th-ớc và tâm dung sai, từ đó điều chỉnh máy theo dung sai thu hẹp.

Nếu không tính đến sai số hệ thống thay đổi B(t): tr-ờng hợp này chỉ nên ứng dụng khi gia công đối mà dụng cụ cắt có tốc độ mài mòn nhỏ nh- dao kim c-ơng...; dùng khi yêu cầu độ chính xác gia công cao bởi vì độ chính xác gia công cao thì cần T nhỏ, lúc đó yêu cầu Tdc nhỏ.

* Nếu tính đến sai số hệ thống thay đổi B(t): tr-ờng hợp này đ-ợc sử dụng rộng rãi hơn vì các dao có độ mài mòn nhỏ nh- dao kim c-ơng thì rất đắt. Khi l-ợng mòn của dao làm cho kích th-ớc gia công sắp v-ợt ra khỏi dung sai cho phép thì phải điều chỉnh lại để đ-ờng cong phân bố lùi lại, nằm trong phạm vi dung sai và không sinh ra phế phẩm.