Chuyên Ngành Cơ Khí - Nhiều Tác Giả full mobi pdf epub azw3 [Giáo Trình]

"Chuyên Ngành Cơ Khí - Nhiều Tác Giả full mobi pdf epub azw3 [Giáo Trình] 🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Chuyên Ngành Cơ Khí - Nhiều Tác Giả full mobi pdf epub azw3 [Giáo Trình] Ebooks Nhóm Zalo Hệ thống Câu lạc bộ phần mềm lớn nhất Việt Nam CÂU LẠC BỘ AUTOCAD:https://www.facebook.com/groups/1591463481165256 CÂU LẠC BỘ SOLIDWORKS:https://www.facebook.com/groups/477688802421308 CÂU LẠC BỘ NX: https://www.facebook.com/groups/1669604763304732 CÂU LẠC BỘ INVENTOR:https://www.facebook.com/groups/967091543406123 CÂU LẠC BỘ MASTERCAM:https://www.facebook.com/groups/357857981247179 CÂU LẠC BỘ CATIA: https://www.facebook.com/groups/228562540845870 CÂU LẠC BỘ CREO:https://www.facebook.com/groups/1627970117220070 Hội Lập Trình Viên Việt Nam :https://www.facebook.com/groups/1967416796880273 Cộng Đồng Hỏi Đáp Lập Trình C C++ C# JAVA PHP PYTHON... https://www.facebook.com/groups/hocngonngulaptrinh/ CÂU LẠC BỘ IT: https://www.facebook.com/groups/668020220045017 TÀNG KINH SÁCH: https://www.facebook.com/groups/330210380784272 Câu Lạc Bộ Phần Mềm : https://www.facebook.com/243173442871817 Câu Lạc Bộ Đào Tạo Phần Mềm : https://www.facebook.com/1315339938541536 CÂU LẠC BỘ CIMATRON:https://www.facebook.com/groups/370536886678290 CÂU LẠC BỘ MATLAB MAPLE MATHEMATICA:https://www.facebook.com/groups/229790647380926 CÂU LẠC BỘ ANSYS:https://www.facebook.com/groups/248115705533684 CÂU LẠC BỘ ĐỒ HỌA:https://www.facebook.com/groups/1587980448179878 CÂU LẠC BỘ ALTIUM PROTEUS EPLAN ORCAD AUTOMATION STUDIO:https://www.facebook.com/groups/1094824240581840 CÂU LẠC BỘ PLC TIA PORTAL WINCC:https://www.facebook.com/groups/791673107635100 CLB LẬP TRÌNH https://www.facebook.com/354642474989599 CLB CAD CAM KHUÔN https://www.facebook.com/140758746545386 Kỹ Thuật Cơ Khí https://www.facebook.com/1751222525171166 PHẦN MỀM 2D 3D https://www.facebook.com/1954099491487381 CLB CAD https://www.facebook.com/groups/clbcad/ CLB CAE https://www.facebook.com/groups/clbcae/ CLB CAM CNC https://www.facebook.com/groups/clbcam.cnc CLB KHUÔN https://www.facebook.com/groups/clbkhuon/ CÂU LẠC BỘ 3DS MAX REVIT SKETCHUP https://www.facebook.com/groups/466416127085206 CÂU LẠC BỘ PHOTOSHOP https://www.facebook.com/groups/CAULACBOPHOTOSHOP/ CÂU LẠC BỘ AFTER AFFECT https://www.facebook.com/groups/CAULACBOAFFTER.AFFECT/ CÂU LẠC BỘ PLC https://www.facebook.com/groups/caulacboplc/ Unigraphics NX https://www.facebook.com/NX.CLUB.LVD/ Hệ thống trong tôi �� Cơ sở 1 - ĐH Bách khoa HN. �� Cơ sở 2 - ĐH Công nghiệp HN. Các bạn muốn học phần mềm gì thì Liên hệ: anh Lê Văn Đức (chủ nhiệm Câu lạc bộ phần mềm) Sđt/Zalo : 0366 030 217 : Lê Văn Đức Facebook/Skype : Levanduc Lvd Quỹ Thời báo Kinh tế Sài Gòn (Saigon Times Foundation - STF) và Ủy Ban Tương Trợ Người Việt Nam tại CHLB Đức (Vietnamesiches Studienwerk in der BRD e.V. - VSW) Chuyên ngành Cơ Khí Xuất bản lần thứ 1 (Bản dịch tiếng Việt) Hợp đồng bản quyền của Nhà Xuất Bản Europa-Lehrmittel ký ngày 17.08.2010 Tựa gốc tiếng Đức: Fachkunde Metall Copyright 2010 (56th edition): Verlag Europa-Lehrmittel Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruiten, Germany Europa-Nr.: 10129 Lời nói đầu Một trong những vấn đề cấp bách của kỹ nghệ tại Việt Nam là thiếu công nhân lành nghề được đào tạo một cách bài bản để từ đó sản xuất được những sản phẩm chất lượng cao. Quỹ Thời báo Kinh tế Sài Gòn (Saigon Times Foundation - STF) một tổ chức xã hội phi lợi nhuận, phối hợp cùng Ủy ban tương trợ người Việt Nam tại Cộng hòa liên bang Đức và Nhà xuất bản Trẻ ra mắt Tủ sách học nghề “Nhất Nghệ Tinh” nhằm mục đích xây dựng ý thức về nghề nghiệp để hướng một bộ phận thanh niên sau khi tốt nghiệp trung học phổ thông đi vào các trường học nghề (thay vì quá tập trung vào các đại học như hiện nay) cũng như khuyến khích việc nâng cao kỹ năng nghề nghiệp và góp phần tạo sự liên kết giữa các trường dạy nghề với các đơn vị sản xuất kinh doanh. Nước Đức là một trong những nước hàng đầu thế giới về xuất khẩu máy móc với độ bền và chính xác nổi tiếng trên thị trường quốc tế. Điều đó có cơ sở từ hệ thống dạy nghề song hành (Duales System) vừa học vừa làm rất thực tiễn, thể hiện rõ ràng trong sách học nghề của họ mà điển hình nhất là tủ sách học nghề của nhà xuất bản Europa-Lehrmittel mà chúng tôi đã mua bản quyền để xuất bản ở Việt Nam lần này. Đây là nhà xuất bản chuyên ngành ở Đức đã có hơn 60 năm kinh nghiệm xuất bản sách học nghề và luôn được cập nhật với những công nghệ mới nhất. Hiện nay Europa-Lehrmittel có hơn 600 đầu sách xuất bản trong 17 ngành nghề rất rộng (Công nghệ kim khí, ô tô, điện, xây dựng, gỗ, toán, y khoa, may mặc, dinh dưỡng, nấu ăn, thiết kế, vẽ và sơn nhà, trồng cây, thiết kế tóc vv...). Những sách học nghề của Europa-Lehrmittel đã được dịch ra 20 thứ tiếng, tại Việt Nam đây là lần đầu tiên chúng tôi thử nghiệm với 3 quyển sách Cơ Khí, Điện và Chất Dẻo, ra mắt bạn đọc trong khuôn khổ Tủ sách học nghề “Nhất nghệ tinh” do Quỹ Thời báo Kinh tế Sài Gòn sáng lập. Riêng quyển Cơ Khí (Xuất bản lần thứ 56) và Điện (lần thứ 27) là 2 trong những quyển sách bán chạy nhất của nhà xuất bản Europa-Lehrmittel. Quyển Chất Dẻo với ấn bản lần đầu tiên nói lên tầm quan trọng ngày càng gia tăng của chất dẻo trong lĩnh vực đồ dùng dân dụng và công nghiệp ô tô. Quyển sách chuyên ngành Cơ Khí này phục vụ cho việc đào tạo và nâng cao trình độ trong nghề cơ khí. Nhóm đối tượng mà quyển sách này nhắm đến là: • Công nhân chuyên môn về cơ khí công nghiệp và chế tạo dụng cụ • Công nhân chuyên môn về sản xuất • Công nhân chuyên môn về gia công cắt gọt kim loại • Kỹ thuật viên đồ họa • Quản đốc và kỹ thuật viên • Người có kinh nghiệm thực hành trong kỹ nghệ và thủ công • Thực tập sinh và sinh viên • Giáo viên đang giảng dạy chương trình trung học chuyên nghiệp, trường dạy nghề...vv. sử dụng làm sách tham khảo bổ sung cho giáo án trong chuyên ngành. Nội dung Nội dung sách được chia làm 8 chương chính và 13 phần thực tập. Nội dung phù hợp với chương trình giáo dục và trình độ đào tạo của những nhóm ngành nghề đã được nêu trên và phù hợp với sự phát triển trong ngành kỹ thuật và kế hoạch giảng dạy của Hội nghị các Bộ trưởng Văn hóa Đức. Thư mục thuật ngữ gồm các định nghĩa chuyên môn kỹ thuật với 3 thứ tiếng Đức, Anh và Việt. Giảng dạy theo 13 lĩnh vực học tập Chương trình đào tạo trong khuôn khổ chú trọng hình thức giảng dạy theo hướng thực hành, qua đó người học có thể ứng dụng những kiến thức đã tiếp thu được vào công việc thực tiễn. Việc tiếp thu những khả năng này được thực hiện trong 8 lĩnh vực học tập mà qua đó mỗi lĩnh vực học tập được trình bày bằng một đề án kèm lời giải đáp. Năm lĩnh vực học tập tiếp theo được trình bày dưới dạng tóm tắt. Chúng tôi vô cùng cám ơn nhà xuất bản Trẻ đã dành sự giúp đỡ tận tình trong việc xuất bản, các nhà tài trợ (Công ty TNHH ROBERT BOSCH VIỆT NAM, công ty TNHH ROBERT BOSCH ENGINEERING AND BUSINESS SOLUTIONS VIỆT NAM, công ty RKW-LOTUS, công ty REE Corporation, công ty Dr. VAN TRAN Consulting Trading Co. LTD., công ty UNICO, công ty Hoa Le Finanztransfer GmbH, công ty PROVINA-Thiên Việt, vợ chồng ông bà Tiêu Như Phương và Bạch Mai và sự giúp đỡ đặc biệt của ông bà Phan Kim Hổ...); chân thành cảm ơn tập thể những người biên dịch và hiệu đính - những chuyên gia đã tốt nghiệp và làm việc nhiều năm trong công nghiệp và nghiên cứu của Đức - đã bỏ công sức để hoàn thành việc chuyển ngữ kỹ thuật, những người thân trong gia đình của những người dịch và hiệu đính đã chia sẻ và động viên để hoàn tất công việc bền bỉ này trong một thời gian dài. Ngoài ra chúng tôi cũng rất cám ơn bạn bè và chuyên gia trong công tác dạy nghề đã giúp đỡ và hỗ trợ qua việc giải thích cũng như đưa ra ý tưởng tìm thuật ngữ thích hợp. Hiển nhiên trong ấn bản lần đầu sẽ không thể nào tránh khỏi thiếu sót, chúng tôi mong mỏi được góp ý để hoàn thiện các ấn bản trong tương lai. Với mục tiêu hỗ trợ công tác giáo dục - đào tạo dạy nghề và góp phần phát triển nguồn nhân lực nước nhà, chúng tôi ước mong sao quyển sách này sẽ đóng góp một phần nhỏ bé. Thành phố Hồ Chí Minh tháng 6/2012 Quỹ Thời báo Kinh tế Sài Gòn (Saigon Times Foundation - STF) và Ủy Ban Tương Trợ Người Việt Nam tại CHLB Đức (Vietnamesiches Studienwerk in der BRD e.V.- VSW) Chiến lược phát triển kinh tế - xã hội của Việt Nam giai đoạn 2011 – 2020 đã xác định đến năm 2020 Việt Nam cơ bản trở thành nước công nghiệp theo hướng hiện đại. Để đạt được mục tiêu này, chiến lược cũng xác định phát triển nguồn nhân lực là một trong 3 khâu đột phá. Vì vậy, năm 2011 Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 579/QĐ-TTg phê duyệt chiến lược phát triển nhân lực Việt nam thời kỳ 2011-2020 và Quyết định số 1216/QĐ-TTg phê duyệt quy hoạch nhân lực Việt Nam thời kỳ 2011-2020. Trên cơ sở đó, năm 2012, Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định số 630/QĐ-TTg phê duyệt Chiến lược phát triển dạy nghề thời kỳ 2011-2020. Trong bối cảnh hội nhập quốc tế ngày càng sâu rộng, việc nâng cao năng lực cạnh tranh quốc gia là vấn đề sống còn của mỗi quốc gia, vì lợi thế luôn thuộc về những quốc gia có năng lực cạnh tranh cao hơn. Trong các yếu tố tạo nên năng lực cạnh tranh quốc gia, chất lượng nhân lực được coi là yếu tố quyết định, trong đó nhân lực có kỹ năng nghề cao đặc biệt được coi trọng, vì lực lượng này trực tiếp sản xuất kinh doanh, trực tiếp làm tăng năng suất lao động-yếu tố quyết định tăng năng lực cạnh tranh. Chính vì vậy, chiến lược phát triển dạy nghề thời kỳ 2011-2020 đã đưa ra nhiều giải pháp nhằm tạo ra sự đột phá về chất lượng dạy nghề để phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Một trong các giải pháp đó là đẩy mạnh hợp tác quốc tế về dạy nghề, trong đó xác định rõ CHLB Đức là một trong các đối tác chiến lược về phát triển dạy nghề của Việt Nam. Thực tế, trong nhiều năm qua, Việt Nam và CHLB Đức đã và đang có hợp tác chặt chẽ trong việc phát triển đào tạo nghề tại Việt Nam. PGS. TS. Dương Đức Lân Lời giới thiệu Vừa qua, Bộ Lao động Thương binh và Xã hội Việt Nam đã phê duyệt danh mục các nghề trọng điểm để hỗ trợ đầu tư đạt cấp độ khu vực ASEAN và quốc tế, trong đó có các nghề thuộc lĩnh vực cơ khí. Bởi vậy, chúng tôi rất vui mừng giới thiệu cuốn sách Chuyên ngành cơ khí bằng tiếng Việt. Cuốn sách này do Nhà xuất bản Europa-Lehrmittel xuất bản nguyên bản bằng tiếng Đức và hiện đang được sử dụng rộng rãi hầu hết ở các trường kỹ thuật tại CHLB Đức. Nội dung của cuốn sách đề cập đến các tiêu chuẩn đào tạo của CHLB Đức đối với các nghề thuộc lĩnh vực cơ khí. Tất cả các thông tin cơ bản về kỹ thuật kim loại đều được thể hiện trong cuốn sách này sẽ mang đến cho độc giả một cái nhìn tổng quan rất tốt về các quy trình kỹ thuật tổng thể với nhiều hình ảnh minh họa. Cuốn sách cung cấp cho độc giả những thông tin, kiến thức về chất lượng cũng như những kinh nghiệm đào tạo nghề của Đức. Kinh nghiệm làm việc lâu năm của các chuyên gia kỹ thuật Việt Nam có năng lực chuyên môn cao trong các doanh nghiệp của CHLB Đức đã đóng góp vào việc dịch cuốn sách từ tiếng Đức sang tiếng Việt. Chúng tôi tin tưởng rằng cuốn sách này sẽ là tài liệu có giá trị tham khảo cao cho công tác đào tạo các nghề cơ khí tại Việt Nam nhằm đạt được trình độ đào tạo theo tiêu chuẩn của CHLB Đức. Chúng tôi trân trọng cảm ơn Quỹ Thời báo Kinh tế Sài Gòn, VSW i.d. BRD e.V., Nhà xuất bản Trẻ, Công ty TNHH Robert Bosch Việt Nam, Nhà xuất bản Europa Lehrmittel và tất cả các cá nhân đã tham gia biên soạn, biên dịch và hỗ trợ xuất bản cuốn sách kỹ thuật này. Chúng tôi xin kính chúc quý độc giả của cuốn sách đạt nhiều thành công trong việc tiếp tục phát triển đào tạo nghề. Hà Nội, ngày 1 tháng 2 năm 2013 TS. Horst Sommer Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề, Bộ Lao động-Thương binh và Xã hội Việt Nam Điều phối viên lĩnh vực trọng tâm Hợp tác phát triển Đào tạo nghề Tổ chức Hợp tác Quốc tế (GIZ) CHLB Đức 1 Kỹ thuật kiểm tra độ dài 1.1 Đại lượng và đơn vị 8 1.2. Cơ bản của kỹ thuật đo lường 10 1.2. 1 Khái niệm cơ bản 10 1.2.2 Sai lệch đo 13 1.2.3 Khả năng của phương tiện đo lường giám sát phương tiện kiểm tra 16 1.3 Phương tiện kiểm tra độ dài 18 1.3.1 Thước dài, thước thẳng, thước góc, dưỡng kiểm và căn mẫu 18 1.3.2 Thiết bị đo cơ và điện tử 21 1.3.3 Các thiết bị đo chạy bằng khí nén 29 1.3.4 Thiết bị đo điện tử 31 1.3.5 Thiết bị đo quang điện tử 32 1.3.6 Kỹ thuật nhiều cảm biến (Đa cảm biến) trong thiết bị đo tọa độ 34 1.4 Kiểm tra bề mặt 36 1.4.1 Prôfin bề mặt 36 1.4.2 Những thông số đặc trưng của bề mặt 37 1.4.3 Những phương pháp kiểm tra bề mặt 38 1.5 Dung sai và lắp ghép 40 1.5.1 Dung sai 40 1.5.2 Lắp ghép 44 1.6 Kiểm tra hình dạng và vị trí 48 1.6.1 Dung sai hình dạng và vị trí 48 1.6.2 Kiểm tra các mặt phẳng và góc 50 1.6.3 Kiểm tra độ đồng tâm, độ đồng trục và độ đảo 53 1.6.4 Kiểm tra ren 58 1.6.5 Kiểm tra độ côn 60 2 Quản lý chất lượng 2.1 Những phạm vi hoạt động của quản lý chất lượng 61 2.2 Bộ tiêu chuẩn DIN EN ISO 9000 62 2.3 Đòi hỏi về chất lượng 62 2.4 Đặc tính (đặc trưng) chất lượng và lỗi sai hỏng 63 2.5 Công cụ quản lý chất lượng 64 2.6 Điều chỉnh chất lượng 67 2.7 Đảm bảo chất lượng 68 2.7.1 Kế hoạch kiểm tra 68 2.7.2 Xác suất 68 2.7.3 Phân bố chuẩn cho các trị số của một đặc tính 69 2.7.4 Phân bố pha trộn của một đặc tính 69 2.7.5 Tham số đặc trưng cho phân bố chuẩn của mẫu thử 70 2.7.6 Kiểm tra chất lượng theo phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên 71 2.8 Năng lực máy 72 2.9 Năng lực quy trình 75 2.10 Điều chỉnh quy trình bằng thống kê với bảng điều chỉnh chất lượng 76 2.11 Đánh giá và chứng nhận 79 2.12 Cải tiến liên tục quy trình: Nhân viên làm tối ưu quy trình 80 3 Kỹ thuật sản xuất 3.1 An toàn lao động 82 3.1.1 Dấu hiệu an toàn 82 3.1.2 Nguyên nhân tai nạn 83 3.1.3 Biện pháp an toàn 83 3.2 Phân loại các phương pháp sản xuất 84 3.3 Đúc 86 3.3.1 Khuôn và mẫu 86 3.3.2 Đúc khuôn hủy 87 3.3.3 Đúc khuôn vĩnh cửu 90 3.3.4. Vật liệu đúc 91 3.3.5. Khuyết tật của vật đúc 91 3.4 Phương pháp biến dạng 92 3.4.1 Trạng thái của vật liệu trong biến dạng 92 3.4.2 Khái niệm về phương pháp biến dạng 92 3.4.3 Biến dạng uốn 93 3.4.4 Biến dạng kéo nén 96 3.4.5 Biến dạng ép 100 3.5 Cắt 103 3.5.1 Cắt bằng kéo 103 3.5.2 Cắt bằng tia 108 3.6 Gia công cắt gọt có phoi 112 3.6.1 Cơ bản 112 3.6.2 Cưa 120 3.6.3 Khoan, khoét (lã), doa 122 3.6.4 Tiện 134 3.6.5 Phay 154 3.6.6 Mài 171 3.6.7 Gia công chính xác 183 3.6.8 Xói mòn (ăn mòn) bằng tia lửa điện 189 3.6.9 Đồ gá và cơ cấu kẹp ở máy công cụ 193 3.6.10 Thí dụ chế tạo đài kẹp cào 200 3.7 Ghép nối (Kết nối) 204 3.7.1 Phương pháp ghép nối 204 3.7.2 Kết nối ép và kết nối khóa sập nhanh 207 3.7.3 Phương pháp dán (sự kết dính) 209 3.7.4 Hàn vảy 211 3.7.5 Hàn 217 3. 8 Sự phủ lớp 230 3.8.1 Phủ lớp với sơn và chất dẻo 230 3.8.2 Phủ lớp với kim loại 232 3.8.3 Phủ lớp với tính chất đặc biệt 233 3.9 Cơ sở sản xuất và bảo vệ môi trường 234 4 Kỹ thuật vật liệu 4.1. Đại cương về vật liệu và phụ liệu 238 4.1.1 Phân loại vật liệu 238 4.1.2 Sản xuất vật liệu 239 4.1.3 Phụ liệu và năng lượng 239 4.2 Chọn lựa vật liệu và đặc tính của vật liệu 240 4.2.1. Chọn lựa vật liệu 240 4.2.2. Lý tính vật liệu 241 4.2.3 Tính cơ học (Cơ tính) - công nghệ 242 4.2.4 Đặc tính kỹ thuật gia công 244 4.2.5 Hóa tính và tính công nghệ 244 4.2.6 Thích hợp với môi trường, không hại sức khỏe 245 4.3. Cấu trúc bên trong của kim loại 246 4.3.1 Cấu trúc bên trong và tính chất 246 4.3.2 Mẫu mạng tinh thể của kim loại 247 4 4.3.3 Lỗi cấu trúc trong tinh thể 248 4.3.4 Sự phát sinh của cấu trúc kim loại 248 4.3.5 Loại cấu trúc và tính chất vật liệu 249 4.3.6 Cấu trúc kim loại ròng và cấu trúc hợp kim 250 4.4 Vật liệu thép và gang đúc 251 4.4.1 Luyện gang thỏi 251 4.4.2 Sản xuất thép 252 4.4.3 Hệ thống ký hiệu cho thép 255 4.4.4 Phân loại thép theo thành phần và cấp chất lượng 258 4.4.5 Các loại thép và ứng dụng 259 4.4.6 Dạng thương phẩm của thép 261 4.4.7 Nguyên tố hợp kim và nguyên tố kèm theo của thép và vật liệu gang sắt đúc 262 4.4.8 Nấu chảy vật liệu gang sắt 263 4.4.9 Hệ thống đặt tên vật liệu gang sắt 264 4.4.10 Các loại gang sắt 265 4.5 Kim loại không chứa sắt 268 4.5.1 Kim loại nhẹ 268 4.5.2 Kim loại nặng 270 4.6 Vật liệu thiêu kết 273 4.6.1 Sản xuất chi tiết được tạo dạng bằng vật liệu thiêu kết 273 4.6.2 Đặc tính và ứng dụng 274 4.6.3 Sản xuất vật liệu với phương pháp luyện kim bột 274 4.7 Vật liệu gốm 275 4.8 Nhiệt luyện thép 277 4.8.1 Các loại cấu trúc của vật liệu sắt 277 4.8.2 Giản đồ trạng thái của hợp kim sắt-cacbon 278 4.8.3 Cấu trúc và mạng tinh thể lúc nung nóng 279 4.8.4 Nung 280 4.8.5 Tôi (trui) 281 4.8.6 Nhiệt luyện 285 4.8.7 Tôi ở vùng biên (tôi da cứng) 286 4.8.8 Thí dụ sản xuất: xử lý nhiệt của bệ kẹp 289 4.9 Kiểm tra vật liệu 290 4.9.1 Kiểm tra đặc tính gia công 290 4.9.2 Kiểm tra cơ tính 291 4.9.3 Thử nghiệm uốn đập mẫu có khía 293 4.9.4 Kiểm tra độ cứng 294 4.9.5 Kiểm tra độ bền mỏi 298 4.9.6 Kiểm tra tải trọng vận hành của cấu kiện 299 4.9.7 Thử nghiệm không phá hủy vật liệu 299 4.9.8 Xét nghiệm cấu trúc kim loại bằng kính hiển vi 300 4.10 Ăn mòn và bảo vệ chống ăn mòn 301 4.10.1 Nguyên nhân ăn mòn 301 4.10.2 Các loại ăn mòn và đặc điểm bề ngoài của nó 303 4.10.3 Các biện pháp chống ăn mòn 304 4.11 Chất dẻo 307 4.11.1 Đặc tính và ứng dụng 307 4.11.2 Thành phần hóa học và chế tạo 308 4.11.3 Sự phân loại theo công nghệ và cấu trúc bên trong 309 4.11.4 Nhựa nhiệt dẻo 310 4.11.5 Nhựa nhiệt rắn 312 4.11.6 Chất đàn hồi 313 4.11.7 Kiểm tra tham số chất dẻo 314 4.11.8 Các tham số của các loại chất dẻo quan trọng 315 4.11.9 Sự gia công định hình chất dẻo 316 4.11.10 Những phương pháp gia công khác của bán thành phẩm và thành phẩm 321 4.12 Vật liệu composite 323 4.12.1 Cấu tạo bên trong 323 4.12.2 Chất dẻo gia cường bằng sợi 324 4.12.3 Vật liệu kết hợp gia cường bằng hạt cứng và bằng phương pháp thẩm thấu 325 4.12.4 Liên kết lớp và liên kết cấu trúc 326 4.13 Vấn đề môi trường của vật liệu và phụ liệu 327 5 Kỹ thuật máy và thiết bị 5.1 Phân loại máy 330 5.1.1 Máy động lực 330 5.1.2 Máy gia công (máy dụng cụ, máy làm việc) 334 5.1.3 Hệ thống xử lý dữ liệu (Máy tính) 337 5.1.4 Dây chuyền sản xuất 338 5.2 Xử lý trong sản xuất và lắp ráp 339 5.2.1 Kỹ thuật về hệ thống xử lý 339 5.2.2 Hệ thống sản xuất linh hoạt 347 5.3 Đưa vào vận hành 353 5.3.1 Lắp đặt máy hoặc thiết bị 354 5.3.2 Đưa máy hoặc thiết bị vào vận hành 355 5.3.3 Nghiệm thu máy hoặc thiết bị 357 5.4 Đơn vị chức năng của máy và thiết bị 358 5.4.1 Cấu trúc bên trong của máy 358 5.4.2 Đơn vị chức năng của một máy công cụ CNC 360 5.4.3 Các đơn vị chức năng của một ô tô 362 5.4.4 Đơn vị chức năng của một hệ thống điều hòa không khí 363 5.4.5 Thiết bị an toàn ở máy 364 5.5 Đơn vị chức năng mối ghép 366 5.5.1 Ren 366 5.5.2 Kết nối bulông 368 5.5.3 Kết nối chốt 376 5.5.4 Kết nối bằng đinh tán (Ri vê) 378 5.5.5 Kết nối trục - đùm 380 5.6 Đơn vị chức năng đỡ và mang 384 5.6.1 Ma sát và dung dịch bôi trơn 384 5.6.2 Bợ trục (Ổ trục) 387 5.6.3 Bộ phận dẫn hướng 396 5.6.4 Đệm kín (Phớt) 399 5.6.5 Lò xo 401 5.7 Đơn vị chức năng để truyền năng lượng 403 5.7.1 Trục và láp (cốt trục) 403 5.7.2 Bộ ly hợp 405 5.7.3 Truyền động đai (Truyền động dây trân) 410 5.7.4 Truyền xích 412 5.7.5 Bộ truyền động bánh răng 414 5.8 Đơn vị truyền động 417 5.8.1 Động cơ điện 417 5.8.2 Hộp số 424 5.8.3 Truyền động thẳng (Truyền động tuyến tính) 430 5.9 Kỹ thuật lắp ráp 432 5.9.2 Dạng tổ chức lắp ráp 433 5.9.3 Tự động hóa lắp ráp 433 5.9.4 Những thí dụ lắp ráp 434 5.10 Sự bảo trì 440 5.10.1 Phạm vi hoạt động và định nghĩa 440 5.10.2 Khái niệm về bảo trì 441 5.10.3 Mục đích của bảo trì 442 5.10.4 Những khái niệm về bảo trì 442 5.10.5 Bảo dưỡng 445 5.10.6 Kiểm tra 448 5.10.7 Sự sửa chữa 450 5.10.8 Cải tiến 452 5.10.9 Tìm chỗ hỏng (khuyết tật) và nguồn sai sót (lỗi) 453 5.11 Phân tích hư hại và tránh hư hại 454 5.12 Ứng suất (ứng lực) và độ bền của cấu kiện 456 5 6 Kỹ thuật tự động hóa 6.1 Điều khiển và điều chỉnh 459 6.1.1 Khái niệm cơ bản của kỹ thuật điều khiển 459 6.1.2 Khái niệm cơ bản về kỹ thuật điều chỉnh 461 6.2 Cơ bản về việc giải quyết các nhiệm vụ điều khiển 465 6.2.1 Cách vận hành của các hệ điều khiển 465 6.2.2 Các thành phần của hệ điều khiển 466 6.2.3 GRAFCET 476 6.3 Điều khiển bằng khí nén 479 6.3.1 Cấu kiện của hệ thống thiết bị khí nén 479 6.3.2 Các phần tử khí nén 480 6.3.3 Sơ đồ mạch của hệ điều khiển bằng khí nén 488 6.3.4 Thí dụ về điều khiển bằng khí nén 489 6.3.5 Điều khiển điện - khí nén 491 6.4 Điều khiển bằng thủy lực 496 6.4.1 Các thành phần chính 496 6.4.2 Điều khiển điện thủy lực 504 6.5 Điều khiển bằng điện 507 6.5.1 Cấu tạo 507 6.5.2 Thiết bị chuyển mạch điện 507 6.5.3 Điều khiển công tắc bằng điện 509 6.5.4 Đấu nối dây với thanh kẹp 510 6.6 Điều khiển lôgic lập trình 511 6.6.1 Điều khiển lôgic lập trình như là môđun điều khiển nhỏ 511 6.6.2 Điều khiển lôgic lập trình như là hệ thống tự động hóa theo môđun 514 6.7 Điều khiển CNC 523 6.7.1 Đặc tính của máy NC 523 6.7.2 Tọa độ, điểm gốc và điểm chuẩn 527 6.7.3 Các loại điều khiển, những hiệu chỉnh 529 6.7.4 Tạo chương trình CNC 532 6.7.5 Chu trình và chương trình con 537 6.7.6 Lập trình cho máy tiện NC 538 6.7.7 Lập trình cho máy phay NC 546 6.7.8 Những phương pháp lập trình 551 7 Kỹ thuật thông tin (Kỹ thuật tin học) 7.1 Truyền thông kỹ thuật 554 7.1.1 Tiêu chuẩn và quy định 554 7.1.2 Bản vẽ kỹ thuật 555 7.1.3 Mô tả tương quan kỹ thuật 556 7.1.4 Sơ đồ và biên bản 556 7.2 Kỹ thuật máy tính 558 7.2.1 Cách hoạt động của máy tính 558 7.2.2 Phần cứng 559 7.2.3 Diễn đạt thông tin trong máy tính 561 7.2.4 Thiết bị ngoại vi 562 7.2.5 Khởi động máy tính 563 7.2.6 Hệ điều hành 564 7.2.7 Virus máy tính 564 7.2.8 Phần mềm ứng dụng 565 7.2.9 Tác động của kỹ thuật máy tính vào kinh tế và xã hội 567 7.2.10 Bảo hộ lao động bên máy tính 568 7.2.11 Bảo vệ dữ liệu 568 8 Kỹ thuật điện 8.1 Mạch điện 569 8.1.1 Điện áp 569 8.1.2 Dòng điện 570 8.1.3 Điện trở 571 8.2 Mạch điện với điện trở 572 8.2.1 Mạch nối tiếp của điện trở 572 8.2.2 Mạch song song của điện trở 573 8.3 Các loại dòng điện 574 8.4 Công suất và năng lượng điện 575 8.5 Thiết bị bảo vệ khi quá dòng 576 8.6 Lỗi tại hệ thống điện và biện pháp bảo vệ 577 Lĩnh vực học tập Thông tin về việc dạy chú trọng vào lĩnh vực học tập 581 Lĩnh vực học tập 1: Sản xuất cấu kiện với dụng cụ cầm tay 582 Lĩnh vực học tập 2: Sản xuất cấu kiện với máy 584 Lĩnh vực học tập 3: Chế tạo cụm lắp ráp đơn giản 586 Lĩnh vực học tập 4: Bảo dưỡng hệ thống kỹ thuật 588 Lĩnh vực học tập 7: Lắp ráp hệ thống kỹ thuật 590 Lĩnh vực học tập 8: Lập trình và sản xuất trên máy công cụ điều khiển bằng kỹ thuật số 592 Lĩnh vực học tập 10: Sản xuất và đưa vào vận hành một phần hệ thống kỹ thuật 594 Phạm vi học tập 11: Giám sát chất lượng sản phẩm và qui trình 596 Lĩnh vực học tập 5: Gia công chi tiết rời với máy công cụ (tóm tắt) 598 Lĩnh vực học tập 6: Kế hoạch và việc đưa vào vận hành của hệ thống điều khiển kỹ thuật (tóm tắt) 598 Lĩnh vực học tập 9: Sửa chữa các hệ thống kỹ thuật (tóm tắt) 598 Lĩnh vực học tập 12: Bảo dưỡng các hệ thống kỹ thuật (tóm tắt) 599 Lĩnh vực học tập 13: Đảm bảo khả năng vận hành của những hệ thống tự động (tóm tắt) 599 Danh sách hãng xưởng 600 Thư mục thuật ngữ 603 6 1 Kỹ thuật kiểm tra độ dài 1.1 Đại lượng và đơn vị......................................................................8 1.2 Cơ bản của kỹ thuật đo lường...............................................10 Khái niệm cơ bản...........................................................................10 Sai lệch đo .......................................................................................13 Khả năng của phương tiện đo lường, giám sát phương tiện đo lường...............................................16 1.3 Phương tiện kiểm tra chiều dài ...........................................18 Thước đo, thước thẳng, thước góc, dưỡng kiểm và căn mẫu.............................................................18 Thiết bị đo bằng cơ và điện tử..................................................21 Thiết bị đo chạy bằng khí nén..................................................29 Thiết bị đo điện tử ........................................................................31 Thiết bị đo quang điện tử ......................................................... 32 Kỹ thuật nhiều cảm biến trong thiết bị đo tọa độ ........... 34 1.4 Kiểm tra bề mặt ..........................................................................36 Prôfin bề mặt................................................................................. 36 Những thông số đặc trưng của bề mặt, những phương pháp kiểm tra bề mặt...................................37 1.5 Dung sai và lắp ghép.................................................................40 Dung sai............................................................................................40 Lắp ghép .........................................................................................44 1.6 Kiểm tra hình dạng và vị trí .................................................. 48 Dung sai hình dạng và vị trí ..................................................... 48 Kiểm tra mặt phẳng và góc ...................................................... 50 Kiểm tra độ đồng tâm, độ đồng trục và độ đảo ................53 Kiểm tra Kiểm tra chủ quan Kiểm tra khách quan Giác quan Đo lường Dưỡng kiểm Kết quả: Tốt/xấu (bị loại) Trị số đo 0,1 B-C C B Kiểm tra ren, kiểm tra côn......................................................... 58 2 Quản lý chất lượng 2.1 Lĩnh vực hoạt động của quản lý chất lượng...................61 2.2 Bộ tiêu chuẩn DIN EN ISO 9000 ...........................................62 2.3 Yêu cầu về chất lượng.............................................................. 62 Độ đảo Phân bố chuẩn 2.4 Đặc tính của chất lượng và lỗi............................................. 63 2.5 Công cụ quản lý chất lượng ................................................. 64 x 2.6 Điều chỉnh chất lượng ............................................................. 67 Giá trị trung bình 2.7 Bảo đảm chất lượng...................................................................68 2.8 Năng lực máy ................................................................................72 2.9 Năng lực quy trình......................................................................75 2.10 Điều chỉnh quy trình bằng thống kê với thẻ điều chỉnh chất lượng.......................................................76 Giới hạn can thiệp trên Giới hạn cảnh báo trên Giới hạn cảnh báo dưới Giới hạn can thiệp dưới 95 % 99 % 2.11 Kiểm toán và chứng nhận...................................................... 79 2.12 Quy trình cải tiến liên tục: Nhân viên tối ưu hóa quy trình........................................... 80 Số mẫu thử 4 6 8 10 7 Kỹ thuật kiểm tra chiều dài 1 Kỹ thuật kiểm tra độ dài 1.1 Đại lượng và đơn vị Các đại lượng diễn tả những đặc tính có thể định lượng được, thí dụ chiều dài, thời gian, nhiệt độ hoặc cường độ dòng điện (Hình 1). t (s) Các đại lượng cơ bản và các đơn vị cơ bản được quy định trong hệ thống đơn vị quốc tế SI (Système International d'unités) (Bảng 1). Để tránh những số quá lớn hoặc quá nhỏ, bội số hoặc ước số thập phân được đặt trước các đơn vị, thí dụ milimét (Bảng 2). ■ Độ dài Đơn vị cơ bản của độ dài là mét. Một mét là quãng đường ánh sáng đi được trong chân không trong khoảng thời gian 1/299 729 458 giây. Để phù hợp cho việc diễn tả những khoảng cách l l (d) Độ dài (đường kính) Độ dài (đoạn đường) và thời gian I I v A Khối lượng Cường độ dòng điện và cường độ ánh sáng Hình 1: Các đại lượng cơ bản Bảng 1: Hệ thống đơn vị quốc tế rất lớn hoặc rất nhỏ, người ta sử dụng kết hợp Các đại lượng cơ bản Đơn vị cơ bản một vài ký hiệu đứng trước đơn vị mét (Bảng 3). Bên cạnh hệ thống mét có một vài quốc gia còn sử dụng hệ thống Inch Chuyển đổi: 1 inch (in) = 25,4 mm ■ Góc và các ký hiệu Độ dài ℓ Khối lượng m Thời gian t Nhiệt độ nhiệt động T Cường độ dòng điện I Cường độ ánh sáng Iv Tên mét kilôgam giây Kelvin Ampe Candela Ký hiệu m kg s K A cd Các đơn vị của góc là góc phẳng ở trung tâm điểm của nguyên vòng tròn. Một độ (10) bằng 1 phần 360 góc phẳng của nguyên vòng tròn. (Hình 2). Độ được chia nhỏ thành phút (‘), giây (“) hoặc chia theo hệ thập phân. Rađian (rad) là góc phẳng của một vòng tròn có bán kính là 1 mét và cắt vòng tròn với cung có chiều dài 1 mét. (Hình 2). Một rađian tương đương với một góc phẳng 57,295779510. Bảng 2: Ký hiệu đứng trước để gọi các bội số hoặc ước số thập phân của các đơn vị Ký hiệu Hệ số đứng trước M mêga một triệu lần 106 = 1000000 k kílô một ngàn lần 103 = 1000 h héctô một trăm lần 102 = 100 da đêca mười lần 101 = 10 d đêci một phần mười 10-1 = 0,1 c centi một phần trăm 10-2 = 0,01 m mili một phần ngàn 10-3 = 0,001 10 vòng tròn 1rad µ micrô một phần triệu 10-6 = 0,000001 1 m Bảng 3: Các đơn vị độ dài thông dụng đầy góc đầy 1 m 10 = 360 10 = 60’ = 3600" 3600 1rad = = 57,296 180 0 0 Hệ thống mét 1 kilô mét (km) = 1000 mét 5019’30" = 50 + + 190 60 = 5,3250 300 1 đêci mét (dm) = 0,1 mét p 1 centi mét (cm) = 0,01 mét 1 mili mét (mm) = 0,001 mét Độ Radiant Hinh 2: Các đơn vị của góc phẳng 1 micrô mét (µm) = 0,000.001 m 1 nanô mét (nm) = 0,000.000.001 m = 0,001μm 8 Các độ lớn và các đơn vị ■ Khối lượng, lực và áp suất Khối lượng m của một vật thể tùy thuộc theo lượng chất của nó và không bị lệ thuộc vào vị trí địa lý nơi vật thể xuất hiện. Đơn vị cơ bản của khối lượng là kilô gam. Đơn vị cũng thường được sử dụng là gam và tấn: 1g = 0,001 kg, 1t = 1000 kg. Tiêu chuẩn quốc tế cho khối lượng 1 kilô gam là một quả cân hình trụ bằng chất Platin-Iridi được cất giữ ở Paris. Đó là đơn vị cơ bản duy 10 nhất được định nghĩa không nhờ vào một hằng số tự nhiên. 5 Một vật có khối lượng 1 kilô gam tác dụng trên trái đất (vị trí tiêu chuẩn: Zürich) vào điểm treo nó hoặc chỗ nó nằm một lực FG (trọng lượng) bằng 9,81 N (Hình 1). Áp suất p là lực trên mỗi đơn vị diện tích (Hình 2) với đơn vị pascal (Pa) hoặc bar (bar). Các đơn vị: 1 Pa = N/m2 =0,00001 bar, 1 bar = 105 Pa = 10 N/cm2 Khối lượng m = 1kg Trọng lượng F = 9,81 N 10 N ■ Nhiệt độ Nhiệt độ diễn tả trạng thái nhiệt của các vật thể, các chất lỏng hoặc các chất khí. Độ Kelvin (K) bằng 1/273,15 của nhiệt độ khác biệt giữa điểm 0 tuyệt đối và điểm đông đặc của nước (Hình 3). Đơn vị thông dụng của nhiệt độ là độ Celcius (0C). Điểm đông đặc của nước tương ứng 00C, điểm sôi của nước là 1000C. Chuyển đổi: 00C = 273,15 K; 0 K = -273,150C. ■ Thời gian, tần số và số vòng quay Đơn vị cơ bản cho thời gian t được quy định là giây (s). Các đơn vị: 1 giây = 1000 mili giây; 1 giờ = 60 phút = 3600 giây Khoảng thời gian của một chu kỳ T, còn gọi là khoảng thời gian của một dao động, là thời gian được tính bằng giây cho một quá trình (sự kiện) và quá trình này được lặp đi lặp lại đều đặn, thí dụ như nguyên một dao động đầy đủ của một con lắc hay là vòng quay của một cái đĩa mài (Hình 4). Hình 1: Khối lượng và lực F A Áp suất Hình 2: Áp suất Nhiệt độ tuyệt đối tính bằng Kelvin (Nhiệt độ nhiệt động)Điểm sôi 373 K của nước 100 K 300 K p 100°C 100°C 50°C Tần số f là số nghịch đảo của khoảng thời gian của một chu kỳ T (f = 1/T). Nó cho biết bao nhiêu quá trình diễn ra trong một giây. Đơn vị của tần số f là 1/s hoặc Hertz (Hz). Các đơn vị: 1/s = 1 Hz; 103 Hz = 1kHz; 106 Hz = 1 MHz. Tần số vòng quay n (số vòng quay) là số lượng vòng quay trong 1 giây hoặc 1 phút. Thí dụ: Một cái đĩa mài với đường kính 200 mm quay 6000 vòng trong 2 phút. Số vòng quay là bao nhiêu? Lời giải: Số vòng quay (Tần số vòng quay) n = 6000/2 phút = 3000/phút 273 K 200 K 0 K Điểm hóa lỏng của nước Celsius Điểm không tuyệt đối 0°C –20°C –273°C ■ Các phương trình đại lượng (công thức) Công thức tạo nên các tương quan giữa những đại lượng với nhau. Thí dụ: Áp suất p là lực F trên mỗi diện tích A p = F/A; p = 100 N/1 cm2 = 100 N/cm2 = 10 bar Trong tính toán các đại lượng được thể hiện trong công thức bằng ký hiệu. Trị số của một đại lượng bằng tích số của số lượng nhân với đơn vị, thí dụ F = 100 N hoặc A = 1 cm2. Các phương trình đơn vị cho biết sự quan hệ giữa các đơn vị với nhau, thí dụ 1 bar = 105 Pa. Hình 3: Thang nhiệt độ Dao động Vòng quay Hình 4: Những sự kiện tuần hoàn 9 Những cơ bản về kỹ thuật đo lường 1.2 Cơ bản về kỹ thuật đo lường 1.2. 1 Khái niệm cơ bản Khi kiểm tra, những đặc điểm hiện có của sản phẩm như kích thước, hình dạng, chất lượng bề mặt được so sánh với những đặc tính đòi hỏi. Kiểm tra Kiểm tra là xác định vật được kiểm tra có đạt những đặc điểm đòi hỏi hay không. Thí dụ kính thước, hình dạng hoặc phẩm chất bề mặt. ■ Các loại kiểm tra Kiểm tra chủ quan được thực hiện bằng giác quan của người kiểm tra, không có sự hỗ trợ của máy móc (Hình 1). Người kiểm tra xác định thí dụ sự thành hình của rìa xờm (ba vớ, bavia) và chiều cao nhấp nhô của chi tiết có thể chấp nhận được không (kiểm tra bằng mắt và qua tiếp xúc bằng tay). Kiểm tra khách quan được thực hiện với những phương tiện kiểm tra, có nghĩa là với những thiết bị đo và các dưỡng kiểm (Hình 1 và Hình 2). Đo lường là so sánh một độ dài hoặc một góc phẳng với một thiết bị đo. Kết quả là một trị số đo. Đo so sánh là so sánh vật kiểm tra với một thiết bị so sánh. Người ta không nhận được trị số bằng con số, mà chỉ xác định là vật được đo tốt hoặc bị loại (xấu). ■ Phương tiện kiểm tra (Thiết bị đo) Dụng cụ kiểm tra được chia làm 3 nhóm: thiết bị đo, dưỡng kiểm và thiết bị phụ trợ. Tất cả các thiết bị đo, các thiết bị so sánh được thiết kế theo mẫu chuẩn. Nó tượng trưng cho độ lớn, thí dụ bằng khoảng cách những vạch kẻ (thước kẻ), bằng khoảng cách cố định của những mặt phẳng (căn mẫu đo, dưỡng kiểm) hoặc vị trí góc của những mặt phẳng (căn chuẩn đo góc). Các thiết bị đo có hiển thị có dấu hiệu di chuyển (kim đồng hồ đo, vạch kẻ của thước chạy), thang đo di chuyển hoặc cơ cấu đếm số. Trị số đo có thể đọc được ngay. Kiểm tra chủ quan Kiểm tra khách quan Giác quan Dưỡng kiểm Đo lường Kết quả: Tốt/xấu (bị loại) Trị số đo Hinh 1: Các loại kiểm tra và kết quả kiểm tra Thiết bị kiểm tra Thiết bị đo Phương tiện phụ trợ Dưỡng kiểm Mẫu chuẩn Thiết bị đo có hiển thị Thước đo Thước cặp Ca líp giới hạn (Cữ đo) (căn mẫu kích thước) 60 Dưỡng tượng trưng cho kích thước hoặc kích thước và hình dạng của vật kiểm tra. Thiết bị phụ trợ thí dụ như giá đo và các khối lăng trụ (khối V). ■ Các khái niệm về kỹ thuật đo lường Căn mẫu song phẳng (Khối cữ chuẩn) 15° Đồng hồ so Dưỡng bán kính (dưỡng biên dạng) Để tránh hiểu lầm khi mô tả những quá trình đo lường hoặc phương pháp đánh giá, người ta cần phải có những khái niệm cơ bản rất rõ ràng (Các bảng ở trang 11 và 12) Căn mẫu góc Thước đo gócThước vuông (Ê ke) (dưỡng biên dạng) Hình 2: Thiết bị kiểm tra 10 Những cơ bản về kỹ thuật đo lường Bảng 1: Các khái niệm về kỹ thuật đo lường Ký hiệu Định nghĩa, giải thích M Độ dài cũng như góc để đo, thí dụ khoảng cách giữa các lỗ khoan hay đường kính. - Trị số hiển thị của trị số đo không có đơn vị (tùy thuộc vào phạm vi đo). Sự hiển thị tương ứng với chữ khắc trên mẫu chuẩn. - Hiển thị liên tục trên thang vạch kẻ. - Hiển thị bằng số trên thang số. Skw hay ⭲⭰ Khác biệt giữa hai trị số đo, hai trị số đo này tương ứng với hai đường gạch liên tiếp trên thang. Độ chia Skw có đơn vị ghi trên thang đo. Zw Trị số của hai số liên tục tương ứng độ chia trên một thang vạch kẻ. xa x1,x2... Từng trị số đo hoặc trị giá trung bình cộng được tạo thành từ trị số đúng và sai số đo ngẫu nhiên cũng như sai số đo hệ thống. x̅ Thông thường trị số trung bình cộng x̅có được từ 5 lần đo lặp lại. xw Người ta chỉ nhận được trị số thật khi đo trong điều kiện lý tưởng. Trị số thật từ nhiều lần đo lặp lại và được hiệu chỉnh với trị số ước đoán của sai số hệ thống đã biết. xr Trị số đúng xr được tìm ra qua hiệu chỉnh cho mẫu chuẩn. Nó sai không đáng kể so với trị số thật. Khi đo so sánh, thí dụ như với căn mẫu, thì có thể xem trị số đo là trị số đúng. xa x1,x2... x̅ Trị số đã đo của một độ lớn, thí dụ trị số đo của một lần đo chưa hiệu chỉnh hoặc trị số trung bình cộng tìm ra qua nhiều lần đo liên tục, nhưng chưa được hiệu chỉnh với sai số hệ thống As. Thường trong kỹ thuật sản xuất vì sai số đã biết từ các lần đo trước hoặc từ các khảo sát năng lực (của phương pháp đo) nên chỉ đo một lần. Kết quả đo của một lần đo không chắc chắn (chính xác) bởi sai số ngẫu nhiên cũng như sai số hệ thống không được xác định. As Sai số có được qua so sánh với trị số đo hiển thị xa hoặc trị số trung bình cộng x̅a với trị số đúng xr (Trang 15). K Cân bằng (gia giảm) với sai số hệ thống đã biết, thí dụ sai số của nhiệt độ. u Độ bất định của phép đo bao gồm tất cả các sai số ngẫu nhiên cũng như sai số hệ thống chưa biết được và không được điều chỉnh. uc Tác dụng tổng hợp của nhiều thành phần bất định vào sự phân tán của trị số đo, thí dụ qua nhiệt độ, dụng cụ đo, người đo và phương pháp đo. U Độ bất định mở rộng cho biết phạm vi từ y-U đến y+U của kết quả đo, nơi mà người ta chờ đợi trị số thật của một độ lớn đo. y Trị số đo đã được điều chỉnh với sai số hệ thống đã biết được (K- điều chỉnh). Y Kết quả đo Y là trị số thật cho độ lớn đo M. Nó bao gồm độ bất định mở rộng U. Khái niệmThí dụ, công thức Đại lượng đo M Hiển thị Hiển thị thang đo 0 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 0,3 0,01mm 0,4 Hiển thị số Trị số chia của thang* (Độ chia) Trị số của hai số liên tục Hiển thị của trị số đo Trị số trung bình cộng Hiển thị thang đo Trị số phần chia thang đo Hiển thị số = 0,01mm = 0,01mm Trị số thật xw được tìm ra Trị số đúng Kết quả đo chưa điều chỉnh Sai số đo hệ thống Trị số As = (xa – xr) As = (x̅a – xr) K = –As điều chỉnh Độ bất định của phép đo* Độ bất định chuẩn kết hợp Độ bất định mở rộng của phép đo Kết quả đo đã điều chỉnh Kết quả đo đầy đủ * đặc điểm của thiết bị đo, được thông báo trong danh mục K = (K1 + K2...+ Kn) Uc = u2x1 + u2x2 +...+ u2xn U = 2 · uc (Hệ số 2 cho mức độ tin cậy 95%) y = x + K (y = x̅+ K) Y = y ± U (y = x̅+ K ± U ) 11 Những cơ bản về kỹ thuật đo lường Bảng 1: Các khái niệm về kỹ thuật đo lường Ký hiệu Định nghĩa, giải thích fw r Tính lặp lại được của một thiết bị đo là khả năng khi đo 5 lần trong trường hợp thông thường của cùng một độ lớn trong cùng hướng đo, với cùng thiết bị đo, trong cùng điều kiện đo đạt được trị số đo gần giống nhau. Độ phân tán càng nhỏ thì phương pháp đo càng chính xác. Giới hạn lặp lại (Ranh giới lặp lại) là trị số khác biệt của hai lần đo riêng lẻ với xác xuất là 95%. fu Khoảng chết của trị số đo (Khoảng nghịch chiều của trị số đo) của một thiết bị đo là sự khác nhau của hiển thị khi đo cùng một độ lớn, lần đầu thì đo với hiển thị lớn dần (trục xoay đo đi vào) và lần thứ nhì thì đo với hiển thị nhỏ dần (trục xoay đo đi ra). Trị số đo độ rơ lúc nghịch chiều được xác định bằng những lần đo riêng lẻ ở bất kỳ trị số trong phạm vị đo hoặc có thể lấy từ biểu đồ của độ lệch (sai số). fe fges Khoảng sai số là hiệu số giữa độ sai số lớn nhất và độ sai số nhỏ nhất trong toàn bộ phạm vi đo. Nó được tìm ra bằng đồng hồ đo hoặc đồng hồ đo chính xác khi trục đo đi vào. Độ sai số tổng cộng fges của các đồng hồ đo được tìm qua các phép đo trong toàn bộ phạm vi đo với trục xoay đo đi vào và đi ra. G Giới hạn lỗi là trị số giới hạn sai số được thỏa thuận hoặc được đưa ra từ nhà sản xuất cho sai số của một thiết bị đo. Nếu những trị số này bị vượt qua thì sai số sẽ trở thành lỗi. Khi sai số giới hạn trên và dưới bằng nhau thì trị số đưa ra được áp dụng cho cả hai giới hạn sai số, thí dụ Go=Gu = 20 µm. Meb Phạm vi đo là phạm vi của trị số đo, trong đó giới hạn lỗi của thiết bị đo không bị vượt qua (sai số nhỏ hơn giới hạn lỗi). Mes Khoảng đo là hiệu số giữa trị số cuối và trị số đầu của phạm vi đo. Az Phạm vi hiển thị là phạm vi giữa hiển thị lớn nhất và hiển thị nhỏ nhất. Khái niệmThí dụ fw Tính lặp lại được* 0 10 90 90 80 80 20 0 10 20 Giới hạn lặp lại* (Khả năng lặp lại) Căn mẫu hoặc chi tiết 70 40 50 60 30 70 40 50 60 30 Độ rơ lúc nghịch Hiển thị tăng Hiển thị giảm fu chiều 0 10 90 90 0 10 20 Trục đo đi vào 80 70 40 50 60 20 30 80 70 40 50 60 30 Trục đo đi ra Khoảng (độ) 20 Giới hạn lỗi trên Go sai số* 15 Khoảng Khoảng sai số fe chết của Khoảng sai số tổng cộng Sai số đo 10 5 0 — 5 trị số đo fu Giới hạn lỗi* —10 —15 — 20 Khoảng đo Sai số đo lớn nhất ft Độ sai số tổng cộng fges Giới hạn lỗi dưới Gu mm 0 1 2345678 10 Trị số đúng x r Phạm vi đo* 90 80 0 10 20 (chiều dài của căn mẫu) Trục đo đi ra Trục đo đi vào Khoảng trống Khoảng đo Phạm vi 70 40 50 60 30 Phạm vi hiển thị Khoảng đo hiển thị * đặc điểm của thiết bị đo, được thông báo trong danh mục Cữ chặn dưới Khoảng nâng 12 1.2.2 Sai lệch đo Những cơ bản về kỹ thuật đo lường ■ Nguyên nhân của các sai lệch đo (Bảng 1, trang 14) Sự thay đổi chiều dài –10 –5 0 +5 +10 Sự khác biệt với nhiệt độ chuẩn 200C thường gây ra sai lệch đo, khi các chi tiết và các thiết bị đo cũng như dưỡng được sử dụng để kiểm a) soát không cùng một vật liệu và không cùng một nhiệt độ (Hình 1). Căn mẫu bằng thép dài 100 mm sẽ thay đổi b) chiều dài 4,6 µm khi nhiệt độ thay đổi 40C, thí Chiều dài l1 = 100 mm ở nhiệt độ chuẩn Các thí dụ khi đo: Mẫu chuẩn bằng thép Chi tiết bằng thép Mẫu chuẩn bằng thép Chi tiết bằng nhôm 20°C 24°C 24°C 24°C 24°C Sai số đo f =0 f =4,9 dụ qua hơi nóng của bàn tay. c) Mẫu chuẩn bằng thép 180C Chi tiết bằng nhôm f =10,8 24°C Ở nhiệt độ chuẩn 200C các chi tiết, các dưỡng và thiết bị đo nên ở trong độ dung Sự thay đổi chiều dài Dl = l1 . a1 . Dt sai đã qui định. l 1a1 Dt Sự thay đổi hình dạng bởi lực đo xuất hiện Chiều dài khởi điểm ở 200C Hệ số nở dài Sự thay đổi nhiệt độ ở các chi tiết, các thiết bị đo và các giá kê đo có tính đàn hồi. Sự uốn cong có tính đàn hồi của giá kê đo không ảnh hưởng tới trị số đo, nếu khi đo với Hình 1: Sai lệch đo vì nhiệt độ Vị trí của đồng hồ đo chính xác: Cao: 200 mm Khoảng cách: 100 mm 10 Lực đo cho phép của đồng hồ đo chính xác cùng lực đo như khi điều chỉnh về không với căn mẫu đo (Hình 2). Cột: ø22 mm Thanh ngang: ø16 mm Độ uốn cong 5 02 Quá trình đo 0 1 N 3 Sai số đo sẽ giảm đi, khi sự hiển thị của thiết bị đo được chỉnh với cùng các điều kiện như lúc đo chi tiết. F ở chi tiếtLực đo Lực đo F Sai số đo vì nhìn sai (thị sai) khi đọc dưới một góc nghiêng (Hình 3). ■ Các loại sai số Sai số hệ thống gây ra bởi sự sai lệch cố định: nhiệt độ, lực đo, bán kính của đầu đo, sự không chính xác của thang (đo). Sai số ngẫu nhiên không thể nhận biết được về độ lớn và chiều của nó. Các nguyên nhân có thể là sự biến động không rõ nguồn gốc của lực đo hoặc nhiệt độ. Các sai số hệ thống làm cho trị số đo sai. Khi biết độ lớn và chiều (+ hoặc -) của sai số ta có thể điều chỉnh nó. Các sai số ngẫu nhiên làm cho trị số đo trở nên bất định. Các sai số ngẫu nhiên không rõ nguồn gốc thì không thể điều chỉnh được. Giá kê đoChỉnh với căn mẫu Hình 2: Sai lệch đo vì sự biến dạng có tính đàn hồi của giá kê đo qua lực đo Hướng nhìn Đúng Sai f Hình 3: Sai lệch đo vì nhìn sai 13 Cơ bản về kỹ thuật đo lường Bảng 1: Nguyên nhân và các loại sai lệch Các sai lệch hệ thống Các sai lệch ngẫu nhiên 20°C Ba via, Phoi, Chất bẩn, Mỡ Sai lệch với 40°C f nhiệt độ chuẩn f Trị số đo quá lớn vì nhiệt độ của chi tiết quá cao Sự bất định vì bề mặt không sạch và sai số hình dạng F f F f Sự thay đổi hình dạng vì lực đo lớn và không thay đổi Sự thay đổi hình dạng vì biến động của lực đo khi quay trục đo vào không đều. Trị số đo nhỏ hơn vì ảnh hưởng của lực đo Trị số đo nhỏ hơn cho các phép đo ngoài Sự phân tán của các trị số đo vì sự thay đổi của lực đo f J lớn hơn cho các phép đo trong. F Sai số đo vì các mặt phẳng đo bị mòn Lỗi vì đo nghiêng (Sự sai nghiêng) Lỗi vì đo nghiêng tùy thuộc vào lực đo và độ hở của thanh dẫn hướng f Sự khác nhau của trị số đo ở các thước đo Bước ren Đặt thước cặp không chắc chắn trong các phép đo trong Ảnh hưởng vì sai số của bước ren vào trị số đo 0.1 0 0.2 0.1 0.2 Sự sai lệch nhỏ trong tỷ số truyền động có tác dụng làm hiển thị sai (có thể đo được) tùy theo vị trí của trục đo Sự chuyển dịch không đều của chuyển động trục đo 0.3 0.3 0.4 Nhìn sai Đọc sai vì góc nhìn nghiêng (nhìn sai) 14 Cơ bản về kỹ thuật đo lường Sai số hệ thống có thể xác định được qua phép đo so sánh với các thiết bị đo chính xác hoặc Trị số đúng căn mẫu. Thí dụ như khi kiểm tra một pan me (vi kế), hiển thị được so sánh với căn mẫu (Hình 1). Trị số danh nghĩa của căn mẫu (chữ khắc) có thể xem là trị 15 15,002 Trị số hiển thị xa đúng xr Sai số Trị số Sự sửa lỗi số đúng. Sai số hệ thống As của một trị số đo riêng lẻ bằng hiệu số của trị số hiển thị xa và trị số đúng xr. Kiểm tra sai số đo của một pan me đo ngoài trong 7,700 mm 10,300 mm 15,000 mm 17,600 mm As 0 0 K khoảng đo từ 0 mm đến 25 mm, ta sẽ có được biểu đồ của sai số đo (Hình 1). Ở pan me, phép đo so sánh được thực hiện với các căn mẫu được Biểu đồ sai số Giới hạn lỗi 4 2 Sai số đo As quy định qua các góc quay khác nhau của trục đo. 1 0 –1 Giới hạn lỗi và dung sai –2 –3 • Giới hạn lỗi G không được vượt qua bất kỳ vị Giới hạn lỗi trí nào trong phạm vi đo. • Trong trường hợp bình thường của kỹ thuật đo lường các giới hạn lỗi cân đối xứng nhau. Các giới hạn lỗi bao gồm các sai số của phần tử đo, thí dụ các sai số về độ phẳng. • Sự tuân thủ giới hạn lỗi G có thể được kiểm –40 2,5 5,1 7,7 10,3 12,9 15 17,6 20,2 25 mm Trị số đúng xr (cănmẫu) Hình 1: Sai số hệ thống của một pan me đo ngoài tra bằng thanh mẫu với bậc dung sai 1 theo 80 DIN EN ISO 3650. 70 10 90 0 20 80 70 10 90 0 20 60 Để đạt được sự giảm thiểu sai số hệ thống người 30 50 40 ta điều chỉnh về “không“ cho hiển thị (Hình 2). Điều chỉnh về “không“ được thực hiện với các căn mẫu tương ứng với kích thước kiểm tra của 50 0,12 60 40 30 Chi tiết chi tiết. Sự phân tán ngẫu nhiên được tìm ra qua các phép đo nhiều lần dưới cùng các điều kiện lặp lại (Hình 3): Chỉnh về số “0” Căn mẫu l0 Phép đo Qui tắc làm việc cho các phép đo với cùng các điều kiện lặp lại Hình 2: Điều chỉnh về “không“ cho hiển thị và phép đo so sánh A. • Phép đo lặp lại với cùng một độ lớn và cùng chi tiết nên được thực hiện tuần tự liên tiếp. • Thiết bị đo, phương pháp đo, người kiểm B. tra và các điều kiện chung quanh không được thay đổi trong khi đo lặp lại. • Để tránh ảnh hưởng của sai số độ tròn vào độ phân tán của phép đo, phải luôn luôn đo ở cùng một chỗ. Chỉnh kim chính xác về số 0 cho đường kính của chi tiết tiện có kích thước danh nghĩa 30,0 mm với căn mẫu. 10 lần đo lặp lại Khoảng đo của trị số hiển thị R =x a max – x a min Trị số trung bình của 10 hiển thị x a = = + 4 +40 m 10 Trị số chỉ thị bằng Kết quả đo Sai số hệ thống của phép đo được xác định với phép đo so sánh. Sai số ngẫu nhiên được tìm ra qua phép +3 +5+4 +4 +5 +6+4 +3 +4 +2 C. Trị số trung bình cộng của đường kính x = 30,0 mm + 0,004mm x = 30,004 mm đo lặp lại nhiều lần. Hình 3: Sai số ngẫu nhiên của một đồng hồ đo chính xác trong phép đo với cùng các điều kiện lặp lại 15 Cơ bản về kỹ thuật đo lường 1.2.3 Khả năng của phương tiện đo lường và giám sát phương tiện kiểm tra ■ Khả năng của phương tiện đo lường Sự lựa chọn các phương tiện đo phải hướng tới việc phù hợp với các điều kiện ở nơi đo đạc và độ dung sai đã định trước của đặc tính để kiểm tra, thí dụ như chiều dài,đường kính hoặc độ tròn. Số lượng người kiểm tra cũng quan trọng, thí dụ như khi đang kiểm tra cùng một vật mà thay ca làm cùng với việc đổi người kiểm tra thì độ bất định của phép đo sẽ lớn hơn. Hình1: Độ không chính xác cho phép của phép đo Thiết bị đo được xem là có khả năng, khi độ bất định lớn nhất của phép đo bằng 10 % của dung sai kích thước hay hình dạng. Độ bất định của phép đo Uzul= 1/10 · T (Hình 1) Độ bất định cho phép của phép đo U = 0,1. T Vùng dung sai Độ phân tán Khu vực chính xác của U Phương pháp đo với độ bất định nhỏ đáng kể hơn 1/10·T thì thích hợp nhưng rất tốn kém. Độ bất định của phép đo lớn hơn sẽ dẫn đến tình trạng rất nhiều kỹ thuật đo U U U Phạm vi không chính xác của phép đo chi tiết không được xác định rõ ràng là “tốt“ hay “bị loại“ vì trị số đo nằm trong phạm vi không chính xác của phép đo (Hình 2). Độ bất định của phép đo U càng nhỏ thì khu vực chính xác của kỹ thuật đo càng lớn. Các trị số đo nằm trong khu vực chính xác của Độ bất định quá lớn của phép đo U = 0,2 . T 15,010 mm 15,050 mm Vùng dung sai Sai số đo Khu vực chính xác kỹ thuật đo, thì chắc chắn sẽ có sự phù hợp (ăn khớp) giữa trị số đo và dung sai. của kỹ thuật đo UU Thí dụ về hệ quả của độ bất định quá lớn U = 0,2 · T (Hình 2): Tuy trị số đúng 15,005 mm nằm ngoài dung sai nhưng trị số đo với sai số + 7 µm nên có chỉ thị là 15,012 mm, trị số này dường như nằm trong dung sai. Qua đó không nhận ra được chi tiết phải loại bỏ. Ngược lại một trị số nằm trong dung sai nhưng vì sai số đo có trị số hiển thị nằm ngoài dung sai. Trong trường hợp này một chi tiết “tốt“ sẽ Trị số hiển thị 15,012 mm Trị số đúng 15,005 mm (bị loại) Hình 2: Độ bất định của phép đo so với dung sai Bảng 1: Độ bất định của phép đo bị loại bỏ vì nhầm lẫn. Có thể đánh giá gần đúng khả năng của thiết bị đo lường khi biết được độ bất định của phép đo đã Thiết bị đo Độ bất định dự kiến của phép đo Giới hạn lỗi G của các máy đo mới dự tính (Bảng 1). Dưới những điều kiện làm việc trong hãng xưởng, độ bất định của thiết bị đo cơ khí cầm tay mới hay còn mới được xem vào khoảng 1 độ chia (1Skw) còn đối với thiết bị điện tử thì vào khoảng 3 độ chia (3Zw). Các máy đo trong sản xuất được lựa chọn sao cho độ bất định của phép đo U nhỏ không đáng kể so với dung sai của chi tiết. Do đó có thể xem trị số hiển thị là kết quả đo. Skw = 0,05mm Phạm vi đo 0... 0,150 mm Skw = 0,01mm Phạm vi đo 50... 75 mm Skw = 1μm Phạm vi đo ± 50 µm U ≥ 50 μm 50 μm U ≈ 10 μm 5 μm U ≈ 1 μm 1 μm 16 Cơ bản về kỹ thuật đo lường ■ Khả năng của thiết bị đo với dung sai định trước Thí dụ: Với 1 pan me (vi kế) cơ đo ngoài (Giá trị vạch đo Skw = 0,01 mm) để đo một đường kính với kích thước giới hạn 20,40 mm và 20,45 mm. Hãy đánh giá khả năng (năng lực) đo lường của pan me theo sự lệ thuộc vào độ chính xác đã dự tính và độ dung sai định trước (Dung sai T = 0,05 mm). Lời giải: Độ bất định gần bằng 1 trị số chia (vạch kẻ) của vạch đo (0,01 mm). Vì độ bất định này, khi chỉ thị là 20,45 mm thì giá trị đo đúng nằm giữa 20,44 mm và 20,46 mm. Độ bất định dự tính của pan me: U = 0,01 mm Độ bất định cho phép: Uzul = 0,1 · T = 0,1 · 0,05 mm = 0,005 mm Pan me không thích hợp với độ dung sai đã qui định, vì độ bất định của phép đo quá lớn. Nên sử dụng đồng hồ đo điện tử hoặc đồng hồ đo chính xác, vì các máy đo này làm việc chính xác hơn, thể hiện qua độ phân tán nhỏ. ■ Giám sát phương tiện kiểm tra Ở các máy đo có chỉ thị, sai số hệ thống giữa hiển thị và trị số đúng được xác định qua hiệu chuẩn. Việc này được thực hiện bằng cách so sánh với căn mẫu hoặc với 13 1 2345 Năm 2012 12 1 11 2 các thiết bị có độ chính xác cao hơn. Độ sai số tìm ra được ghi lại trên giấy kiểm 12 11 Kiểm chuẩn lần tới 6 7 1012 9 3 4 chuẩn và có thể lưu làm tài liệu với biểu đồ sai số (hình 1, trang 15). Hiệu chuẩn được chứng nhận trên một 10 tháng 101112 89 8 7 6 5 nhãn kiểm tra đặc biệt, trên đó chỉ báo thời gian lần kiểm chuẩn kế tiếp (Hình 1). Hình 1: Nhãn cho các máy đo đã hiệu chuẩn Hiệu chuẩn là tìm sai số hiện có của một máy đo với trị số đúng. Một thiết bị đo còn tốt và được sử dụng khi sai số tìm được nằm trong giới hạn đã qui định. Kiểm chuẩn (hiệu chuẩn qua một cơ quan kiểm định) một thiết bị kiểm tra bao gồm kiểm tra và đóng dấu (đã kiểm tra) của cơ quan kiểm định nhà nước. Các loại cân bắt buộc phải được kiểm chuẩn, nhưng các máy đo trong sản xuất thì không. Khi hiệu chỉnh máy đo được thay đổi sao cho có độ sai số nhỏ nhất. Thí dụ như thay đổi các quả cân của một cái cân. Chỉnh là điều khiển hiển thị đạt một trị số nhất định, thí dụ chỉnh “không”. Ôn tập và đào sâu 1. Sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên tác động như thế nào vào kết quả đo? 2. Cách tìm sai số hệ thống của một pan me? 3. Tại sao lại có khó khăn khi đo chi tiết gia công có thành mỏng? 4. Tại sao có thể xuất hiện sai số đo qua sự khác biệt nhiệt độ qui định ở máy đo và ở chi tiết gia công? 5. Nguyên nhân nào có thể gây ra sai số hệ thống ở pan me? 6. Tại sao khi đo ở nhà máy hoặc phân xưởng thì trị số chỉ thị được xem là kết quả đo, trong khi ở phòng thí nghiệm đo lường trị số chỉ thị thường được điều chỉnh lại? 7. Lợi điểm của phép đo chênh lệch và chỉnh “không“ của đồng hồ đo? 8. Tại sao sự khác biệt với nhiệt độ chuẩn của chi tiết gia công bằng nhôm lại gây khó khăn đặc biệt cho kỹ thuật đo? 9. Sự thay đổi chiều dài của một căn mẫu đo song phẳng (Thanh chuẩn) (l = 100 mm, a = 0,000016 1/0C) là bao nhiêu, khi nó được bàn tay làm nóng từ 200C lên 250C? 10. Sai số đo lớn nhất cho phép bằng bao nhiêu phần trăm của dung sai của chi tiết gia công để có thể xem là không đáng kể khi kiểm tra? 11. Độ không chính xác được chờ đợi ở một đồng hồ đo cơ khí với Skw (giá trị vạch thang đo)= 0,01 mm là bao nhiêu? 17 Mẫu chuẩn, dưỡng kiểm 1.3 Phương tiện kiểm tra độ dài 1.3.1 Thước dài, thước thẳng, thước góc, dưỡng kiểm và căn mẫu Bảng 1: Giới hạn lỗi của thước dài với chiều dài 500 mm ■ Thước dài, thước thẳng, thước góc Các thước dài với các vạch kẻ tượng trưng cho kích thước chiều dài bằng các khoảng cách của các vạch kẻ. Sự chính xác của các độ chia được biểu hiện qua giới hạn lỗi của thước dài (Bảng 1). Khi sai lệch giới hạn trên Go của thước dài bị vượt qua hoặc sai lệch giới hạn dưới Gu (Gu = Go) không đạt được sẽ sinh ra lỗi đo. Các thước dài cho hệ thống đo hành trình (đường đi), thí dụ bằng thủy tinh hoặc thép làm việc theo nguyên tắc tìm dò bằng quang điện. Các cảm biến ánh sáng (pin quang voltaic) tạo ra tín hiệu điện áp tương ứng với những ô sáng tối đã tìm dò. Ở thước dài gia số, đoạn đường đi của máy công cụ hoặc thiết bị đo được đo bằng cách cộng tiếp các xung của ánh sáng. Mẫu chuẩn là một lưới kẻ ô rất chính xác. Thước đo tuyệt đối có thể hiển thị vị trí hiện tại của đầu đo qua cách mã hóa. Thước so sánh Thước làm việc Thước thép uốn cong được Thước dây Thước xếp Thước đo xung Thước tuyệt đối Các loại 0 1 2 0 1 2 1 2 Sai số giới hạn Go = Gu 7.5 μm 30 μm 75 μm 100 μm 1 mm 0.5... 20 μm Thước thẳng dùng để kiểm tra độ thẳng và độ phẳng (Hình 1). Thước tóc (lưỡi dao thẳng) có cạnh kiểm tra được mài miết bóng với độ thẳng rất chính xác để có thể nhận ra được sự khác biệt của các khe sáng nhỏ với mắt thường. Khi chi tiết được kiểm tra với thước tóc đối diện ánh sáng người ta nhận biết được sự sai lệch từ 2 µm qua khe sáng giữa cạnh kiểm tra và chi tiết gia công. Thước góc cố định là dưỡng hình dạng và thường có góc vuông 900. Thước tóc đo góc với chiều dài chân đo đến 100 x 70 mm, với độ chính xác 00 có trị số giới hạn của sự sai lệch góc vuông chỉ 3 µm (Hình 2). Ở độ chính xác 0 trị số giới hạn là 7 µm. Với thước tóc đo góc, người ta có thể kiểm tra được độ vuông góc và độ phẳng hay điều chỉnh cho thẳng các mặt hình trụ hoặc mặt phẳng. ■ Dưỡng kiểm (Rập) Dưỡng kiểm tượng trưng cho kích thước hoặc hình dạng, thông thường dựa vào các kích thước giới hạn (Hình 3). Dưỡng kiểm kích thước là những thành phần của một bộ dưỡng kiểm Lồi Lõm Hình 1: Kiểm tra độ thẳng với thước tóc (thước ánh sáng) Hình 2: Thước tóc đo góc 900 Dưỡng kiểm kích thước kích thước, trong đó các thiết bị có kích thước lớn dần, thí dụ căn mẫu song phẳng, chốt kiểm tra. Dưỡng kiểm hình dạng (Rập) có thể kiểm tra góc, bán kính hoặc ren với phương pháp sử dụng khe ánh sáng. Dưỡng kiểm hình dạng Dưỡng kiểm R1 – 7mm Dưỡng kiểm giới hạn (Cữ đo) tượng trưng của kích thước cho phép lớn nhất và nhỏ nhất. Ở vài dưỡng kiểm, ngoài biểu tượng cho kích thước nó còn biểu tượng cho hình dạng, để có thể kiểm tra cả kích thước giới hạn (Calip hàm giới hạn) 0 60h6 –19 và hình dạng, thí dụ như dạng trụ của lỗ khoan hoặc prôfin của ren. Hình 3: Các loại dưỡng kiểm (Rập) 18 Dưỡng kiểm giới hạn ■ Dưỡng kiểm giới hạn (Cữ đo giới hạn) Kích thước giới hạn của chi tiết gia công chứa dung sai có thể được kiểm tra tùy theo trường hợp bằng cữ đo trục cho lỗ hoặc cữ đo tròn trơn cho trục (Hình 1, Hình 2 và Hình 3). Nguyên tắc Taylor: Cữ đầu lọt phải được cấu tạo sao cho kích thước và hình dạng của chi tiết gia công được kiểm tra khi ghép với dưỡng kiểm (Hình 1). Chỉ nên kiểm tra kích thước riêng lẻ với cữ không lọt, thí dụ như đường kính. Calip tốt tượng trưng cho kích thước và hình dạng Calip không lọt chỉ thuần là calip kích thước Mặt tốt Mặt loại Hình 1: Cữ giới hạn Taylor Calip trục Calip lọt (Calip tốt) biểu tượng kích thước lớn nhất cho trục và kích thước nhỏ nhất cho lỗ Calip không lọt (Calip loại) biểu tượng kích thước nhỏ nhất cho trục và kích thước lớn nhất cho lỗ. Do đó chi tiết gia công nào để calip loại đặt vào được sẽ bị loại bỏ. T Calip lọt (Gu kích thước nhỏ nhất) Go Gu Calip không lọt (Go kich thước lớn nhất) Người ta dùng cữ giới hạn đo trong để kiểm tra lỗ khoan và rãnh (Hình 4). Đầu tốt phải trượt vào trong lỗ khoan bằng trọng lượng của chính nó, đầu không lọt chỉ được phép chạm nhẹ. Các thanh bằng hợp kim cứng được sử dụng để giảm hao mòn cho đầu hình trụ dài hơn ở đầu tốt. Đầu loại có một đầu hình trụ kiểm tra ngắn, được đánh dấu màu đỏ và khắc kích thước giới hạn sai số dưới. Cữ đo giới hạn thích hợp để kiểm tra đường kính và độ dầy của chi tiết gia công.(Hình 5). Đầu tốt biểu tượng kích thước lớn nhất cho phép. Nó phải trượt vào chỗ kiểm tra nhờ trọng lượng của chính nó. Đầu không lọt thì nhỏ hơn một trị số bằng dung sai, và chỉ được phép chạm nhẹ vào. Đầu loại có mặt kiểm tra hơi nghiêng, được đánh dấu đỏ và được khắc sai lệch giới hạn dưới. Kết quả kiểm tra với calip là tốt hoặc bị loại. Calip không cho trị số đo vì vậy kết quả kiểm tra không được dùng để quản lý chất lượng. Sự biến động của lực đo và sự hao mòn của calip gây ảnh hưởng rất lớn đến kết quả kiểm tra. Ở dưỡng kiểm kích thước đo và dung sai càng nhỏ thì sự kiểm tra càng không chính xác. Vì thế hầu như không thể kiểm tra với calip khi cấp dung sai nhỏ hơn 6 (< IT6). Ôn tập và đào sâu 1. Tại sao thước thẳng và thước tóc đo góc có cạnh kiểm tra được mài bóng (mài nghiền)? 2. Tại sao kiểm tra với calip không thích hợp để điều chỉnh chất lượng, thí dụ khi tiện? Hình 2: Calip giới hạn Calip lọt Calip không lọt Hình 3: Calip đo ngoài (Calip vòng cữ đo tròn trơn) Mặt tốt Mặt loại 0 45H7 +25 Hình 4: Calip đo trong (Cữ đo trụ) Mặt loại Mặt tốt 3. Tại sao calip hàm giới hạn không tương ứng với nguyên tắc 42h6 0 –16 Taylor? 4. Qua dấu hiệu nào người ta nhận biết được đầu không lọt của calip? 5. Tại sao đầu lọt của calip bị hao mòn nhanh hơn đầu không lọt? calip hàm giới hạn Hình 5: Cữ đo hàm giới hạn cho hình trụ 19 Căn mẫu ■ Căn mẫu song phẳng (Khối cữ chuẩn hay can mẫu) Căn mẫu song phẳng là mẫu kích thước chính xác nhất và quan trọng Sai lệch giới hạn Khoảng sai lệch e nhất để kiểm tra độ dài. Độ chính xác kích thước của căn mẫu tùy Kích thước e danh nghĩa v thuộc vào bậc dung sai và kích thước danh nghĩa (Bảng 1 và Hình 1). Dung sai cho khoảng sai lệch tv giới hạn sai lệch của độ phẳng và độ song song; sai lệch giới hạn te diễn tả sự sai lệch chiều dài cho phép so với kích thước danh nghĩa. Bảng 1: Căn mẫu song phẳng (Trị số bằng µm cho kích thước danh nghĩa 10... 25 mm) Hình 1: Sai lệch của căn mẫu Bậc Dung sai cho khoảng sai lệch tv Sai lệch giới hạn của độ dài te 0,05 + 0,3 0,1 + 0,14 0,16 + 0,3 dung sai Ứng dụng Mẫu chuẩn dùng để hiệu chuẩn K căn chuẩn và điều chỉnh các thiết bị đo chính xác và dưỡng. Chỉnh và hiệu chuẩn các thiết bị đo 0 và dưỡng kiểm trong các phòng đo đạc có điều hòa không khí. Mẫu chuẩn thường được sử dụng 1 nhiều nhất để kiểm tra trong các phòng đo đạc và trong sản xuất Mẫu chuẩn thường dùng để điều 2 0,3 + 0,6 chỉnh và kiểm tra công cụ, máy móc và thiết bị gá lắp. Căn mẫu đo ở bậc hiệu chỉnh K có sai số nhỏ nhất về độ phẳng và độ song song rất quan trọng cho phép đo chính xác và sự kết hợp các căn mẫu (Hình 3). Sai số giới hạn tương đối lớn của chiều dài được cân bằng lại bằng trị số bù K đã biết (trang 11). Với căn mẫu cấp bậc dung sai K và 0 người ta có thể gắn với nhau mà không cần dùng lực (Hình 2). Để sắp xếp một kết hợp căn mẫu người ta bắt đầu với căn mẫu nhỏ nhất (Bảng 2 và hình 3). Căn chuẩn bằng thép được đẩy dính nhau sau một thời gian có khuynh hướng hàn lạnh với nhau, vì vậy phải tách chúng ra sau khi sử dụng. Căn mẫu đo bằng hợp kim cứng bị hao mòn ít hơn 10 lần so với căn chuẩn bằng thép. Điều bất lợi là độ giãn nở nhiệt của căn mẫu ít hơn 50%, có thể dẫn đến sai số đo cho vật gia công bằng thép. Hợp kim cứng có tính chất dính (chặt) nhau tốt nhất khi bị đẩy trượt. Căn mẫu đo bằng gốm có độ giãn nở nhiệt giống như thép. Nó đặc biệt ít bị hao mòn, có sức bền chống vỡ và ăn mòn. Với căn mẫu đo và chốt kiểm tra các thiết bị đo và dưỡng kiểm đươc kiểm tra (Hình 4). Bộ căn mẫu song phẳng thường có 46 phần, chia làm 5 nhóm theo kích thước (Bảng 3). Qui tắc làm việc khi sử dụng căn mẫu • Trước khi sử dụng không được lau sạch căn mẫu với chất không phải là sợi (giẻ lau bằng len). • Vì sai số tổng cộng của nhiều căn mẫu, khi kết hợp nên dùng số lượng căn mẫu càng ít càng tốt. • Căn mẫu bằng thép không được để dính vào nhau lâu hơn 8 tiếng đồng hồ vì nếu không chúng sẽ bị hàn lạnh. • Sau khi sử dụng căn chuẩn bằng thép hoặc hợp kim cứng phải được làm sạch và bôi mỡ (mỡ vaselin không chứa axít). 20 20 40 Hình 2: Đẩy dính căn mẫu Hình 3: Sự kết hợp các căn mẫu Hình 4: Kiểm tra calip hàm giới hạn với căn mẫu và chốt kiểm tra. Bảng 2: Kết hợp kích thước Căn mẫu 1 1,003 mm Căn mẫu 2 9,000 mm Căn mẫu 3 50,000 mm Kết hợp kích thước: 60,003 mm Bảng 3: Bộ căn mẫu (Bộ khối cữ chuẩn) Nhóm Bậc Kích thước danh nghĩa 1,001... 1,009 1,01... 1,09 1,1... 1,9 1... 9 1 0,001 2 0,01 3 0,1 4 1 5 10... 100 10 Các thiết bị đo cơ và điện tử 1.3.2 Thiết bị đo cơ và điện tử Các dụng cụ đo cầm tay như thước cặp, đồng hồ so hay đồng hồ đo chính xác được thiết kế theo dạng cơ với giá thành rẻ hoặc được bố trí trong các hệ thống đo điện tử. ■ Thước cặp Thước cặp là dụng cụ đo rất thông dụng trong ngành kim khí vì dễ sử dụng để đo kích thước ngoài, trong và độ sâu (Hình 1). Mặt đo có dạng lưỡi cắt để đo kích thước trong Con trượt Thân Chi tiết Thước chạy (Du xích) Ngàm đo cố định Ngàm đo di động Hình 1: Thước cặp bỏ túi với thước chạy 1/20 mm Thang đo có vạch chia độ (Skw = 1mm) Đo sâu Thước cặp bỏ túi gồm có một thân với thang kẻ vạch chia milimét và một ngàm đo di động (con trượt) với một thước chạy (du xích, vecniê) (Hình 1). Khả năng đọc (kết quả đo) của thước chạy sinh ra từ sự khác biệt giữa độ phân chia chính trên thanh ray và độ phân chia của thước chạy. Cho thước chạy với độ chia 1/20 mm, 39 mm được chia thành 20 phần (Hình 2). Qua đó cho ra trị số của thước chạy (Now) = 0,05 mm, là sự thay đổi nhỏ nhất của độ lớn đo có thể hiển thị được. Thước chạy 1/50 đạt đến giới hạn nhìn rõ của mắt (Hình 2). Điều này và trị số của thước chạy = 0,02 mm (1/50 mm) thường dẫn đến việc đọc sai. Thước chạy trong đơn vị Inch (1 in = 25,4 mm) có giá trị thước chạy = 1/128 inch hay 0,001 inch (Hình 3). Khi đọc người ta xem đường vạch ở số 0 của thước chạy là dấu phẩy (Hình 2). Bên trái của đường vạch này ta đọc trị số nguyên bằng milimét trên thang đo và tìm bên phải của nó đường vạch nào của thước chạy trùng một cách rõ ràng nhất với một đường vạch của thang số ở thanh ray. Số lượng các khoảng cách của những vạch kẻ trên thước chạy cho biết trị số milimét sau dấu phẩy là 1/20 hay 1/50 thước chạy. Hiển thị: 81,55 mm Trị số thước chạy (Now): 0,05 mm 7 8 9 10 11 12 13 0 123456789 0 Hiển thị: 119,08 mm Trị số thước chạy: Now: 0,02 mm 11 13 14 15 16 17 12 0 123456789 0 Hình 2: Đọc từ thước chạy (du xích) 1/20 và 1/50 0 5 10 15 20 25 1/1000 INCH 0 1 2 1 23456789 12345678 9 123 1 23456 0 123456789 10 Hình 3: Thước chạy (du xích) 1/1000-INCH và 1/50 mm 21 Các thiết bị đo cơ và điện tử Thước cặp có đồng hồ biến chuyển động thẳng của phần trượt thành chuyển động tròn của kim chỉ (10 : 1 đến 50 : 1). Qua đó người ta có thể đọc nhanh và chắc chắn hơn số hiển thị so với thước chạy (Hình 1). Hiển thị thô của vị trí phần trượt tìm thấy trên thang vạch kẻ, hiển thị tinh trên thang đo tròn với giá trị chia của thang đo (độ chia) là 0,1 mm, 0,05 mm hoặc 0,02 mm. ■ Đo với thước cặp bỏ túi (Hình 2) Ở phép đo ngoài, ngàm đo nên được đặt sâu vào chi tiết gia công. Cạnh đo có dạng lưỡi cắt chỉ được sử dụng để đo đường rãnh hẹp và rãnh chích. Ở phép đo trong, trước tiên ngàm đo cố định được đặt vào lỗ, sau đó là chân đo di động. Khi ngàm đo giao nhau (mỏ chữ thập) thì trị số đo hiển thị trực tiếp, trong khi đó nếu dùng thước cặp công xưởng phải cộng thêm chiều ngang bậc của chân đo (mỏ đo) Đo khoảng cách có thể được thực hiện với mặt mút của ngàm hoặc thanh đo chiều sâu. Trong cả hai trường hợp này phải lấy kích thước gần đúng rồi đặt thước cặp thẳng góc và thận trọng di chuyển con trượt. Bề được làm nhỏ lại của thanh đo chiều sâu nên nằm bên chi tiết gia công, để tránh sai lệch do chỗ bán kính chuyển tiếp hoặc do chất bẩn. Đo độ sâu được thực hiện với thanh đo chiều sâu. Ở lỗ bậc và để tránh đặt nghiêng thì nên sử dụng cầu đo sâu. Giới hạn lỗi áp dụng cho phép đo với thước cặp mà không đổi chiều của lực đo, thí dụ như với phép đo ngoài thuần túy. Khi thực hiện phép đo trong và phép đo ngoài hoặc đo độ sâu ở cùng một chi tiết gia công thì dung sai sẽ lớn hơn. Qui tắc làm việc cho phép đo với thước cặp • Mặt kiểm tra và mặt đo phải sạch sẽ và không có ba via • Nếu việc đọc kết quả ở vị trí đo gặp trở ngại, ta siết chặt ngàm di động với thang chạy của thước cặp cơ khí và lấy ra một cách cẩn thận. • Nên tránh sai số vì ảnh hưởng của nhiệt độ, lực đo quá lớn (lỗi đổ nghiêng) và đặt thiết bị đo bị nghiêng. Hình 1: Thước kẹp có đồng hồ Đúng Sai Cạnh đo dạng lưỡi cắt Phép đo rãnh chích Sai lệch đo vì mặt đo Đúng Sai Đo khoảng cách với thanh đo độ sâu. Cầu đo độ sâu Đo trong Đo khoảng cách Lấy mực trên chi tiết Hình 2: Cách thao tác thước cặp 22 Các thiết bị đo cơ và điện tử Thước cặp điện tử giúp đọc nhanh và không sai sót nhờ hiển thị với số lớn (Hình 1). Ngoài phép đo tuyệt đối trong toàn phạm vi đo có thể chọn phép đo chênh lệch và các chức năng khác: • Mở/tắt và chỉnh “0“ ở bất kỳ vị trí nào, có nghĩa là chỉnh cho hiển thị về 0,00 (C/ON) • Chọn chức năng (M = phương thức), thí dụ chuyển đổi mm/inch, đo tuyệt đối hoặc đo chênh lệch (đo so sánh), khóa hiển thị số đo v...v. • Cho trước trị số dung sai ( ) Một thiết bị phát sóng nhỏ được gắn vào máy đo có thể truyền trị số đo bằng tia hồng ngoại. Với chức năng “đo chênh lệch“ và qua việc chỉnh “0“ của hiển thị ở vị trí bất kỳ làm cho nhiều phép đo đơn giản hơn (Bảng 1): sự khác biệt của độ lớn đo với trị số đã được định trước hoặc sự khác biệt giữa hai trị số đo Loại chức năng Kích thước – chỉnh trước Vít định vị (vít hãm) Mở - tắt chỉnh “0“ không cần phải tính toán nữa mà được hiển thị trực tiếp. Một mạch điện tiết kiệm tự động và việc tắt máy sau 2 tiếng sẽ giữ cho bộ pin được nghỉ. Bảng 1: Khả năng đo của thước cặp điện tử Đo độ lệch Độ lệch với kích thước danh nghĩa được hiển thị đúng dấu hiệu bằng cách so sánh căn mẫu chuẩn. Đo lắp ghép (độ hở hoặc độ dôi) Độ hở hoặc độ dôi được hiển thị trực tiếp qua phép đo so sánh Đo khoảng cách các lỗ khoan và các trục Khoảng cách giữa các lỗ khoan với cùng đường kính có thể hiển thị trực tiếp, khi trước tiên đo lỗ khoan, hiển thị chỉnh “0“ và sau đó đo khoảng cách lớn nhất của các lỗ khoan. Đo độ dày của thành, vách Độ dày của vách đáy được hiển thị bằng phép đo so sánh với chiều sâu của lỗ khoan. Đo ở vị trí khó tiếp cận Khóa hiển thị số đo khi di chuyển các ngàm đo để có thể đọc ở vị trí dễ nhìn hơn. Hình 1: Thước cặp điện tử 24 Chỉnh “0” Chỉnh “0” Chỉnh “0” Chỉnh “0” Khóa hiển thị số đo 23 ■ Pan me (Vi kế) Các thiết bị đo cơ và điện tử Bề mặt đo Khóa trục Trục đo với Đai ốc Phần quan trọng nhất của pan me cơ là trục đo đã được mài (Hình 1). Nó tượng trưng cho kích bước ren 0,5mm 35 chỉnh Lò xo thước qua bước ren 0,5 mm. Khi thang đo hình Đe 0 5 10 30 trống quay được 1 vạch của 50 đường chia, thì trục Thang số Trống thang đo được đẩy đi 0,5 mm: 50 = 0,01 mm. Trị số 1/100 milimét có thể được đọc trên thang đo hình trống (Hình 2). Ở pan me khung (Pan me đo ngoài), độ chia thường bằng 0,01 mm. Ống của thang số Tấm cách ly Cán cong Hình 1: Hình cắt vi kế (pan me) số đo (Ống xoay có vạch) Khớp ly hợp (vít chặn) 10 5 40 Qua trục đo, không chỉ việc hiển thị được phóng 5 0 lớn mà lực đo cũng được nâng mạnh lên. Do đó 0 35 45 một khớp ly hợp giới hạn lực đo từ 5 N đến 10 N, với điều kiện người ta quay trục đo tiến đến chi tiết 0 5 10 55 45 40 Hiển thị trên 30 60 65 30 25 35 4 40 35 gia công một cách từ từ qua khớp ly hợp. Phạm vi đo thường là: 0... 25 mm (cho vít đo cán cong điện tử 0... 30 mm), 25... 50 mm, 50... 75 mm Ống thang đo Trống thang đo Trị số bằng mm 10 0,0 0,00 10,00 65 0,0 0,34 65,34 38 0,5 0,45 38,95 đến 275... 300 mm. ■ Pan me khung điện tử (Hình 3) Hệ thống đo điện tử có thể: • Trị số của 2 số liên tiếp (Độ chia) Zw = 0,001 mm • Chỉnh “0“ ở vị trí bất kỳ (ZERO), để thực hiện phép đo chênh lệch (sai biệt, so sánh). • Chọn chức năng (M = phương thức), thí dụ chuyển đổi mm/in (inch), đo tuyệt đối (ABS) hoặc đo chênh lệch, khóa hiển thị. • Chỉnh trước dung sai. • Truyền trị số đo bằng tia hồng ngoại (hoặc vô tuyến) khi nhấn nút ở máy tính cá nhân. Các ảnh hưởng vào sai số đo • Sai lệch về bước ren của trục đo cũng như sai lệch về độ song song và độ phẳng của các Hình 2: Thí dụ đọc số Đặt mm/in Hình 3: Pan me điện tử (Vi kế điện tử) Phương thức ZERO ABS (tuyệt đối) mặt đo (Hình 4) • Sự uốn cong của cán cong vì lực đo • Sự sai biệt với nhiệt độ chuẩn • Quay trục đo quá nhanh Ôn tập và đào sâu Đơn vị: 2 vòng ~ 0,6μm Hình 4: Kiểm tra độ song song và độ phẳng của mặt đo bằng kính kiểm tra với mặt phẳng song song 1. Người ta có thể kết hợp với các căn mẫu song phẳng nào để thành chiều dài 97,634 mm? 2. Sự khác biệt giữa căn mẫu song phẳng có bậc dung sai “K“ và “0“? 3. Tại sao căn chuẩn bằng thép không được để ghép dính với nhau cả ngày? 4. Lợi điểm của việc chỉnh “0“ cho hiển thị ở thước cặp điện tử? 5. Tại sao không nên quay nhanh trục đo của pan me vào chi tiết gia công? 24 ■ Dụng cụ đo trong Các thiết bị đo cơ và điện tử Tìm điểm đảo Thu thập những sai lệch Pan me đo trong với 2 điểm tiếp xúc không thể tự điều chỉnh tâm của lỗ khoan (Hình 1). Do đó nó chỉ được sử dụng cho kích thước trong lớn và ưu tiên để nắm bắt sự sai lệch độ tròn của hình bầu dục (hình trái xoan). Trái lại sai biệt độ tròn của chi tiết có 3 vòng cung (như hình dày đều hay hình méo đều) bắt nguồn từ sự biến dạng trong mâm cặp 3 chấu (3 vấu) với 2 điểm tiếp xúc không chỉ ra sự khác biệt đường kính vì luôn luôn ta chỉ đo được đường kính trung bình. Thiết bị đo trong với 2 điểm tíếp xúc và cầu định tâm (cầu chỉnh tâm) tự định tâm bằng cầu định tâm một cách tự động (Hình 2). Khi chỉnh hướng theo trục ngang phải di chuyển thiết bị hình dạng Hình 1: Vít đo trong (2 điểm tiếp xúc) đo qua lại như con lắc để tìm điểm đảo nơi kích thước nhỏ nhất. Thiết bị đo trong với 2 điểm tiếp xúc và cầu định tâm đạt được sự chính xác cao khi đo lặp lại, có nghĩa là độ phân tán của phép đo nhỏ. Sự sai lệch độ đồng tâm cũng được hiển thị qua cầu định tâm rộng Các thiết bị đo trong với 3 đường tiếp xúc của Cầu định tâm Tìm điểm đảo Hình 2: Thiết bị đo trong với 2 điểm tiếp xúc và cầu định tâm. trục đo có lợi điểm là tự định tâm trong lỗ khoan và tự chỉnh hướng trục. Vít đo trong tự định tâm đạt được vị trí chắc chắn cho trục đo sau 3 lần liên tục quay trục đo bằng bánh cóc (Hình 3). Các thiết bị đo trong với đòn bẩy điều khiển, được gọi là súng đo hoặc thiết bị đo nhanh bên trong (Hình 4), không cần bánh cóc vì chốt (bu lông) đo luôn luôn được ấn vào thành lỗ khoan với cùng một lực đo. Bởi vì độ tin cậy của giá trị đo và sự đo Tự định tâm Quay 600 Thu thập những sai lệch hình dạng nhanh, thiết bị đo này là lý tưởng cho việc kiểm tra hàng loạt trong sản xuất. Các đồng hồ đo cơ khí hoặc điện tử với độ chia bằng 1 µm được xem là thiết bị có hiển thị thích hợp. Sự tiếp xúc với 3 đường cho phép tự định tâm và tự chỉnh trục trong lỗ khoan một cách tối ưu. Sự sai lệch độ tròn hoặc độ trụ tạo ra sự khác biệt của đường kính. Để đo sự khác biệt, thiết bị đo trong được điều chỉnh với vòng điều chỉnh đã được mài bóng (mài nghiền) theo kích thước danh nghĩa của lỗ khoan và người ta so sánh đường kính của lỗ đo với kích thước danh nghĩa của lỗ. Hình 3: Vít đo trong tự định tâm với 3 đường tiếp xúc Hình 4: Thiết bị đo trong nhanh tự định tâm với 3 đường tiếp xúc 25 Các thiết bị đo cơ và điện tử ■ Đồng hồ đo (Đồng hồ so, thước đo có mặt số) Các đồng hồ đo cơ khí phóng lớn hiển thị bằng thanh răng và các đĩa răng (Hình 1). Phạm vi đo của đồng hồ đo (với trị vạch đo hay độ chia Skw = 0,01 mm) thường là 1 mm, 5 mm và 10 mm. Đồng hồ đo tinh (Đồng hồ đo chính xác) đo chính xác hơn vì có hệ truyền dẫn giống như đồng hồ Dấu hiệu giới hạn dung sai Thang mm Lò xo tóc căng Trục của kim chỉ đo chính xác. Sai số đo nhỏ hơn và phạm vi đo nhỏ bằng 1 mm có thể cho phép độ chia của thang đo Skw = 1 µm. Bộ phận hiển thị của thang đo có thể quay để chỉnh 0 ở vị trí bất kỳ. Thanh hiển thị quay được ống dẫn hướng Trục đo Thanh răng Bánh răng So với đồng hồ đo cơ khí, đồng hồ đo điện tử (Hình 2) có thêm nhiều chức năng (MODE): Điểm tiếp xúc nhỏ Hình 1: Đồng hồ đo cơ khí • Chọn độ chia (trị số giữa 2 số liên tiếp) (Zw = 0,001 mm hoặc 0,01 mm) và phạm vi đo cũng như đổi từ mm sang inch. • Lựa chọn giữa đo tuyệt đối (ABS) hoặc đo khác biệt (DIFF) hoặc chỉnh “0“ ở bất kỳ vị trí nào trong phạm vi đo (RESET hoặc ZERO) • Cho trước (PRESET) trị số dung sai và hướng đo (+ có nghĩa hiển thị lớn lên khi trục đo đi vào) • Chức năng lưu trữ; trị số đo hiện thời, trị số lớn nhất, trị số nhỏ nhất, hiệu số giữa trị số lớn nhất - trị số nhỏ nhất, thí dụ ở kiểm tra độ đảo • Đầu ra dữ liệu để xử lý số liệu đo • Hiển thị bằng hình vị trí dung sai ở thang vạch kẻ. Ở một vài đồng hồ đo điện tử,thêm vào việc nhập những giới hạn dung sai người ta còn có thể chỉnh bằng cơ các dấu cho giới hạn dung sai (Hình 2). Cấp của trị số đo được hiển thị bằng điôt chiếu sáng, xanh lá cây cho “tốt”, vàng cho “làm lại” và đỏ cho “bị loại”. Thông thường bảng phím bấm và bảng hiển thị có thể quay 2700. Lúc đo độ đảo, độ đảo mặt đầu và độ phẳng trị số đo di động giữa trị số lớn nhất và trị số nhỏ nhất (Hình 3). Sự di chuyển ngược Dấu hiệu giới hạn của dung sai Nhập số Chức năng MODE Vị trí dung sai Chỉnh ”0” (ABS đo tuyệt đối) chiều của trục đo sinh ra khoảng đổi chiều trị số đo fu (trị số đo độ rơ lúc nghịch chiều) vì khi đo cùng một độ lớn, lúc trục đo đi ra có hiển thị lớn hơn lúc trục đo đi vào. (Bảng 1, trang 12). Nguyên nhân là do sự ma sát của trục đo ở đồng hồ đo cơ khí làm lực đo lớn hơn khi trục đo đi vào và nhỏ hơn khi trục đo đi ra. Qui tắc làm việc khi đo với đồng hồ đo • Khi đo độ đảo và độ đảo mặt đầu người ta cần các thiết bị đo với trị số đo độ rơ lúc nghịch chiều càng nhỏ càng tốt. Như thế đồng hồ đo điện tử (fu = 2 µm), đồng hồ đo tinh (fu = 1 µm) và đồng hồ đo chính xác (fu = 0,5 µm) là thích hợp. • Có thể tránh trị số đo độ rơ lúc nghịch chiều, thí dụ chỉ đo khi trục đo đi ra. Như thế các đồng hồ đo cơ khí và thiết bị đo với đòn tiếp xúc (fu = 3 µm) cũng thích hợp. • Trục đo không được tra dầu, không bôi mỡ. Hình 2: Đồng hồ đo điện tử Hình 3: Kiểm tra độ đảo 26 Các thiết bị đo cơ và điện tử ■ Thiết bị đo với tay đòn tiếp xúc Các thiết bị đo với đầu dò đòn bẩy là thiết bị đo so sánh được sử dụng rất đa dạng (Hình 1). Trị số đo độ rơ lúc nghịch chiều (khoảng đổi chiều trị số đo) bằng 3 µm như đồng hồ đo. Mặc dầu trị số đo độ rơ lúc nghịch chiều tương đối lớn, thiết bị đo với đầu dò đòn bẩy không thể thiếu được cho việc đo đạc trên bàn kiểm tra (bàn rà) cũng như đo sự sai lệch về hình dạng, địa điểm và vị trí. Nhờ sự đảo mạch tự động trong cơ cấu đo nên có thể đo ở hai hướng. Qua đó hướng di chuyển của kim chỉ luôn luôn giống nhau. Ứng dụng • Đo sự sai lệch: độ đảo, độ đảo mặt đầu, độ phẳng, độ song song và vị trí. • Định tâm của trục hoặc lỗ khoan của chi tiết gia công. • Chỉnh đúng độ song song hay vuông góc cho các chi tiết hoặc thiết bị phụ trợ đo đạc. Nhờ đầu tiếp xúc có thể xoay được nên thiết bị đo với đầu dò đòn bẩy rất thích hợp cho phép đo ở các vị trí khó tiếp cận. Lực đo chỉ bằng khoảng 1/10 lực đo của đồng hồ đo. Lực đo nhỏ có lợi khi đo những vật mà hình dạng không ổn định. Hướng dẫn cách ứng dụng • Khi vị trí cùa đầu tiếp xúc song song với mặt kiểm tra thì trị số đo đúng, không cần chỉnh sửa (Hình 2). • Khi vị trí không song song, chiều dài tác dụng của cánh tay đòn thay đổi. Tùy thuộc vào góc α, trị số hiển thị được chỉnh sửa (Hình 2). Thí dụ: Góc tấn (góc lệch) α của đầu tiếp xúc ước lượng là 300, như vậy hệ số chỉnh sửa là 0,87. Trị số hiển thị là 0,35 mm. Trị số đo được chỉnh sửa = 0,35 mm . 0,87 = 0,3 mm Đầu dò đòn bẩy Hình 1: Định tâm của lỗ khoan với thiết bị đo đầu rà Hướng đo Hiển thị đúng Hướng đo a Cánh tay đòn ngắn lại Sai số của hiển thị ■ Phép đo khác biệt (Phép đo chênh lệch) Góc a 15° 30° 45° 60° Đồng hồ đo, thiết bị đo với tay đòn tiếp xúc và đồng hồ đo chính xácị thường được sử dụng để đo khác biệt vì chúng có phạm vi Hệ số chỉnh sửa 0,96 0,87 0,7 0,5 đo nhỏ (Hình 3). Đo khác biệt dựa vào sự so sánh độ lớn đo với kích thước danh nghĩa đã được đặt trước của nó. Tương ứng với khoảng đo nhỏ ở phép đo khác biệt sai số hệ Hình 2: Ảnh hưởng của góc tấn (góc lệch) vào trị số đo thống cũng sẽ nhỏ. 80 70 10 90 0 20 80 70 10 90 0 20 Để đo khác biệt các thiết bị đo phải được điều chỉnh với căn mẫu hoặc với các chuẩn khác theo kích thước danh nghĩa của độ lớn đo được của chi tiết gia công. Sau khi chỉnh “0“ của hiển thị thì lúc đo có thể đọc trực tiếp kích thước khác biệt so với kích thước 40 60 50 30 40 60 50 0,12 30 Chi tiết gia công danh nghĩa. Chỉnh “0“ có thể thực hiện bằng thiết bị chỉnh tinh Điều Căn 0 M của chân đo, bằng cách nhấn nút cho đồng hồ đo điện tử và đồng hồ đo chính xác và bằng cách quay hiển thị thang đo cho đồng chỉnh mẫu Đo l hồ đo cơ khí. Hình 3: Đo khác biệt 27 ■ Đồng hồ đo chính xác Các thiết bị đo điện tử và cơ khíLò xo cho lực đo Đồng hồ đo chính xác cơ khí (calip mặt số chính xác) thích hợp với công việc đo đạc với độ chính xác mà các đồng hồ đo bình thường không đạt được. Phần lớn nó có độ chia là 1 µm. Cách thức truyền dẫn tốt hơn của đồng hồ đo chính xác đối với với đồng hồ so (shore) trước hết là nhờ ở phần bánh xe răng chính xác (là cánh tay đòn truyền dẫn chuyển động) và nhờ qua ổ bi của trục đo (Hình không thay đổi Đĩa răng nhỏ với trục của - kim chỉ Dây nâng 10 20 30 40 50 Điều chỉnh tinh 1). Qua đó kim chỉ số không xoay được nguyên vòng tròn, nhưng khoảng đảo ngược trị số đo (trị số đo độ rơ lúc nghịch chiều) có thể nhỏ. Phạm vi đo thường là 50 µm hoặc 100 µm. Đồng hồ đo chính xác điện tử (Hình 2) có cùng những chức năng đo (MODE) như đồng hồ đo điện tử (Hình 2, trang 26). Sự khác biệt so với đồng hồ đo là: • Hệ thống đo cảm ứng chính xác hơn, trị số giữa 2 số liên tiếp có thể là 1 µm, 0,5 µm hay 0,2 µm • Khoảng sai số nhỏ fe = 0,6 µm (0,3 µm) và trị số đo độ rơ lúc nghịch chiều tương ứng fu < 0,5 µm Số liệu đo của đồng hồ đo chính xác điện tử và đồng hồ đo có thể được truyền qua dây cáp hoặc qua máy phát tín hiệu vô tuyến hay tia hồng ngoại đươc gắn trên thiết bị đo vào máy tính. Đồng hồ đo chính xác là thiết bị đo cầm tay cơ khí hoặc điện tử chính xác nhất. Khoảng đảo ngược trị số đo của nó lớn nhất là 0,5 µm. Do đó nó rất thích hợp để đo độ đồng tâm, độ đảo mặt đầu, độ thẳng và độ phẳng. Ôn tập và đào sâu 1. Tại sao vít đo trong với 3 đường tiếp xúc chính xác hơn vít đo trong với 2 điểm tiếp xúc? 2. Tại sao chỉ nên đo với đồng hồ đo ở một Điểm quay của cánh tay đòn chuyền với cung bánh răng Hình 1: Đồng hồ đo chính xác cơ khí Đầu nối bộ nguồn Cổng ra của dữ liệu (dây cáp) Hiển thị thang đo Hiển thị số Bảng nút bấm và chỉ thị xoay được Hình 2: Đồng hồ đo chính xác điện tử Đồng hồ điện tử chiều di chuyển của vít đo? 3. Tại sao thiết bị đo với đòn tiếp xúc rất thích hợp để định tâm và kiểm tra độ đảo của lỗ khoan? Trị số giữa 2 số liên tiếp: 1 µm Độ rơ lúc nghịch 4. Tại sao đồng hồ đo chính xác thuận lợi hơn chiều của trị số đo fu = 2 µm Sự lệch đồng hồ đo khi kiểm tra độ tròn và độ đảo? 5. Khi kiểm tra độ đảo một đồng hồ đo điện tử (hình 3) chỉ báo trị số lớn nhất là + 12 µm và tâm Trục quay Độ lệch tâm = ½: sai lệch độ đảo trị số nhỏ nhất là – 2 µm. Sai số độ đảo là bao nhiêu (fL = Mwmax – Mwmin)? Hình 3: Kiểm tra độ đảo và độ lệch tâm 28 Các thiết bị đo chạy bằng khí nén 1.3.3 Các thiết bị đo chạy bằng khí nén Khi đo độ dài với khí nén bằng phương pháp không tiếp xúc, khí nén phun ra từ bộ cảm biến, thí dụ một trục đo, vào khe hở giữa béc phun và chi tiết gia công (Hình 1). ø Sự thay đổi kích thước của lỗ khoan và trục so với kích thước danh nghĩa đã được chỉnh của chi tiết gia công có tác dụng thay đổi độ lớn của khe hở và qua đó có sự thay đổi áp suất có thể đo được trong bộ cảm biến. Béc phun đo Khe hở Đo lỗ khoan với đầu đo của béc phun Khí nén Đầu đo Áp suất đo ở béc phun bằng 2 hoặc 3 bar. ■ Cấu tạo và cách vận hành Thiết bị gồm một bộ cảm biến cho trị số đo (Trục đo với béc phun hoặc vòng đo với béc phun) và một dụng cụ hiển thị dạng kim chỉ hoặc cột chiếu sáng (Hình 2 và hình 1, trang 30). Thiết bị đo chạy bằng khí nén làm việc theo phương pháp đo áp suất. Một sự thay đổi kích thước dẫn đến Hình 1: Béc đo và trục đo với béc phun Bộ phận chỉnh 0o Áp kế cho hiển thị Trục đo với béc phun thay đổi áp lực được áp kế ghi lại (Hình 2). Trị số đo được hiển thị bằng thiết bị đo với kim chỉ được nối với mạng lưới khí nén. Thiết bị đo chạy bằng khí nén - điện tử chuyển đổi sự thay đổi áp suất thành thay đổi chiều dài được đo Cân bằng cho sự truyền dẫn Hình 2: Thiết bị đo chạy bằng khí nén Lỗ khoan bằng một đầu tìm dò cảm ứng và được hiển thị qua sự khuếch đại bằng điện (Hình 3). Thiết bị đo chạy bằng khí nén thu nhận sự thay đổi kích thước qua sự thay đổi áp suất ở đầu đo. Phạm vi đo lớn nhất của trục đo với béc phun là 76 µm. Bộ chuyển động khí nén điện tử Đầu dò cảm ứng Thiết bị đo điện tử (cột chiếu sáng) Tương tự như vật chuẩn để chỉnh, trục đo hoặc vòng đo với béc phun chỉ sử dụng trong việc đo đạc. Vì vậy thiết bị đo chạy bằng khí nén chỉ thích hợp cho việc sản xuất hàng loạt. ■ Ứng dụng Bộ phận chỉnh 0 Căn bằng cho sự truyền dẫn Vòng đo với béc phun Trục • Đo riêng lẻ cho trục, lỗ khoan hoặc hình côn (Hình 3). • Đo cặp qua phương pháp đo khác biệt giữa lỗ khoan Hình 3: Thiết bị đo điện tử chạy bằng khí nén và trục (Hình 4). Hiển thị được chỉnh “0“ khi lắp ghép không có độ hở. Hiển thị lớn hơn 0 cho thấy có độ hở, hiển thị nhỏ hơn 0 là có độ dôi. Chỉnh “0“ của hiển thị được thực hiện bằng vít chỉnh “0“ ở thiết bị đo chạy bằng khí nén (Hình 2) hoặc ở bộ chuyển đổi khí nén - điện tử (Hình 3). Để điều chỉnh phạm vi hiển thị hai mẫu chuẩn (Vòng Xử lý trị số đo điện tử và hiển thị Bộ chuyển đổi khí nén – điện tử Đo lỗ khoan điều chỉnh hoặc trục điều chỉnh, calip đo trong và ngoài) được sử dụng cho mỗi kích thước kiểm tra. Hai mẫu chuẩn này là mẫu cho giới hạn trên và giới hạn dưới của kích thước kiểm tra. Đo khác biệt Đo trục Hình 4: Đo cặp lỗ khoan và trục 29 Các thiết bị đo chạy bằng khí nén Ở các thiết bị đo với cột chiếu sáng người ta có thể thấy và đáng giá được ngay trị số đo (Hình 1). Cột chiếu sáng màu xanh lá cây, vàng hoặc đỏ cho kết quả “tốt”, “làm lại” hoặc “bị loại”. Khi vượt qua giới hạn dung sai và giới hạn cảnh báo đã được lập trình, màu xanh lá cây chuyển sang màu vàng hoặc đỏ. Thiết bị đo với hiển thị thang đo Có thể kết hợp đến 4 cột chiếu sáng lại với nhau thành một đơn vị. Các thiết bị đo với chỉ thị thang và số có thể đo khác biệt khi đo cặp trục và lỗ khoan hoặc phân chia vùng dung sai thành các nhóm trị số đo. ■ Cảm biến đo bằng khí nén Phần lớn bộ phận cảm biến được sử dụng để đo lỗ khoan và trục (Hình 2). Trục đo và vòng đo thường Cột Chiếu Sáng Calip chỉnh Vòng đo với béc phun Bộ chuyển đổi cơ khí - điện tử có hai béc phun lệch nhau một góc 1800 cho phép đo tại 2 điểm. Đặc biệt ở lỗ khoan sai lệch về độ tròn và dạng trụ có thể xác định được qua việc đo ở các điểm khác nhau (Hình 3). Sự sai lệch về độ tròn khi độ dày bằng nhau của hình dày đều (hình méo đều) với 3 vòng cung không được xác định qua phép đo ở 2 điểm, trong khi đó sự sai lệch về Hình 1: Thiết bị đo điện tử-khí nén độ tròn của hình bầu dục tương ứng với một nửa của hiệu số dmax – dmin. ■ Những ảnh hưởng vào trị số đo • Chiều cao đỉnh - trũng của mặt nhám (chiều sâu nhấp nhô, độ nhám) ở điểm đo có ảnh hưởng đến trị số đo. Ở chiều cao đỉnh - trũng Rz < 5 µm thì trị số đo bằng khí nén có thể so sánh với trị đo bằng đồng hồ đo chính xác. Với chiều cao đỉnh - Đo lỗ khoan bằng trục đo với bi tiếp xúc Đo độ thẳng của lỗ khoan Đo vị trí vuông góc của lỗ khoan với mặt đầu trũng Rz > 5 µm thì chỉ có trục đo với bi tiếp xúc có thể so sánh được trị số đo bằng đồng hồ đo chính xác (Hình 2). Đo góc hình côn, hình dạng và đường kính Đo cặp kết hợp với lỗ khoan và trục (đo khác biệt) • Mặc dù đo không tiếp xúc, khí nén vẫn tạo ra một lực đo nhỏ, lực này có thể tạo ra biến dạng dẻo, thí dụ ở chi tiết có thành rất mỏng. • Bề mặt của chi tiết gia công được đo ít nhất phải lớn hơn đường kính của béc phun. Hình 2: Ứng dụng tiếp nhận trị số đo Sự sai lệch của dạng trụ ■ Lợi điểm của phép đo chiều dài với khí nén • Lực đo tạo ra bởi khí nén thường nhỏ không đáng Sự sai lệch dạng tròn kể. • Phép đo nhanh và đảm bảo với độ chính xác lặp lại cao cho cả những người kiểm tra không có kinh nghiệm, vì trục đo và vòng đo tự động chỉnh Sự sai lệch dạng tròn có hình bầu dục fK= 0,5 (dmax –dmin) Độ dài bằng nhau của hình dày đều với 3 vòng cung khi đo ở 2 điểm thì chỉ đo được đường kính trung bình cộng đúng cho lỗ khoan hoặc cho trục. • Khí nén làm sạch vị trí đo không còn dung dịch làm nguội, dầu hay bột mài nghiền bám vào. Vì vậy chi tiết có thể đo được trong khi máy vận hành. dmindmax d d Hình 3: Đo sai lệch kích thước và hình dạng 30 Các thiết bị đo điện tử 1.3.4 Thiết bị đo điện tử Khi đo độ dài với phương pháp điện tử bằng các đầu dò cảm ứng, điện áp sẽ thay đổi theo sự di chuyển của trục đo trong đầu dò, tạo ra tín hiệu đo và sau khi khuyếch đại tín hiệu này có thể được hiển thị trực tiếp (Hình 1). ■ Những lợi điểm của phương pháp đo cảm ứng • Các đầu dò đo cảm ứng tiếp xúc với chỗ đo bằng cơ học, nhưng các tín hiệu đo được tạo ra không qua chuyển đổi bằng cơ học mà bằng điện tử. Các tín hiệu này được khuyếch đại và hiển thị. Qua đó sự chính xác lặp lại rất cao và khoảng chết rất nhỏ Hình 1: Sai số độ đảo giữa hai hình trụ (phép đo hiệu số) Bảng 1: Các chức năng đo (0,01...0,05 µm). • Độ phân giải cao nhất của trị số đo là 0,01µm. Kích thước giới hạn của dung sai lớn nhất là 1,9µm (với đầu dò loại thông thường và trị số đo lớn nhất là 2mm). Các đầu dò đo cảm ứng thích hợp cho các phép đo có độ chính xác cao, thí dụ để hiệu chuẩn cho căn mẫu. Nó còn được dùng làm đầu cảm biến Độ phân cực Phép đo riêng lẻ+A –A Sự thay đổi của các độ lớn đo và các hiển thị 0 A A A 0 0 AA A 0 0 0 A A A 0 0 0 0 B B B Các thí dụ ứng dụng A L A ø cho trị số đo ở trong các thiết bị đo điện tử khác. Phép đo tổng số Bên cạnh các phép đo riêng lẻ ta còn có thể kết hợp các tín hiệu đo từ hai đầu dò cho phép đo tổng số hoặc phép đo hiệu số (Bảng 1). ■ Phép đo riêng lẻ (+A hoặc –A) Phép đo hiệu số Mỗi đầu dò riêng lẻ được sử dụng như đồng hồ đo hoặc đồng hồ đo chính xác cho phép đo độ dầy, kiểm tra độ tròn hoặc độ đảo. Ở độ phân cực dương khi trục đo đi vào sẽ cho hiển thị dương với chỉ báo lớn dần. Độ phân cực âm có tác dụng là khi lỗ khoan lớn hơn thì trị số đo cũng lớn hơn. ■ Phép đo tổng số (+A +B) +A+B +A–B A 0 0 B A A A B B B 0 0 A B L L A ø B B D A D Ở phép đo tổng số thì độ phân cực của hai đầu dò giống nhau. Tổng số của hai tín hiệu đo sẽ được hiển thị. Trị số đo ở chức năng đo này không bị ảnh 0 0 1 2 3 1 2 3 0 1 2 3 1 2 + 3 — 3 0 1 2 1 2 3 Độ phân hưởng bởi sai số về hình dạng, tư thế hoặc độ đảo. — + — + — + B BA BA 0 0 0 0 +— +— 0 0 +— +— A +— +— cực ■ Phép đo hiệu số (+A –B) Độ phân cực của các đầu dò đối nhau, có nghĩa là Góc chuẩn Chi tiết Chi tiết B B B + A sự hiển thị chỉ thay đổi khi hiệu số của các tín hiệu — A A thay đổi so với tín hiệu lúc chỉnh “không” (bảng 1, hình 1 và hình 2). Được hiển thị thí dụ như sai số của kích thước bậc, độ dốc của hình nón, góc phẳng hoặc sự đồng trục, độc lập với các kích thước hoặc vị trí cùa các chi tiết gia công khác. Chỉnh “0” Phép đo hiệu số Phép đo hiệu số Hình 2: Phép đo hiệu số cho vuông góc 31 Các thiết bị đo quang điện tử 1.3.5 Thiết bị đo quang điện tử Trong phép đo độ dài với phương pháp quang - điện tử, vật đo được dò không tiếp xúc bằng các tia sáng. Ở đầu nhận, thường là cảm biến CCD (điốt hình), tín hiệu đo quang học của ánh sáng được ghi lại và được xử lý. CCD (tiếng Anh: Charge Coupled Device, dụng cụ ghép điện tích) bao gồm nhiều phần tử cảm biến với ánh sáng Trục quay Hình chiếu biên dạng ở cảm biến hàng ø (điểm ảnh), chúng được sắp xếp thành hàng trong cảm biến hàng cũng như thành hàng và cột trong máy ảnh CCD Nguồn ánh sáng Vật đo Nơi nhận (Cảm biến ma trận). ■ Với phương pháp chiếu biên dạng (vùng tối hình bóng) thiết bị đo trục quang điện tử ghi nhận prôfin của các chi tiết tròn (Hình 1). Qua các tia sáng song song, xuất hiện ở bộ phận thu (cảm biến hàng CCD) một biên dạng của bóng mà kích thước tương ứng với chi tiết gia công. Để ghi nhận toàn bộ đường Hình 1: Phương pháp đo đường kính với một thiết bị đo trục quang điện tử Gá đỡ chi tiết viền, trục được di chuyển một cách giới hạn theo trục chính, khi trục dài nó sẽ được đo với nhiều cảm biến (Hình 2). Việc di chuyển theo chiều dài phối hợp với chuyển động quay của chi tiết gia công cũng có thể đo được độ thẳng và độ đảo với mật độ điểm cao (→ độ chính xác cao). Đường kính hoặc chiều dài có thể đo nhanh trong vài giây. Khi đo đường kính có thể đạt được giới hạn lỗi là 2 µm. Khi đo chiều dài, thí dụ chiều ngang của rãnh hoặc chiều ngang của đường vát cạnh thì giới hạn sai số vào khoảng 6 µm, vì chiều dài cũng bị ảnh Cảm biến hàng Chiều dài đoạn trục Nơi nhận Nguồn ánh sáng Trục Đĩa hình bậc thang để đo so sánh hưởng bởi sự di chuyển của bàn trượt kiểm tra (bàn đo) và độ sạch của gá đỡ chi tiết gia công. Đo so sánh với đĩa bậc có độ chính xác cao người ta có thể dùng để hiệu chỉnh các thiết bị đo (Hình 2). ■ Máy quét laser tìm kiếm vật đo liên tục trong phạm vi đo (Hình 3). Với việc quay của gương nhiều mặt (gương đa diện) (với 8... 16 mặt gương) tia sáng Hình 2: Đo trục bằng quang điện tử (chiều dài và đường kính) Gương đa diện Vật đo laser từ mỗi mặt kính được điều chỉnh song song và di chuyển trong phạm vi đo. Trong khoảng thời gian Laser Nơi phát Thấu kính Cảm biến hàng Nơi nhận tia laser chiếu vào chi tiết, cảm biến hàng CCD ghi nhận một độ tụt biến áp. Vì vậy thời gian gián đoạn ánh sáng là kích thước của đường kính hoặc chiều dài của trục. Giới hạn lỗi có thể đạt khi đo đường kính là 2 µm và khi đo chiều dài là 10 µm. Máy quét laser cũng có thể đo được dây kim loại hoặc Hình 3: Máy quét laser (phương pháp đo) Đo đường kính: chi tiết gia công hình trụ, sợi thủy tinh, dây kim loại Đo khoảng cách của trục lăn sợi từ 25 đến 40 lần mỗi giây, vì phép đo này không ø bị lệ thuộc bởi vị trí của vật đo trong phạm vi đo. Máy quét laser được sử dụng để giám sát đường kính, độ dày của màng mỏng và bề ngang băng kim loại hay nhựa dẻo trong dây chuyền sản xuất Nơi nhận Nơi phát Khoảng cách (Hình 4). Hình 4: Ứng dụng của máy quét laser 32 Các thiết bị đo quang điện tử ■ Các thiết bị đo khoảng cách bằng tia laser Được sử dụng trong phạm vi từ 30 mm đến 1 m (Hình 1 và Hình 2). Nguyên tắc đo là “đo tam Đầu đo giác“ (3-góc): tia laser được chỉnh thẳng góc vào vật đo tạo ra ở đó một điểm sáng phân tán. Điểm sáng này được phản chiếu lại ở cảm biến hàng CCD của nơi nhận. Lúc đo biên dạng chi tiết gia công không được làm nhiễu hoặc cản trở tia phản xạ. Tùy thuộc vào khoảng cách đo, điểm sáng được tạo lại ở vị trí khác trên cảm biến hàng. Với một khoảng cách đo 100 mm, độ không chính xác của phép đo phải được dự tính là 0,2 mm. Cảm biến đo khoảng cách của các máy đo có cùng một nguyên tắc nhưng có nhiều chức năng đo khác nhau (Hình 2 trang 35). Các máy đo khoảng cách bằng tia laser phần lớn được sử dụng cho vật đo phản chiếu ánh sáng phân tán. Ở các mặt phẳng phản chiếu tất cả hoặc ít phản chiếu, tín Tia laser Thấu kính Khoảng cách đo Hình 1: Đo khoảng cách bằng laser Đo chiều sâu và chiều ngang của chi tiết bằng chất dẻo Đầu đo Cảm biến hàng Thấu kính Vị trí của vật đo Điểm đo Đo sản phẩm cán nóng hiệu đo rất nhỏ. ■ Giao thoa kế laser (Hình 3) Giao thoa kế laser chia tia laser bằng bộ tách chùm (gương chỉ để 50 % ánh sáng xuyên qua) thành một tia đo đến một gương phản xạ di chuyển được gắn trên bàn máy và một tia so sánh vào một gương phản xạ đứng yên. Hai tia sáng phản xạ này giao thoa nhau ở bộ tách chùm. Khi bàn máy với gương phản xạ được di chuyển đến một vị trí khác, số lần thay đổi sáng tối là kích thước của sự di chuyển. Việc khảo sát về độ chính xác của máy công Đầu đo Hình 2: Ứng dụng của đo khoảng cách laser Đo vị tríBộ tách chùm Đầu laser đầu phát cụ và máy đo tọa độ được thực hiện với giao thoa kế laser. Gương phản chiếu di động Gương phản chiếu cố định và đầu nhận Người ta đo sự sai lệch của vị trí, độ thẳng, độ phẳng và độ vuông góc của trục chính với bàn Hình 3: Phương pháp đo của giao thoa laser Gương phản máy. Để đo vị trí trên trục X của một máy phay, tia la ser đi từ đầu laser song song với bàn máy, đến bộ tách chùm (Hình 4). Bộ tách chùm được gắn với gương phản chiếu cố định và trục chính. Gương phản chiếu thứ hai được định vị với bàn máy bằng chân đế có nam châm, qua sự di chuyển của máy nó được mang đến các vị trí khác nhau. Qua sự so sánh vị trí đo và vị trí hiển thị của máy người ta có thể đo sự sai lệch vị trí trên trục X. Gương phản chiếu di chuyển với bàn chiếu cố định, bộ tách chùm Đầu laser Phép đo có thể thực hiện với tốc độ di chuyển nhanh (1 m/s) và với độ bất định nhỏ (1,1 µm/m). Hình 4: Đo vị trí trên trục X của máy phay với giao thoa kế laser. 33 Kỹ thuật nhiều cảm biến trong các thiết bị đo tọa độ 1.3.6 Kỹ thuật nhiều cảm biến (Đa cảm biến) trong các thiết bị đo tọa độ ■ Đầu đo tiếp xúc (Hình 1) Hệ thống tìm dò chuyển mạch nhận trị số đo cho trục x, y và z khi tiếp xúc với chi tiết gia công. Lực đo nhỏ (<0,01 N) sẽ có lợi cho những chi tiết bằng chất dẻo. Hệ thống tìm dò để đo là một máy đo 3D (3 chiều), vì cảm biến đo hành trình bằng nguyên tắc cảm ứng đo liên tục đường đi với 3 trục khi đầu đo di chuyển. Những đoạn đường đi này được cộng với chiều dài đã đo với trục x,y và z trong máy đo tọa độ. Hệ thống tìm dò để đo có thể tìm dò liên tục vật đo với nhiều điểm. Qua đó có thể quét mặt phẳng với bất kỳ hình dạng nào. Tìm dò hoặc Scanning trong tiếng Anh có nghĩa tương tự như quét. Trong kỹ thuật đo tọa độ người ta hiểu đó là tìm dò vật đo với nhiều điểm liên tiếp gần nhau qua tiếp xúc hoặc bằng phương pháp quang học. Sự điều khiển trục đo phải thật nhanh, vì ở hệ thống tìm dò để đo có thể quét 200 điểm đo trong 1 giây. Lực tìm dò vô cấp có thể chọn liên tục từ 0,95 N đến 1 N. Độ chính xác của việc kiểm tra hình dạng tăng theo mật độ của các điểm khi quét. ■ Đầu đo quang với máy thu hình CCD (Hình 2) Đầu đo quang gồm một máy thu hình CCD có độ phân giải cao với các phần tử nhạy sáng được sắp xếp từng hàng và từng cột (cảm biến ma trận). Hình được thu bằng phương pháp quang học được giữ lại trong bộ chứa hình là các điểm hình đã được số hóa. Điều đó có nghĩa là mỗi một điểm hình được phân bố một giá trị đậm nhạt hay còn gọi là giá trị xám (sáng hoặc tối). Vì vậy khi xử lý hình người ta nhận ra biên dạng của chi tiết gia công qua sự chuyển tiếp sáng tối giống như thấy được các đường gờ, lỗ khoan, đường rãnh hoặc tấm đỡ mạch tổng hợp (ICs) (Hình 3). Đường Thiết bị tìm dò chuyển mạch Đầu tìm dò Chi tiết gia công Hình 1: Đầu đo tìm dò bằng tiếp xúc (xúc giác) và thiết bị chuyển đầu dò Đầu đo quang Hình 2: Sự số hóa hình ảnh của tấm đỡ linh kiện (bo mạch) với đầu đo quang kính và khoảng cách giữa các lỗ khoan được đo tốt nhất với ánh sáng xuyên qua, còn cho đường rãnh thì tốt hơn với ánh sáng nghiêng. Lỗ thông với ánh sáng xuyên qua Lỗ kín (lỗ không thông, lỗ có đáy) và sai biệt độ cao với ánh sáng phản xạ Với cùng một thời gian, cảm biến quang tìm dò đo được nhiều điểm gấp 20 lần so với đầu dò tiếp xúc. “Cảm biến cạnh“ bằng phương pháp quang học cũng được sử dụng trong máy chiếu prôfin và kính hiển vi đo. Máy ảnh CCD Máy ảnh CCD Ánh sáng tới Hình 3: Nhận diện các phần tử hình dạng trong cửa sổ hình 34 Kỹ thuật nhiều cảm biến trong các thiết bị đo tọa độ ■ Cảm biến tự chỉnh nét bằng tia laser (Hình 1) Cảm biến tự chỉnh nét hội tụ tự động những tia laser vào một điểm ở trên bề mặt. Thấu kính hội tụ được điều chỉnh sao cho đường kính của điểm sáng trên vật đo đạt trị số nhỏ nhất. Thí dụ như để đo độ phẳng của tấm đỡ cho các mạch tích hợp thì sự sai lệch của độ phẳng tương ứng với sự di chuyển của các thấu kính hội tụ khi tự điều chỉnh rõ (Hình 2, trang 34). Mặt kính Đầu đo quang Tia sáng đo laser Với cảm biến tự chỉnh nét ta có thể đo độ phẳng của các mặt phẳng nhẵn bóng (phản chiếu) hoặc hơi cong của thủy tinh, gốm hoặc kim loại. Trong khi quét có thể tìm dò 500 điểm trong 1 giây. ■ Cảm biến đo khoảng cách với tia laser (Hình 2) Phương pháp đo tương ứng với những thiết bị đo khoảng cách (Hình 1, trang 33). Tia laser chiếu thẳng góc vào bề mặt của hình dạng mẫu. Trong tất cả tia sáng phản chiếu phân tán trên bề mặt, chỉ có các tia phản chiếu ở một góc nhỏ hơn 200 gặp cảm biến hàng CCD. Ở đó hiện ra một điểm sáng mà vị trí của nó lệ thuộc vào khoảng cách đo. Cảm biến đo khoảng cách với tia laser thích hợp cho những vật liệu có tính phản chiếu phân tán như chất xốp cứng, chất dẻo hoặc chất vải. Do đó nó đươc sử dụng để đo mẫu khuôn đúc, chi tiết bằng chất dẻo hoặc các prôfin bằng cao su (Hình 3). Để giữ được giới hạn lỗi dưới 15 µm, cảm biến đo khoảng cách được tự động điều chỉnh sao cho nó luôn luôn ở đúng vị trí đo so với bề mặt của chi tiết gia công. Cảm biến đo khoảng cách với một lăng trụ quay tròn trong đường đi của tia sáng có thể tìm dò cùng một lúc đến 10 đường đo song song với khoảng cách 1... 10 mm cho mỗi đường (Hình 2). Qua đó thiết bị đạt đến 400 điểm đo mỗi giây. Ôn lại và đào sâu 1. Những ưu điểm của phép đo bằng khí nén? Hình 1: Đo sự sai lệch hình dạng và độ sâu của lỗ khoan với cảm biến tự điều chỉnh nét (tích hợp trong đầu đo quang) Hình 2: Quét mẫu của cửa xe hơi với cảm biến đo khoảng cách bằng 10 lần đo đồng thời Hình 3: Chỉnh đúng cảm biến khoảng cách và quét một mẫu với dạng bất kỳ 2. Tại sao sự sai lệch hình dạng của chi tiết gia công không có tác dụng khi đo độ dày với đầu đo (bằng phương pháp) cảm ứng? 3. Tại sao có thể đo đường kính chính xác hơn đo độ dài với thiết bị đo trục? 4. Với thiết bị đo nào người ta có thể kiểm tra độ chính xác vị trí của máy công cụ? 5. Các ưu điểm của phép đo hình dạng bằng phương pháp quang học trong các máy đo tọa độ so với hệ thống tìm dò tiếp xúc là gì? 6. Ưu điểm của việc quét so với phép đo từng điểm? 35 Kỹ thuật kiểm tra bề mặt 1.4 Kiểm tra bề mặt Bề mặt thật cho thấy có sai lệch với chất lượng bề mặt đã được qui định trong bản vẽ vì điều kiện sản xuất (Bảng 1). Bảng 1: Sai lệch hình dạng của bề mặt Thí dụ Không phẳng, không tròn Gợn sóng Đường rãnh Sai lệch hình dạng Nguyên nhân Prôfin được rà (prôfin sơ cấp/đầu tiên) cho thấy bề mặt với tất cả sai lệch đã được tìm dò với đầu tiếp xúc bằng kim cương (Hình 1). Đường trung bình của prôfin được máy tính tạo thành sao cho phần prôfin ở trên đường trung bình bằng với phần prôfin ở dưới. Prôfin sơ cấp được tìm dò là cơ sở đầu tiên cho prôfin gợn sóng và độ nhám của prôfin cũng như cho các thông số của độ nhám. Phép đo Bậc 1 Bậc 2 Bậc 3 Bậc 4 Độ nhám Uốn cong, lỗi đường dẫn Dao động Chuyển động dẫn tiến Đường sọc, vảy Tạo phoi được thực hiện trong phạm vi bề mặt (phẳng), trên phạm vi đó dự kiến là sẽ có độ nhám hoặc độ gợn sóng cao nhất. Không sử dụng phép đo ở bề mặt bị hư hỏng vì xước hoặc móp. 1.4.1 Prôfin bề mặt Thiết bị đo biên dạng chuyển đổi sự di chuyển của đầu dò bằng kim cương thành tín hiệu điện. Khoảng cách đường rãnh Khoảng cách gợn sóng (bước sóng) Khoảng cách đường sọc Hình 1: Prôfin đầu tiên (Prôfin P) được tìm dò Nó thu nhận prôfin và tính ra các thông số độ sâu của prôfin Pt, độ sâu của sự gợn sóng Wt, và chiều cao nhấp nhô Rt (Hình 2). Trong biểu đồ của Rt Bộ lọc tần số cao Hệ thống tìm dò Thiết bị prôfin sự sai lệch ở chiều thẳng đứng được hiện thị phóng lớn lên (Hình 3). Vì vậy các cạnh sườn dẫn tiến Prôfin độ nhám Pt Prôfin đầu tiên của biểu đồ trông có vẻ dốc hơn so với sự thật. Sự phóng đại ở chiều thẳng đứng của các biểu Chi tiết gia công Bộ khuếch đại tín hiệu đo Wt đồ được chọn sao cho prôfin bằng khoảng ½ chiều cao của biên bản đo. Qua bộ lọc prôfin, người ta sẽ tìm được từ prôfin đầu tiên chưa lọc (Prôfin P) prôfin nhám (Prôfin R) và prôfin gợn sóng (Prôfin W) (Hình 3). Từ prôfin sơ cấp được tìm dò, bộ lọc prôfin tách thành phần sóng ngắn của độ nhám với thành phần sóng dài của độ gợn sóng. Các thông số về bề mặt đa số được tìm ra từ prôfin độ nhám (Prôfin R). Prôfin độ nhám (Prôfin R) được thành lập từ prôfin sơ cấp được tìm dò khi qua bộ lọc tần số cao, trong đó thành phần gợn sóng bị loại bỏ (Hình 2 và Hình 3). Prôfin gợn sóng (Prôfin W)được thành lập khi qua bộ lọc tần số thấp, trong đó thành phần độ nhám bị lọc ra. Bộ lọc tần số thấp Prôfin gợn sóng Hình 2: Nguyên tắc của thiết bị đo biên dạng Độ nhám Đường trung bình (sự gợn sóng) Prôfin P Prôfin đầu tiên, chưa lọc Đường trung bình Prôfin R Đường prôfin nhám, đã lọc độ gợn sóng Đường trung bình (đường thẳng cân bằng) Prôfin W Đường prôfin gợn sóng, đã lọc độ nhám Hình 3: Biểu đồ đường prôfin của bề mặt 36 Kỹ thuật kiểm tra bề mặt 1.4.2 Những thông số đặc trưng của bề mặt Các thông số có thể được tính toán từ 3 prôfin của bề mặt, các thông số này được đánh dấu bằng các chữ hoa P, W và R, thí dụ như Pt là độ sâu của prôfin P, Wt là độ sâu của prôfin gợn sóng W và Rz là prôfin độ nhám. Có rất nhịều thông số về độ nhám (Độ nhẵn bóng bề mặt). Ở đây chỉ đi ngắn vào các thông số quan trọng. Z1 Z2 Đoạn đo riêng lẻ lr Z3 max R Z4 Z5 ■ Các thông số độ nhám theo quy ước 1 5 Những thông số độ nhám theo ISO đã được phổ biến Đoạn đo ln = 5. lr rộng rãi như Ra, Rz và Rt và Rmax tuy đã được ISO thay thế bằng Rt nhưng vẫn còn được sử dụng. Chiều cao nhấp nhô (chiều cao đỉnh-trũng) trung bình RzDIN là trung bình cộng của từng chiều cao nhấp nhô Z1 đến Z5. Chiều cao nhấp nhô lớn nhất Rmax là Chiều cao nhấp nhô lớn nhất của 5 lần đo khác nhau. Chiều cao nhấp nhô Rt là khoảng cách giữa đỉnh cao nhất của đường prôfin và thung lũng (điểm trũng) thấp nhất của đường prôfin trong tất cả khoảng đo ln (Hình 1). Sai lệch trung bình Ra (Trung bình sai lệch số học biên độ) là số trung bình cộng của tất cả trị số tuyệt đối ở trục z của prôfin nhám trong từng khoảng đo lr. Ra tương ứng với chiều cao của một hình chữ nhật có diện tích bằng diện tích giữa prôfin và đường trung bình (Hình 2). Các thông số nhám theo quy ước chỉ là độ lớn theo chiều thẳng góc chứ tự nó không nói lên được hình dạng của prôfin. Qua việc tạo thành tỷ lệ, thí dụ như Rp (độ sâu san phẳng) với Rz người ta cũng có thể kết luận về hình dạng của đường prôfin (Hình 3). ■ Các thông số của biểu đồ hiển thị phần vật liệu (biểu đồ Abbott)* Hình 1: Chiều cao nhấp nhô Rt, Chiều cao nhấp nhô lớn nhất Rmax và chiều cao nhấp nhô (chiều cao đỉnh-trũng) trung bình Rz Đường trung bình Đoạn đo lr Hình 2: Sai lệch trung bình Ra Đường trung bình Prôfin với sức chịu tải cao Đường trung bình Prôfin với độ hao mòn cao Hình 3: Prôfin dạng lược với đỉnh tròn và đỉnh nhọn với cùng Rmax và Rz Độ cao của mặt cắt tham khảo cref c Ta nhận được biểu đồ Abbott, khi trị số phần vật liệu được Độ cao của mặt cắt Rt tìm nhiều như có thể ở nhiều mặt cắt của prôfin bề mặt. Ở mỗi đường cắt, ta cộng lại các đoạn cắt đường prôfin Biểu đồ phần vật liệu c1 và chia tổng số với đoạn đường đo. Từ đó phần vật liệu cho ra được tính bằng phần trăm, thí dụ Rmr = 25 % ở độ Đoạn đo ln 0 20 40 60 % 100 Phần vật liệu Rmr (c) cao đường cắt c1 (Hình 4). Đường biểu diễn phần vật liệu về diễn tiến của prôfin Hình 4: Cách suy ra biểu đồ phần vật liệu cho ra lời giải thích về cấu trúc prôfin của bề mặt. Các thông số dùng để đánh giá các mặt phẳng có chức năng chịu tải cao, thí dụ như của bề mặt trượt. Phạm vi đỉnh của prôfin Phạm vi lõi Phạm vi trũng A1 Diện tích phần đỉnh Biểu đồ phần vật liệu Đường cân bằng Diện tích phần trũng A2 Ta có thể chia biểu đồ phần vật liệu ra làm 3 phạm vi prôfin được qui định bằng các thông số chiều cao đỉnh giản lược Rpk, độ nhám lõi Rkvà chiều sâu độ trũng giản của prôfin Mr1 0 40 60 100% Tỷ lệ phần vật liệu Mr lược Rvk. Các độ lớn trung tâm Mr1 và Mr2 cho biết phần vật liệu ở ranh giới của phạm vi lõi (Hình 5). * được gọi theo tên người Mỹ Abbott. Hình 5: Các phạm vi prôfin và các thông số của biểu đồ phần vật liệu 37 Kiểm tra bề mặt 1.4.3 Những phương pháp kiểm tra bề mặt ■ Các loại phương pháp kiểm tra Mẫu so sánh bề mặt được sử dụng để so sánh bề mặt qua tìm dò hoặc bằng mắt. Điều kiện để so sánh là mẫu so sánh và chi tiết gia công có cùng vật liệu và Tiện dọc II Ra 4 2,5 6 10 15 35 50 8 12 23 37 53 110 160 Rz có cùng phương pháp chế tạo, thí dụ như tiện theo chiều dọc (Hình 1). So sánh tìm dò được thực hiện với móng tay hoặc miếng nhỏ bằng đồng (lớn bằng cỡ đồng tiền). So sánh bằng mắt sẽ thuận lợi hơn khi nhìn đúng góc chiếu của ánh sáng và sử dụng kính lúp. Các thiết bị đo bề mặt làm việc với phương pháp đo biên dạng (phương pháp cắt tìm dò) ghi lại sự sai lệch của bề mặt với một đầu nhọn tìm dò bằng kim cương (Hình 2). Hình dáng lý tưởng của đầu nhọn tìm dò là một hình côn (600 hoặc 900) với đỉnh tròn. Ở độ nhám Rz > 3 µm chọn đầu nhọn với bán kính đỉnh rsp = 5 µm, ở Rz > 50µm chọn rsp = 10 µm. Cho độ nhám sâu Rz < 3µm trị số nên dùng cho bán kính đỉnh là 2 µm, vì bán kính đỉnh nhỏ hơn có thể tìm dò tốt hơn ở các thung lũng (điểm trũng) nhỏ của prôfin. Hệ thống tìm dò với con trượt di động thích hợp cho việc đo độ nhám với các thiết bị xách tay đo bề mặt (Hình 2 và Hình 3). Ở hệ thống tìm dò này đầu tìm dò thu nhận prôfin nhám tương đối so với đường đi của con trượt. Phần lớn độ sóng được “lọc (loại) ra một cách cơ học“ qua bán kính bằng 25 mm của con trượt. Trong hệ thống tìm dò với mặt chuẩn, còn gọi là hệ thống tìm dò tự do, một thanh trượt (thanh dẫn hướng) rất chính xác trong thiết bị dẫn tiến tạo thành mặt chuẩn (Hình 4).Qua việc chỉnh độ nghiêng, mặt chuẩn được điều chỉnh song song như có thể với bề mặt của chi tiết gia công. Khi prôfin D (prôfin sơ cấp) không lọc (hình 1, trang 39) cho thấy một vị trí quá nghiêng, thì phải điều chỉnh lại mặt chuẩn tốt hơn. Qua chuyển động tương đối của đầu tìm dò so với mặt chuẩn, người ta có thể đo tất cả các thông số. • Bán kính của đầu tìm dò hạn chế khả năng tìm dò ở các rãnh rất nhỏ • Đầu tìm dò với con trượt di động chỉ nắm bắt được độ nhám. • Hệ thống tìm dò với mặt chuẩn có thể đo độ nhám, độ sóng và các thành phần của sự sai lệch hình dạng. • Chỉ có thể so sánh kết quả đo của các thiết bị đo khác nhau, nếu có thể biết được thông tin về phương pháp đo, thí dụ như hệ thống tìm dò, bán kính của đầu tìm dò và bộ lọc prôfin. Hình 1: Mẫu so sánh bề mặt Con trượt Đầu tìm dò Chi tiết Hình 2: Hệ thống tìm dò với con trượt di động Máy tính đánh giá số liệu đo với máy in nhiệt Hệ thống tìm dò với con trượt di động Hình 3: Thiết bị đo xách tay với hệ thống tìm dò bằng con trượt di động Chỉnh độ nghiêng Chỉnh độ cao Hình 4: Thiết bị dẫn tiến với hệ thống tìm dò bằng mặt chuẩn (cũng có thể chọn với hệ thống tìm dò bằng con trượt di động) 38 Kiểm tra bề mặt ■ Phép đo các thông số độ nhám Các phép đo phải được thực hiện ở vị trí bề mặt nơi được chờ đợi (dự đoán) là có trị số đo xấu nhất. Ở prôfin tuần hoàn (có chu kỳ lập lại), thí dụ prôfin của chi tiết tiện thì phải chọn hướng tìm dò thẳng góc với chiều của những đường rãnh. Ở prôfin không có tính chu kỳ nơi những đường rãnh thay chiều, chẳng hạn như từ các phương pháp gia công như mài, phay mặt phẳng đầu hoặc miết thì hướng tìm dò sẽ là bất kỳ. Cách tiến hành ở prôfin tuần hoàn Bảng 1: Chọn bước sóng giới hạn • Đường rãnh trung bình RSm được ước đoán qua so sánh bằng mắt và tìm dò hoặc tìm qua phép đo thử. Ở vận tốc dẫn tiến khi tiện nó Prôfin tuần hoàn Prôfin không tuần hoàn Độ dài sóng giới hạn (giới hạn) Rz, Rmax (µm) Ra (µm) mm >0,1...0,5 >0,02...0,1 0,25 >0,5...10 >0,1...2 0,8 Đoạn đo riêng lẻ/ toàn bộ tương đương với RSm • Từ RSm chọn bước sóng giới hạn λc (cut-off ) theo đúng chuẩn và thực hiện phép đo, thí dụ Chiều ngang rãnh RSm bằng mm Lr / ln (mm) độ nhám trung bình Rz (Bảng 1). Với sự lựa chọn bước sóng giới hạn thì đoạn đo riêng lẻ cũng được phân bố đúng ở máy đo một cách tự động. Người ta cũng sử dụng cách viết Lc thay cho λc. Cách tiến hành ở prôfin không tuần hoàn • Trị số chưa biết Ra hoặc Rz được ước đoán qua so sánh bằng mắt và tìm dò hoặc xét nghiệm >0,04...0,13 0,25/1,25 >0,13...0,4 0,8/4,0 >0,4...1,3 >10...50 >2...10 2,5 2,5/12,5 D-Profile Prôfin D được tìm dò không lọc qua phép đo thử với độ nhám giả định. • Phép đo được thực hiện qua sử dụng trị số ước đoán của Ra và Rz với bước sóng giới hạn tương ứng. Khi trị số đo Ra hoặc Rz không nằm trong phạm vi HOR 0,80mm R-Profile LC GS 0,80mm HOR 0,80mm (prôfin sơ cấp) Prôfin R được chỉnh và được lọc c = 0,8 mm dự kiến, phép đo phải được thực hiện lại với bước sóng giới hạn lớn hơn hoặc nhỏ hơn (Bảng 1). Thí dụ: Trị số đã được đo Ra = 1,5 µm quá nhỏ so với bước sóng giới hạn 2,5 mm. Phép đo phải được làm lại với bước Hình 1: Biểu đồ prôfin (Hệ thống tìm dò với mặt chuẩn) Bảng 2: Các prôfin của bề mặt sóng giới hạn nhỏ hơn là 0,8 mm. Nếu sau đó trị số đo Ra nằm giữa 0,1 µm và 2 µm, như vậy là trị số đo đúng. Bề mặt có dạng hình núi nên được đo bằng hệ thống tìm dò với mặt chuẩn và với bước sóng giới hạn là 0,8 mm (Hình 1). Trị số giới hạn trên của độ nhám xem như giữ được, khi trị số đo đầu tiên không vượt quá Rmax µm 1 1 1 Rz µm Dạng prôfin 1 1 0,4 Biểu đồ phần vật liệu (đường cong Abbott) 70% hoặc 3 trị số đầu tiên không vượt qua trị số giới hạn. Ôn tập và đào sâu 1 1 1 Làm thế nào để ước đoán độ nhám qua so sánh bằng mắt hay tìm dò? 2 Tai sao nên dùng một đầu tìm dò với bán kính là 2 µm cho độ nhám < 3 µm? 3 Đặc tính chức năng nào của xy lanh máy có thể được đánh giá dựa trên cơ sở biểu đồ phần vật liệu? 4 Một chi tiết gia công được tiện với tốc độ dẫn tiến là 0,2 mm. Bề mặt của nó được kiểm tra với bước sóng giới hạn λc nào và với toàn bộ khoảng đo ln nào? 5 Nguyên nhân dẫn đến vị trí hơi nghiêng của prôfin D chưa lọc trong Hình 1? 6 Prôfin nào trong Bảng 2 có đặc tính chức năng tốt nhất cho ổ trượt? 39 Dung sai 1.5 Dung sai và lắp ghép Các cấu kiện của máy móc không phụ thuộc vào nhà sản xuất và phải được lắp ráp không gia công lại hay thay thế (Hình 1). Kích thước của chúng do đó chỉ có thể được phép sai biệt trong giới hạn với các kích thước yêu cầu. Độ lệch cho phép được qui định qua dung sai. Dung sai kích thước cần đảm bảo chức năng có thể lắp ráp được của các sản phẩm và các bộ phận. Tuy nhiên vì lý do chi phí, không được lựa ø63f7 ø12h6 ø15j6 ø34H7 H7 G7 ø22r6 ø18h6 30+0,01 chọn dung sai nhỏ hơn mức cần thiết. 1.5.1 Dung sai Về dung sai ta phân biệt giữa dung sai kích thước, 10,1+0,1 24+0,01 Hình 1: Dung sai và lắp ghép trong một máy bơm bánh răng (lựa chọn) Lỗ khoan dung sai hình dạng và dung sai vị trí. Dung sai kích thước dựa trên kích thước dài và góc, dung sai hình Đường không ES TB dạng và dung sai vị trí dựa trên hình dạng, chẳng Kích thước danh nghĩa N hạn như độ phẳng hoặc vị trí, thí dụ như vuông góc. EI GoB GuB ■Khái niệm cơ bản của dung sai kích thước Cho những kích thước chủ yếu của lỗ (kích thước trong) và trục (kích thước ngoài), người ta sử dụng các khái niệm thống nhất và được chuẩn hóa (Hình Đường không es Trục TW 2). Tuy nhiên các ký hiệu viết tắt chỉ được chuẩn Kích thước danh nghĩa N ei hóa một phần. GoW GuW Kích thước danh nghĩa N là kích thước được ghi trong bản vẽ. Trong cách hiển thị bằng hình ảnh, nó tương ứng với kích thước danh nghĩa của đường không. Độ lớn của dung sai được qui định bởi sai lệch trên ES cũng như es và sai lệch dưới EI cũng như ei (Hình N Kích thước danh nghĩa Go Kích thước cao nhất Gu Kích thước nhỏ nhất T Dung sai ES Sai lệch trên (Lỗ khoan) EI Sai lệch dưới (Lỗ khoan) es Sai lệch trên (Trục) ei Sai lệch dưới (Trục) 3). Các chữ hoa được sử dụng cho lỗ khoan, chữ thường cho trục. Trong cách hiển thị bằng hình ảnh, phạm vi giữa các độ lệch trên và dưới được gọi là miền dung sai. (tiếng Pháp: ES= écart supérieur, EI= écart inférieur) Hình 2: Khái niệm và ký hiệu trong dung sai kích thước Sai lệch trên (ES, es) Dung sai của lỗ TB = ES – EI Dung sai của trục TW = es – ei Kích thước giới hạn của dung sai cũng được qui Kích thước giới hạn của dung sai Kích thước +0,2 2 0- 0,1 định qua độ lệch trên và dưới. Các kích thước giới hạn là kích thước lớn nhất(Go giới hạn trên) và nhỏ nhất (Gu, giới hạn dưới). Kích thước lớn nhất lỗ GoB = N + ES trục Gow = N + ES Kích thước nhỏ nhất lỗ GuB = N + EI trục GuW = N + EI danh nghĩa Sai lệch dưới (EI, ei) Hình 3 : Kích thước danh nghĩa và sai lệch cho phép Hiệu số (sự khác biệt) giữa kích thước lớn nhất và kích thước nhỏ nhất lại cho ra dung sai: Dung sai (lỗ hoặc trục) T = Go - Gu 40 ■ Vị trí miền dung sai Dung sai Đường Vị trí miền dung sai có thể nằm trên, dưới hoặc cả hai phía của đường không (Hình 1). Thí dụ: Một trục với đường kính danh nghĩa N = 80 mm có kích thước giới hạn của dung sai es = -30 µm và ei = -60 µm. Hãy tính kích thước lớn nhất Go, kích thước nhỏ nhất Gu và dung sai T. Lời giải: Kích thước lớn nhất Go Kích thước nhỏ nhất Gu (Hình2) Go = N + ES Gu = N + ei Go = 80 mm + Gu = 80 mm + (– 0,03 mm) (– 0,06 mm) Go= 79,97 mm Gu = 79,94 mm Dung sai T: hay là T = Go – Gu T = es – ei T = 79,97 mm – T = – 0,03 mm – 79,94 mm (– 0,06 mm) T = 0,03 mm T = 0,03 mm ■ Dung sai tổng quát Dung sai tổng quát được qui định sao cho có thể không Miền dung sai nằm hai phía của đường không. Kích thước tối đa lớn hơn đường không, kích thước tối thiểu nhỏ hơn đường không. Đường không Miền dung sai nằm dưới đường không. Kích thước tối đa và kích thước tối thiểu nhỏ hơn đường không. Hình 1: Vị trí miền dung sai (trích) 79,97 79,94 T=0,03 giữ được trong điều kiện bình thường khi sản xuất. -0,03 -0,06 80 Người ta phân biệt dung sai tổng quát cho các kích N= thước dài (Bảng 1), góc, bán kính đường cong và Go= es= ei= Gu= chiều cao mặt vát, cũng như dung sai tổng quát cho hình dạng (Bảng 2) và vị trí. Khi trong bảng vẽ có chỉ dẫn việc sử dụng dung sai tổng quát, điều này có nghĩa là dung sai tổng quát cũng được áp dụng cho chiều dài hoặc cho hình dạng và vị trí ở Hình 2: Kích thước giới hạn và dung sai Bảng 1: Dung sai tổng quát cho kích thước dài Kích thước giới hạn bằng mm những nơi không quy định dung sai. Khi bảng vẽ có chỉ dẫn việc sử dụng dung sai tổng Bậc dung sai cho phạm vi kích thước danh nghĩa bằng mm quát, ví dụ như ghi vào “ISO 2768-m”, dung sai tổng quát cho kích thước chiều dài do đó sẽ có giá trị cho những kích thước trong bảng vẽ, nơi mà dung sai của các kích thước này không được ghi. Dung sai 0,5 đến 3 trên 3 đến 6 trên 6 đến 30 trên 30 đến 120 trên 120 đến 400 trên 400 đến 1000 tổng quát cho các kích thước chiều dài là dung sai cộng trừ. Độ lớn của dung sai tổng quát tùy thuộc vào phạm vi kích thước danh nghĩa và bậc dung sai.Chúng được chia theo 4 bậc: dung sai tinh (f), trung bình (m), thô (c), rất thô (v) (Bảng 1). Thí dụ: Một bản vẽ kích thước theo tiêu chuẩn ISO 2768- m không cho biết dung sai. Kích thước giới hạn cho phép của kích thước danh nghĩa N = 120 mm là bao nhiêu? ± 0,05 ± 0,05 ± 0,1 ± 0,15 ± 0,2 ± 0,1 ± 0,1 ± 0,2 ± 0,3 ± 0,5 ± 0,2 ± 0,3 ± 0,5 ± 0,8 ± 1,2 f tinh ± 0,3 m trung bình ± 0,8 c thô ± 2 v rất thô − ± 0,5 ± 1 ± 1,5 ± 2,5 ± 4 Bảng 2: Dung sai tổng quát cho hình dạng Dung sai bằng mm cho độ thẳng và độ phẳng trong phạm vi kích thước danh nghĩa bằng mm Bậc Lời giải: Theo Bảng 1: ES = 0,3 mm, EI = - 0,3 mm Go = N + ES = 120 mm + 0,3 mm = 120,3 mm Gu = N + EI = 120 mm - 0, 3 mm = 119,7 mm Dung sai tổng quát cho hình dạng và vị trí bao dung sai đến 10 trên 10 đến 30 trên 30 đến 100 trên 100 đến 300 trên 300 đến 1000 trên 1000 đến 3000 gồm các bậc dung sai H, K và L. Chúng quy định sai lệch cho phép của các dạng hình học chính xác hoặc vị trí, nếu trong bản vẽ không có chỉ dẫn về dung sai. 0,02 0,05 0,1 0,2 0,3 0,05 0,1 0,2 0,4 0,6 H 0,4 K 0,8 L 0,1 0,2 0,4 0,8 1,2 1,6 Tuy nhiên việc áp dụng các dung sai tổng quát phải được ghi nhận trong bảng vẽ, thí dụ theo tiêu chuẩn ISO 2768-K. Những ghi nhận về các dung sai tổng quát có giá trị cùng lúc cho các kích thước dài, có thể ghép chung vào với nhau, thí dụ như tiêu chuẩn ISO 2768-mK. 41 ■ Dung sai tự chọn Dung sai 7:24 Dung sai cũng có thể được xác định thông qua việc tự do Ø25,3a10 lựa chọn (Hình 1, kích thước 1,6 và 63), nếu có yêu cầu về chức năng của các chi tiết. Khác với các dung sai tổng quát và dung sai theo tiêu chuẩn ISO, sai lệch được lấy trực tiếp từ bản vẽ. Thông thường cả ba phương pháp chỉ dẫn dung sai sẽ được sử dụng chung trong một bản vẽ. Ø44,45 93,4 ISO 2768 — m Ø63–0,4 16,1H12 ■ Dung sai theo chuẩn ISO Trong dung sai theo chuẩn ISO được quốc tế sử dụng, độ lớn của dung sai và vị trí của nó đối với đường không, được chỉ dẫn qua bậc dung sai đã mã hóa, ví dụ như H7. Chữ cái trong trường hợp này chỉ sai lệch cơ bản, con số chỉ cấp dung sai. Sai lệch cơ bản xác định vị trí của dung sai đối với đường không. Cấp dung sai cho thấy độ lớn của dung sai. Độ lớn của dung sai (Hình 3 và 4) Độ lớn của dung sai phụ thuộc vào cấp dung sai và kích thước danh nghĩa. Hình 1: Các khả năng chỉ dẫn về dung sai Bậc dung sai (Lỗ) ø20H7 Sai lệch cơ bản Cấp dung sai ø20h6 Bậc dung sai (Trục) Hình 2: Ký hiệu của bậc dung sai 8 Cấp dung sai 60 Kích thước danh nghĩa và cấp dung sai càng lớn, thì dung sai càng lớn. 40 80 đến 120 Dung sai 18 đến 30 30 đến 50 50 đến 80 Thí dụ: Ảnh hưởng của 50H8 → T = 39 μm Trên Trên Trên Trên 20 kích thước danh nghĩa 100H8 → T = 54 μm 0 Ảnh hưởng của 100H7 → T = 35 μm cấp dung sai 100H8 → T = 54 μm Được xác định gồm có 20 cấp dung sai từ 01, 0, 1 đến 18 (Bảng 1) và 21 phạm vi kích thước danh nghĩa giữa 1 mm và 3150 mm. Độ lớn của dung sai bằng nhau, nếu cấp dung sai Phạm vi kích thước danh nghĩa Hình 3: Sự lệ thuộc của dung sai vào kích thước danh nghĩa Phạm vi kích thước danh nghĩa trên 80 đến và kích thước danh nghĩa bằng nhau. Những dung sai thống nhất này được gọi là dung sai cơ 120 mm Dung sai 60 40 20 bản, có thể lấy ra từ bảng trong các sách. Thí dụ: 50H7 = 50 +0,025/0 → T = 0,025 mm 0 50G7 = 50 +0,034/+0,009 → T = 0,025 mm 10h9 = 10 0/–0,036 → T = 0,036 mm 5 6 7 8 Cấp dung sai 10d9 = 10 –0,040/–0,076 → T = 0,036 mm Bảng 1: Cấp dung sai ISO Hình 4: Sự lệ thuộc của dung sai vào cấp dung sai 01 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Phương tiện kiểm tra, dưỡng làm việc Máy công cụ, cơ khí và ô tô Cấp dung sai ISO12 13 14 15 16 17 18 Lĩnh vực ứng dụng Phương pháp gia công Gia công chính xác (gia công tinh): Miết bóng, mài khôn Doa, tiện, phay, mài, cán tinh Bán thành phẩm, chi tiết đúc, hàng tiêu dùng Cán, rèn, dập 42 Vị trí miền dung sai ■Vị trí miền dung sai đối với đường không Vị trí miền dung sai đối với đường không được quy định qua sai lệch cơ bản. Sai lệch cơ bản là độ lệch nằm gần đường không nhất (Hình 1). +320 +280 +240 A 21 µm Miền dung sai cho lỗ zc Các sai lệch cơ bản cho lỗ (ES, EI) được đặt tên theo các chữ in hoa từ A đến Z, các sai lệch cơ bản cho trục (es, ei) được đặt tên theo các chữ in thường từ a đến z. +200 +160 +120 +80 +40 B C D EI Các bậc dung sai A7, B7, C7 còn trống theo DIN ISO 286. Vì thế ở đây chỉ đánh dấu các sai lệch cơ bản A, B và C k m n p r s t u v x y z EF G H JJS zb za ei Độ lệchĐường không 0 j js K –40 f eg h M N P R S T U V X Y Z Đối với cấp dung sai từ 6 đến 11, sai lệch cơ bản ES es Z cho lỗ được mở rộng thêm với các sai lệch cơ bản ZA, ZB và ZC và sai lệch cơ bản z cho trục được mở rộng với các sai lệch cơ bản za, zb và –80 –120 –160 –200 c b d Các bậc dung sai a7, b7, c7 còn trống theo DIN ISO 286. Vì thế ở đây chỉ đánh dấu các sai lệch cơ bản a, b và c ZA ZB zc. Trong phạm vi kích thước danh nghĩa đến 10 mm có thêm sai lệch cơ bản CD, EF và FG cũng –240 –280 ES, EI Sai lệch cơ bản của các lỗ es, ei Sai lệch cơ bản của các trục ZC như cd, ef và fg. Sai lệch cơ bản H và h bằng không. Miền dung sai tương ứng do đó bắt đầu từ đường không (Hình –320 a 21 µm Miền dung sai cho trục 2 và 3). Kích thước nhỏ nhất cho lỗ ở miền dung sai H bằng kích thước danh nghĩa (Hình 2). Trái lại, ở trục kích thước lớn nhất ở miền dung sai h bằng kích thước danh nghĩa (Hình 2). Thí dụ: Miền dung sai 25H7 và 25h9 nằm ở vị trí nào đối Hình 1: Vị trí miền dung sai đối với đường không. Thí dụ: Kích thước danh nghĩa 25, cấp dung sai 7 Lỗ Trục Miền dung sai H với đường không? Đường không Miền dung sai h es= 0 Kích thước lớn nhất Go Kích thước nhỏ nhất Gu Lời giải: 25H7 = 25 + 0,021/0 Kích thước Miền dung sai nằm trên đường không. 25h9 = 25 + 0/-0,025 Miền dung sai nằm dưới đường không. Độ lệch trên và độ lệch dưới bằng nhau, dung sai nằm đối xứng qua đường không. Sai lệch cơ bản EI= 0 danh nghĩa N Kích thước cao nhất Go Kích thước nhỏ nhất Gu Kích thước danh nghĩa N cho dung sai đối xứng này được gọi là JS cho lỗ và js cho trục. Thí dụ: Xác định độ lệch đối với miền dung sai 80js12. Lời giải: Từ một bảng dung sai cơ bản ta có T = 0,3 mm. Như thế 80js12 = 80 ± 0,15 mm. Hình 2: Vị trí của miền dung sai H và h Lỗ Miền dung sai nằm càng xa đường không khi chữ cái trong bảng chữ cái nằm xa H cũng như h. Các chữ hoa I, L, O, Q và W và các chữ thường tương ứng không được sử dụng để tránh bị nhầm lẫn. Thí dụ: Miền dung sai 25k6 và 25r6 nằm như thế nào đối với đường không? Lời giải: 25k6 = 26 + 0,015/+0,002 Miền dung sai nằm trên đường không một tí. 25r6 = 25 + 0,041/+0,028 Bậc dung sai Đường không Kích thước Bậc dung sai danh nghĩa F G H 7 8 9 10 7 8 9 10 7 8 9 10 +80 +40 0 —40 —80 7 8 9 10 7 8 9 10 7 8 9 10 f g h Trục Miền dung sai nằm xa trên đường không. Hình 3: Độ lớn và vị trí miền dung sai cho kích thước danh nghĩa 25 43 1.5.2 Lắp ghép Lắp ghép Dung sai của lỗ TB Dung sai của lỗ TB Độ dôi nhỏ nhất PÜM Dung sai của trục Tw Khi hai chi tiết được lắp ghép với nhau thì kích thước phải vừa vặn ở mối ráp. Trong lắp ghép người ta gọi phần bên trong là “lỗ”, phần bên ngoài là “trục”. Lắp ghép được xác định qua sai biệt giữa kích Độ hở nhỏ Độ hở lớn nhất PSH Độ dôi lớn nhất PÜH thước của lỗ và kích thước của trục. ■ Các loại lắp ghép Thông qua việc lựa chọn bậc dung sai của lỗ và trục khi lắp ghép ta có độ hở hoặc độ dôi. nhất PSM Dung sai của trục Tw Lắp ghép lỏng Lắp ghép chặt Hình 1: Lắp ghép lỏng và lắp ghép chặt Trong lắp ghép lỏng luôn luôn có độ hở (“không khí”), lắp ghép chặt luôn luôn có độ dôi. Khi bậc dung sai được chọn có thể xuất hiện lắp ghép lỏng hoặc chặt, ta gọi là lắp ghép trung gian. Lắp ghép lỏng. Kích thước nhỏ nhất của lỗ luôn luôn lớn hơn, trong trường hợp giới hạn cũng bằng kích thước lớn nhất của trục (Hình 1, 2 và 4). Độ hở lớn nhất PSH là hiệu số giữa kích thước lớn nhất của lỗ GoB và kích thước nhỏ nhất của trục GuW. Độ hở lớn nhất PSH = GoB - GuW Độ hở nhỏ nhất PSM là hiệu số giữa kích thước nhỏ nhất của lỗ GuB và kích thước lớn nhất của trục GoW. Độ hở nhỏ nhất PSM = GuB – GoW Thí dụ: Độ hở lớn nhất và nhỏ nhất ở lắp ghép trong Hình 2 là bao nhiêu? Lời giải: PSH = GoB – GuW = 40,02 mm – 39,98 mm = + 0,04 mm PSM = GuB – GoW = 40,00 mm – 39,99 mm = + 0,01 mm Lắp ghép chặt. Kích thước lớn nhất của lỗ luôn luôn nhỏ hơn, trong trường hợp giới hạn cũng bằng kích thước nhỏ nhất của trục (Hình 1, 3 và 4). Độ dôi lớn nhất PÜH là hiệu số giữa kích thước nhỏ nhất của lỗ GuB và kích thước lớn nhất của trục GoW. Độ dôi lớn nhất PÜH = GuB – GoW Phần ngoài (“Trục”) 40 –0 ,01/ –0 ,0 2 40+0,02/0 Phần trong (“Lỗ”) Hình 2: Lắp ghép lỏng Phần ngoài (“Trục”) 40+0,02/+0,01 400/–0,02 Phần trong (“Lỗ”) Hình 3: Lắp ghép chặt Độ dôi nhỏ nhất PÜM là hiệu số giữa kích thước lớn nhất của lỗ GoB và kích thước nhỏ nhất của trục GuW. Độ dôi nhỏ nhất PÜM = GoB – GouW Thí dụ: Độ dôi lớn nhất và nhỏ nhất ở lắp ghép trong +50 +34 +25 0 Độ sai lệch +60 +40 +20 0 —20 PSH PSM 40H8 +39 0 —25 P H Ü P M Ü 40r6 40H7 Hình 3 là bao nhiêu? Lời giải: PÜH = GuB – GoW = 39,98 mm – 40,02 mm —40 —60 40f7 —50 = – 0,04 mm PÜH = GoB – GuW = 40,00 mm – 40, 01 mm = – 0,01 mm Lắp ghép lỏng Lắp ghép chặt Hình 4: Vị trí miền dung sai ở lắp ghép lỏng và lắp ghép chặt 44 Lắp ghép Lắp ghép trung gian. Trong lắp ghép trung gian, tùy theo kích thước thực của lỗ và trục khi Độ dôi lớn nhất Độ hở PUH lắp ghép sẽ phát sinh hoặc là độ hở hay độ dôi (Hình 1). Thí dụ: Hãy xác định kích thước lớn nhất Go và kích thước nhỏ nhất Gu của lỗ và trục tương ứng ở lắp ghép Ø 20 H7/n6 (Hình 2). Ngoài ra độ hở lớn nhất PSH và độ dôi lớn nhất PÜH là bao nhiêu? Lời giải: Lỗ: (Hình 3) GoB = N + ES = 20mm + 0,021mm = 20,021mm GuB = N + EI = 20mm + 0mm = 20,000mm Trục: GoW = N + es = 20mm + 0,028mm = 20,028mm GuW = N + ei = 20mm + 0,015mm = 20,015mm lớn nhất PSH Lỗ Trục Hình 1: Lắp ghép trung gian ø20H7/n6 Hình 2: Thí dụ về lắp trung gian +30 Độ hở lớn nhất: PSH = GoB – GuW Sai lệch +20 +21 +28 W 20n6 = 20,021mm – 20,015mm = 0,006mm Độ dôi lớn nhất: PÜH = GuB – GoW +10 0 TB 20H7 0 PSH PÜHT +15 = 20,000mm – 20,028mm = – 0,028mm ■ Hệ thống lắp ghép Để giữ cho chi phí sản xuất và kiểm tra thấp, kích thước có dung sai thường được gia công theo Hình 3: Lắp ghép 20 H7 / n6 Sai lệch cơ bản cho trục zc hệ thống lắp ghép lỗ cơ bản hoặc hệ thống lắp + ghép trục cơ bản. Lỗ H 0 ■ Hệ thống lắp ghép lỗ cơ bản e j k m n p s t u v x y z za zb r Kích thước danh nghĩa – Trong hệ thống lắp ghép lỗ cơ bản các kích a thước lỗ nhận được sai lệch cơ bản H. Lỗ cơ bản này được phân bổ với các trục có b c df g h js Lắp ghép lỏng Lắp ghép Đường không những sai lệch cơ bản khác nhau để đạt được loại lắp ghép như mong muốn (Hình 4 và 5). Phạm vi các loại lắp ghép trung gian Lắp ghép chặt Hình 4: Hệ thống lắp ghép lỗ cơ bản Lắp ghép lỏng: H / a... h Lắp ghép trung gian: H / j... n hoặc p +50 +30 +20 PSM= 0 PSH +21 25n6 +28 P M Ü PÜH 25r6 +41 +28 +21 Lắp ghép chặt: H / n hoặc p... z Sai lệch +10 0 PSH 25H7 0 P ÜH +15 25H7 25H7 0 0 Hệ thống lắp ghép lỗ cơ bản được sử dụng chủ yếu trong ngành chế tạo máy và chế tạo ô tô. Ở đó có rất nhiều đường kính lỗ khác nhau. Vì sản xuất và kiểm tra lỗ chính xác mất nhiều công sức hơn trục nên người ta giới hạn sai lệch cơ bản A... —10 —20 —30 25h6 —13 Lắp ghép lỏng Lắp ghép trung gian Lắp ghép chặt Z vào sai lệch cơ bản H. Hình 5: Vị trí của miền dung sai trong hệ thống lắp ghép lỗ cơ bản 45 Lắp ghép Các thí dụ tiếp theo để tính lắp ghép trong hệ thống lắp ghép lỗ cơ bản Hãy tính độ hở lớn nhất và nhỏ nhất cũng như độ dôi lớn nhất và nhỏ nhất cho các lắp ghép lỏng, lắp ghép trung gian và lắp ghép chặt trong hình 5, trang 45. Lời giải: Lắp ghép lỏng 25 H7/h6: Độ hở lớn nhất PSH = GoB– GuW= 25,021mm – 24,987mm = 0,034mm Độ hở nhỏ nhất PSM = GuB–GoW = 25,000mm – 25,000mm = 0mm Lắp ghép trung gian 25 H7/n6: Độ hở lớn nhất PSH = GoB– GuW = 25,021mm – 25,015mm = 0,006mm Độ dôi lớn nhất PÜH= GuB– GoW = 25,000mm – 25,028mm = – 0,028mm Lắp ghép chặt 25 H7/r6: Độ dôi lớn nhất PÜH= GuB– GoW= 25,000mm – 25,041mm = – 0,041mm Độ dôi nhỏ nhất PÜM= GoB– GuW= 25,021mm – 25,028mm = – 0,007mm ■ Hệ thống lắp ghép trục cơ bản A Trong hệ thống lắp ghép trục cơ bản các kích thước + trục nhận được sai lệch cơ bản h. Sai lệch cơ bản cho lỗ B C D EF G H JS Đường không 0 Kích thước Trục cơ bản này được phân bổ với các lỗ có những sai – lệch cơ bản khác nhau để đạt được loại lắp ghép như mong muốn (Hình 1). danh nghĩaTrục h J K M N P R S T UV X Y Z ZAZB ZC Phạm vi các loại lắp ghép Lắp ghép lỏng: h / A.....H Lắp ghép lỏng Lắp ghép trung gian Lắp ghép chặt Lắp ghép trung gian: h / J.....N hoặc P Lắp ghép chặt: h / N hoặc P... Z Hệ thống lắp ghép trục cơ bản được sử dụng chủ yếu ở những nơi mà trục dài có đường kính không thay đổi. Đây là một phần trong trường hợp các thiết bị nâng, máy dệt Hình 1: Hệ thống lắp ghép trục cơ bản và máy nông nghiệp. S7 ø40h6 ø40h6 F8 ø40h6 F8 ø40h6 M7 Thí dụ: Trong một bộ truyền động, đĩa được ép vào trục. Trục tự quay trong hai ổ trượt và mang theo ở giữa một bánh răng (Hình 2). a) Hãy tìm từ bảng dung sai theo tiêu chuẩn ISO, độ lệch của bốn bậc dung sai. b) Mô tả ba loại lắp ghép với các miền dung sai bằng đồ họa. c) Hãy tính độ hở lớn nhất và nhỏ nhất cũng như độ dôi lớn nhất và nhỏ nhất rồi ghi kết quả vào sơ đồ. Lời giải: Mô tả bằng đồ thị trong Hình 3. ■ Hệ thống lắp ghép hỗn hợp Hình 2: Lắp ghép trong hệ thống trục cơ bản +80 +64 +60 +40 Trong tất cả những nhà máy các bộ phận và các chi tiết +20 tiêu chuẩn của nhà sản xuất khác được sử dụng chung với Độ lệch 0 sản phẩm riêng. Các bộ phận này có các miền dung sai — 20 hoàn toàn khác nhau. Điều này khiến cho các hệ thống — 40 lắp ghép lỗ và trục cơ bản không thể giữ được triệt để. — 60 40F8 +25 040h6 —16 40h640h60—16 —25 40M7 40S7 0 —16 —34 —59 Thí dụ: Một nhà máy sản xuất theo hệ thống lỗ cơ bản, sử dụng then với bậc dung sai h6. Lắp ghép trung gian như mong muốn đòi hỏi cho rãnh then bậc dung sai P9. Nhưng nhóm lắp ghép Lắp ghép lỏng Lắp ghép trung gian Lắp ghép chặt h6 /P9 lại thuộc về hệ thống trục cơ bản. Hình 3: Vị trí của miền dung sai (Trục cơ bản) 46 ■ Lựa chọn lắp ghép Lựa chọn lắp ghép Bảng 1: Lựa chọn lắp ghép (thí dụ) Mỗi bậc dung sai trục đều có thể kết hợp được với bất kỳ bậc dung sai lỗ nào. Qua đó sẽ phát sinh rất nhiều khả năng với nhiều đường kính danh nghĩa có sẵn, điều mà dụng cụ, thiết bị đo và dưỡng kiểm phải được chuẩn bị sẵn sàng. Sự đa dạng này là không cần thiết và không thể chấp nhận được về mặt kinh tế. Để lựa chọn, người ta chuẩn bị sẵn hai dãy ưu tiên được chuẩn hóa cho các lắp ghép, trong đó dãy 1 được ưu tiên hơn dãy 2. Bảng 1 chỉ để ý lắp ghép theo nhóm 1. Các đề nghị khác về lắp ghép có thể lấy từ sách. Ôn tập và đào sâu 1. Vị trí của miền dung sai đối với đường không được qui định như thế nào trong dung sai tiêu chuẩn ISO? Lựa chọn Tính chất Lắp ghép lỏng H8/f7 Độ hở nhỏ. Các chi tiết có thể trượt dễ dàng H8/h9 Hầu như không có độ hở. Các bộ phận vẫn còn có thể đẩy trượt đi bằng tay được. H6/h6 Độ hở rất nhỏ. Các bộ phận không thể đẩy trượt đi bằng tay được nữa. Lắp ghép trung gian H7/n6 Đúng ra có độ dôi hơn là độ hở. Cần sử dụng lực nhỏ để lắp ráp. Lắp ghép chặt H7/r6 Độ dôi nhỏ. Các chi tiết được lắp ráp với lực vừa phải. H7/u8 Độ dôi lớn. Lắp ráp chỉ có thể thực hiện được qua phương pháp kéo căng ra hoặc co lại. 2. Trong một bản vẽ với các kích thước không có ghi dung sai người ta cho chỉ dẫn tham chiếu: ISO 2768-f. Kích thước danh nghĩa 25 được phép có kích thước giới hạn nào? DIN 509-E0,6x0,3 15 10 3xM4 8 ø4,5H134,4 3. Độ lớn của dung sai tùy thuộc vào cái gì? ø34+0,2 ø42M7 4. Người ta phân biệt các loại lắp ghép nào? 5. Qua đâu người ta phân biệt được “lỗ cơ bản“ và “trục cơ bản“ ở hệ thống dung sai lắp ghép? 1x450 1x450 ø 62H11 ø62d9 ø34 ø8H13 6 1x450 6. Lắp ghép trong bản vẽ tổng hợp được ghi là Ø40H7/m6. Hãy tạo một bảng độ sai lệch bằng cách sử dụng sách bảng và tính độ hở lớn nhất và độ dôi lớn nhất. 7. Hãy xác định cho con lăn với nắp đậy (Hình 2x450 8+0,1 40—0,05 56 2x450 ISO 2768— m 1) các độ lớn sau đây: • Kích thước lớn nhất và nhỏ nhất cũng như dung sai cho sáu kích thước tự chọn • Độ hở lớn nhất và nhỏ nhất cho lắp ghép của nắp đậy và con lăn. • Độ hở lớn nhất và độ dôi lớn nhất giữa vòng ngoài của ổ bi được ráp với lỗ khoan 42M7 của con lăn. Kích thước ngoài của ổ lăn với dung sai là 42-0,011. Hình 1: Con lăn với nắp đậy ø63f7 ø34H7 H7 ø22r6 30+0,01 ø12h6 8. Trong máy bơm bánh răng (Hình 2), một số các dung sai và lắp ghép quan trọng cho chức năng và việc lắp ráp được ghi. Hãy tính dung sai, kích thước giới hạn của dung sai cũng như độ hở lớn và nhỏ nhất hoặc độ dôi lớn và nhỏ nhất cho: • Ø18G7 (Ổ trượt) / h6 (trục) • Ø22H7 (Nắp đậy) / r6 (ổ trượt) • 24 + 0,01 (Tấm) / 24 – 0,01(Bánh răng) ø15j6 10,1+0,1 24+0,01 G7 ø18h6 • Ø12h8 (trục) / Ø12H7 (Bánh đai) Hình 2: Bơm bánh răng 47 Kiểm tra hình dạng và vị trí 1.6 Kiểm tra hình dạng và vị trí “Hình dáng lý tưởng” của các bộ phận được nhà thiết kế định rõ trong bản vẽ sao cho có thể đạt được các yêu cầu về chức năng. Những “hình dáng thực sự” của phôi lại khác biệt với hình dáng lý Ắc pittông tưởng của bản vẽ vì những ảnh hưởng khi chế tạo (Hình 1). Nguyên nhân cho những sai lệch về hình dạng và vị trí của phôi: • Sai lệch kích thước gây ra bởi sự điều chỉnh dụng cụ, ăn mòn, lực cắt hoặc nhiệt khi gia công. • Sai lệch hình dạng, chẳng hạn như độ tròn hoặc độ phẳng, có thể phát sinh từ lực kẹp, lực cắt, dao động hoặc ứng suất riêng trong phôi. • Sai lệch vị trí, như sự song song của các trục hoặc các bề mặt có thể phát sinh thông qua Thanh truyền Trục khuỷu Hình 1: Sai lệch hình dạng và vị trí của một truyền động trục khuỷu (vẽ phóng đại) Bản vẽ Xylanh dạng côn Trục bị bẻ cong ø3 0 – 0,2 ø29,8 tác động của lực đẩy khi gia công, lực kẹp hoặc ø29,8 ø30 vị trí sai lệch của máy. Độ lệch của các kích thước, hình dạng tròn và trục ở truyền động trục khuỷu (Hình 1) có tính chất quyết định cho độ hở ổ trục và phần chịu lực của Hình 2: Sai lệch hình dạng của xylanh trong khoảng dung sai kích thước các bề mặt tiếp xúc. Khả năng lắp ghép của các bộ phận chịu ảnh hưởng của sai lệch kích thước và hình dạng nhiều hơn là của chất lượng bề mặt tiếp xúc. Tổng số của tất cả các độ lệch trên xác định liệu chức năng của các bộ phận có được bảo đảm hay không. Sự cho phép có dung sai của kích thước và hình dạng ø32 h6 0,005 ø32 h6 Dung sai kích thước Dung sai độ tròn cho phép tuy nhiên chỉ một dung sai độ tròn là có ý nghĩa. 1.6.1 Dung sai hình dạng và vị trí ■ Độ lớn của dung sai hình dạng và vị trí Nếu các dung sai hình dạng và vị trí không được nêu ra trong bản vẽ, tất cả các sai lệch phải nằm trong dung sai kích thước (Hình 2). Khi sai lệch hình dạng và vị trí là điều quan trọng đối với chức Hình 3: Dung sai kích thước và độ tròn Chữ cái chuẩn Mũi tên chuẩn Chữ cái chuẩn A (khi cần thiết) Tam giác chuẩn 0,02 A Bộ phận chuẩn Trị số dung sai bằng mm Chi tiết có dung sai Biểu tượng dung sai năng của các bộ phận, mặc dù không được nêu ra trong bản vẽ, chúng không nên vượt quá một nửa dung sai kích thước (Hình 3). Trong khi đo nếu không lưu ý đến các thông tin bản vẽ về "chi tiết chuẩn" và "chi tiết có dung sai" (Hình 4), thì sự đo đạc này không được chấp nhận, thí dụ trên thiết bị đo hình dạng, một trục được kẹp ở phần xylanh có Chuẩn trên trục hay mặt phẳng giữa A B A 0,1A-B 0,08 A Chuẩn trên đường thẳng hay bề mặt 0,02 0,01 dung sai để đo độ đảo tại cổ trục. Hình 4: Chỉ dẫn dung sai trong bản vẽ 48 ■ Các loại dung sai Tùy theo loại dung sai người ta phân biệt dung sai vị trí với các nhóm dung sai hướng, dung sai chỗ và dung sai chạy, dung sai hình dạng với các nhóm dung sai độ phẳng, dung sai độ tròn và dung sai tiết diện (Bảng 1). Nói chung chữ t thường được sử dụng là ký kiệu ngắn cho dung sai và chữ f cho độ sai lệch tương ứng (Bảng 1). Toàn bộ 14 dung sai riêng lẻ và sai lệch của chúng được thể hiện qua các chỉ số, thí dụ như tK và fK cho độ tròn (dạng vòng tròn). ■ Tất cả dung sai vị trí là dung sai chuẩn vì vị trí của các chi tiết có dung sai luôn dựa trên chi tiết chuẩn hoặc trục chuẩn. Dung sai hướng có tính chất quyết định cho chức năng của máy, ví dụ độ song song của rãnh trượt hoặc độ vuông góc của trục chính máy phay với bàn máy. Dung sai nghiêng có liên quan đến dung sai góc. Một lỗ khoan có dung sai như trong Bảng 1, nghiêng 600 với bề mặt chuẩn A, phải nằm giữa hai mặt phẳng song song với khoảng cách 0,1mm. Dung sai chỗ giới hạn, ví dụ như độ lệch của lỗ với vị trí chính xác. Bởi vì khu vực dung sai có dạng tròn tại điểm và có dạng ống tại đồng trục, cho nên một ký hiệu đường kính được đặt trước trị số dung sai. Dung sai đồng trục giới hạn độ lệch trục của xylanh khảo sát với trục của xylanh chuẩn. Thí dụ điển hình cho dung sai đối xứng là vị trí của rãnh và lỗ nằm đối xứng với mặt phẳng ở giữa. Tất cả dung sai chạy đều có một trục làm chuẩn. Lúc đo phôi quay chung quanh trục này trong khi độ đồng tâm hoặc dung sai mặt đầu được đo. ■ Dung sai hình dạng giới hạn hình dạng của từng bộ phận riêng lẻ của một vật thể, chẳng hạn như một xylanh hoặc một bề mặt phẳng (Bảng 1). Dung sai hình dạng phẳng giới hạn các độ lệch từ các cạnh thẳng, đường bao ngoài của xylanh hoặc của các bề mặt phẳng. Dung sai dạng tròn được dựa Các loại dung sai Bảng 1: Các loại dung sai Nhóm Biểu tượng Tên gọi Chỉ dẫn trong bản vẽ Ký hiệuDung sai Dung sai hướng Độ song song 0,01 0,01 0,01 tP Độ vuông góc 0,05 A 0,05 A A 0,05 A A A tR Độ nghiêng 0,1 A 0,1 A 0,1 A A 600 A A 600 600 tN Dung sai chỗ Điểm 50 ø0,05 50 ø0,05 50 ø0,05 100 100 100 tPS Đồng trục Đồng tâm A ø0,03 A A ø0,03 A A ø0,03 A tKO Đối xứng 0,08 A 0,08 A 0,08 A A A tS Dung sai chạy (Dung sai vận hành) Độ đảo theo đường tròn hướng kính Độ đảo Độ đảo mặt đầu A 0,1A-B 0,1A-B 0,1A-B A B A B A B 0,1A-B tL Độ đảo hướng kính tổng Độ đảo Độ đảo mặt đầu 0,1A-B 0,1A-B A B A B A B ø0,03 tLG Dung sai dạng phẳng Độ thẳng ø0,03ø0,03 tG Độ phẳng 0,05 0,05 0,05 0,02 tE Dung sai dạng tròn Độ tròn (dạng tròn) 0,02 0,02 0,05 tK Độ trụ (Dạng trụ) 0,05 0,05 tZ Dung Đường có prôfin bất kỳ 0,08 0,08 0,08 0,2 tLP Loại Sai lệch fP fR fN fPS Dung sai vị trí fKO fS fL fLG fG Dung sai hình dạng fE fK fZ trên hình trụ và hình côn với các khu vực dung sai dạng vòng. ■ Dung sai prôfin giới hạn hình dạng của các bề mặt hoặc các đường biên tiết diện, thí dụ như mặt cắt, của một cánh máy bay. Với dung sai mặt cắt các dung sai hình dạng của toàn bộ một cánh máy bay hoặc mui xe ôtô được giới hạn. Dung sai prôfin sai prôfin Mặt có prôfin bất kỳ œ0,2 œ0,2 œ fLP tFP fFP 49 Kiểm tra hình dạng và vị trí 1.6.2 Kiểm tra các mặt phẳng và góc Dung sai để kiểm tra được xác định trong bản vẽ kỹ thuật thông qua các loại dung sai cũng như vị trí và độ lớn của phạm vi dung sai (Bảng 1). Bảng 1: Dung sai của đường thẳng, mặt phẳng và góc Ký hiệu và tính chất dung sai Khu vực dung sai Chỉ dẫn trong bản vẽ Độ thẳng øtG øtG ø0,03 ø0,03 Độ phẳng tE tE 0,05 0,05 Độ song song tP tP 0,01 0,01 Độ vuông góc tR tR 0,05 A A0,05 A A Thí dụ ứng dụng Giải thích Dung sai hình dạng phẳngTrục của phần hình trụ bulông phải nằm trong xylanh với đường kính tG= 0,03 mm Bề mặt khảo sát (có dung sai) phải nằm giữa hai mặt phẳng song song với khoảng cách tE = 0,05 mm Bề mặt khảo sát phải nằm giữa hai mặt phẳng song song với mặt phẳng chuẩn có khoảng cách tP = 0,01 mm Dung sai hướng Độ nghiêng 600 600 0,1 A Trục khảo sát phải nằm giữa hai mặt phẳng song song, thẳng góc với mặt phẳng chuẩn A và hướng mũi tên với khoảng cách tR = 0,05 mm Trục của lỗ khoan phải nằm giữa hai mặt phẳng, nghiêng với mặt phẳng chuẩn A một góc 600 và tN A600 0,1 A song song với nhau với khoảng cách tN A600 tN = 0,01mm ■ Đo độ dung sai hình dạng theo điều kiện tối thiểu Mặt phẳng hoặc đường thẳng phải giới hạn chi tiết có dung sai sao cho khoảng cách của chúng tối thiểu. Khoảng cách này là độ lệch hình dạng (Hình 1 và Hình 2). Độ thẳng được giới hạn bởi hai đường thẳng song song. Các điều kiện tối thiểu được đáp ứng nếu đạt được khoảng cách nhỏ nhất giữa hai đường. Để đo độ song song, mặt phẳng kiểm tra nào của chi tiết phẳng hơn sẽ được chọn làm mặt phẳng chuẩn. Vì chính mặt phẳng này cũng có sai lệch, nên nó phải được điều chỉnh lại, thí dụ với các chốt kiểm Không đạt yêu cầu tối thiểu Hình 1: Đo độ thẳng Không đạt yêu cầu tối thiểu G f fP Đạt yêu cầu tối thiểu Đạt yêu cầu tối thiểu G f fP tra trên tấm đo theo điều kiện tối thiểu. Độ lệch song song fP là khoảng cách đo được từ hai mặt phẳng song song chứa mặt phẳng có dung sai. Tấm đoPhôi điều chỉnh đúng Hình 2: Đo độ song song Tấm đo là mặt phẳng chuẩn 50 Kiểm tra hình dạng và vị trí ■ Kiểm tra độ thẳng và độ phẳng Trong phân xưởng lưỡi dao thẳng nhọn (thước tóc) được sử dụng để kiểm tra độ thẳng và độ phẳng (Hình 1). Độ vênh (độ không phẳng) từ 2 µm trở lên có thể nhìn thấy ở khe ánh sáng. Độ phẳng cũng chỉ có thể kiểm chứng gần đúng ở các lần đo lặp lại bằng lưỡi dao mẫu vì độ thẳng Độ thẳng (Độ phẳng) Độ thẳng của xy lanh luôn luôn chỉ có thể được kiểm tra ở một khu vực bề mặt phẳng. Việc kiểm tra độ thẳng của xylanh được thực hiện với lưỡi dao thẳng ít nhất hai lần ở chu vi cách nhau 900. Khi so sánh độ phẳng với tấm đo làm một mặt phẳng tiêu chuẩn, các chi tiết với bề mặt để kiểm tra được đặt trên tấm đo và người ta tìm kiếm độ lệch phẳng lớn nhất với một đầu đo (Hình 2). Lồi Lõm Hình 1: Kiểm tra độ thẳng và kiểm tra độ phẳng Độ phẳng của mặt phẳng đo ở căn mẫu hoặc ở thước panme có thể được kiểm tra bằng kính phẳng với độ chính xác cao (Hình 3). Phương pháp kiểm tra dựa trên sự giao thoa của sóng ánh sáng. Có thể nhìn thấy và đo được độ sai lệch phẳng qua đường cong và số lượng của các vân giao thoa. Từ một vân giao thoa đến vân tiếp theo, khoảng cách của mặt phẳng đo đến tấm đo đã thay đổi khoảng 0,3 µm. ■ Đo độ song song Độ song song có thể được kiểm tra trên một tấm đo với Mặt phẳng chuẩn Đầu đo Hình 2: Kiểm tra độ phẳng Tấm kính phẳng (khối phẳng Bề mặt kiểm tra Tầm đo chuẩn một đồng hồ đo chính xác (Hình 4). Chi tiết được chỉnh ngay ngắn với bề mặt có độ phẳng cao nhất trên tấm đo xem như là một mặt chuẩn. Để tìm độ lệch tối đa của mặt phẳng khảo sát, các điểm đo được phân bố đều trên bề mặt. Độ lệch song song là sự khác biệt giữa trị số hiển thị cao nhất và thấp nhất. Kiểm tra độ thẳng, độ phẳng và độ song song với nhiều điểm đo thì rất tốn kém. Do đó việc giới hạn vào một số điểm đo được phân bố đồng đều trên đối tượng đo sẽ là điều hữu ích. Sai lệch đo lớn nhất được so sánh với trị số dung sai quy định trong bản vẽ. ■ Kiểm tra hướng và độ nghiêng Thước đo độ phẳng với bọt nước (nivô nước) được sử dụng để kiểm tra hoặc điều chỉnh của các bề mặt phẳng và mặt trụ ở vị trí nằm ngang (Hình 5) là thiết bị nhất thiết phải cần lúc đặt máy. Độ sai lệch góc nhỏ nhất có thể xem được là 0,01 mm/m. quang học) Vân giao thoa Hình 3: Kiểm tra độ phẳng Đồng hồ đo hay đồng hồ đo chính xác Chi tiết Tấm kiểm tra Hình 4: Kiểm tra độ song song Thiết bị đo độ nghiêng điện tử đặc biệt phù hợp cho các phép đo chính xác của các độ nghiêng nhỏ. Nó có kiểu nằm ngang với mặt đo hoặc là kiểu góc nghiêng với mặt đo ngang và mặt đo thẳng đứng (Hình 5). Với thiết bị đo độ nghiêng điện tử này người ta có thể đo được sai lệch phẳng ở tấm kiểm tra và máy móc cũng như sai lệch từ độ song song và độ thẳng góc. Độ nghiêng nhỏ nhất là 0,001 Thước đo độ phẳng Bọt nước Thiết bị đo độ nghiêng điện tử (kiểu góc) mm/m và phạm vi đo lớn nhất là ± 5 mm/m. Hình 5: Thước đo độ phẳng và thiết bị đo độ nghiêng 51 ■ Kiểm tra góc Kiểm tra hình dạng và vị trí Trong kiểm tra góc, vị trí của các cạnh hoặc bề mặt được kiểm tra. Thước đo góc đa năng có thang đo chính với bốn lần 900 và du xích (thước chạy, vecniê), thước này phân giải thêm 5 phút của góc (Hình 1). Trong khi đọc người ta đếm số độ của góc trước hết dựa trên thang đo chính từ 00 đến gạch không của thước chạy và sau đó đọc số phút ở thước chạy theo cùng hướng (Hình 2). Góc đo được không phải lúc nào cũng tương ứng với góc được hiển thị ở thước đo góc đa năng với thước chạy, ở góc tù kết quả có được từ 1800 trừ đi góc được hiển thị. Thước đo góc đa năng kỹ thuật số làm việc với màn hình hiển thị số đọc dễ dàng hơn và chính xác hơn so với thước đo góc có du xích (Hình 3). Ta có thể chọn để hiển thị độ, phút hoặc độ thập phân. Trị số của bước tăng là 1 phút của độ cung hay 0,010. Trong các phép Hình 1: Thước đo góc vạn năng b 20 30 40 50 60 70 80 Hiển thị của thước chạy từ 0° 6 0 45 30 15 0 15 30 45 6 0 a a=b= 54°35’ b từ0° 80 70 60 50 40 30 20 6 0 45 30 15 0 15 30 45 6 0 đo so sánh độ lệch có thể được hiển thị bằng cách điều chỉnh về không ở bất kỳ vị trí góc nào. Quy tắc làm việc cho sự kiểm tra đo góc • Các cạnh đo phải vuông góc với các mặt phẳng kiểm tra. • Giữa các mặt phẳng đo và mặt phẳng kiểm tra a= 180°–b= 180°– 60°55’ a a= 119°5’ Hình 2: Hiển thị góc Đầu ra dữ liệu Điều chỉnh chính xác không còn khe hở ánh sáng có thể nhận ra được nữa. • Nếu muốn kiểm tra góc ở nhiều nơi, người ta phải nhấc các thiết bị kiểm tra lên và để xuống chỗ mới, vì khi di chuyển trên bề mặt kiểm tra sẽ gây ra tình trạng ăn mòn. ■ Thiết bị đo góc điều chỉnh được Thước sin (Hình 4) là thiết bị đo góc quan trọng nhất có thể điều chỉnh được. Với thiết bị này, bất kỳ góc nào giữa 00 và 600 đều có thể điều chỉnh hoặc kiểm tra được. Nó bao gồm một thước kẻ và hai trục lăn (Căn mẫu đo hình trụ) được nối chắc với thước kẻ. Khoảng cách của các con lăn là 100 mm hoặc 200 mm. Với thước sin vẫn còn có thể điều chỉnh được sự khác biệt góc từ 3’’ đến 10’’. Thước kẻ đo Điều chỉnh về không Vít chặn Phạm vi đo Hình 3: Thước đo góc vạn năng với hiển thị số Đồng hồ đo chính xác Chi tiết a Căn mẫu Thí dụ: L = 100 mm, α = 12010’ 3’’ L a E Thước kẻ a Lời giải: E = L. sin α = 100 mm × 0,21077 E = 21,077 mm Kết hợp các căn mẫu: 1,007 mm + 1,07 mm + 9 mm + 10 mm E = L · sin a Hình 4: Thước sin 52 Kiểm tra hình dạng và vị trí 1.6.3 Kiểm tra độ đồng tâm, độ đồng trục và độ đảo Vì số lượng lớn của trục truyền động bánh răng, ổ lăn và bạc lót, việc kiểm tra độ đồng tâm được áp dụng rất phổ biến trong sản xuất. Trong hoàn cảnh lệ thuộc vào dung sai, khả năng sử dụng một phương pháp kiểm tra phù hợp với chức năng vì thế đặc biệt quan trọng cho các cấu kiện này (Bảng 1). Sai lệch độ tròn có thể xảy ra vì dao động máy hay bánh mài không tròn. Hình dày đều gây ra bởi các lực kẹp trong mâm cặp ba chấu (Hình 1). Sai lệch độ trụ có thể được xem như là sự kết hợp của các sai lệch thẳng, tròn và song song. Sai lệch độ đồng trục và độ đảo hướng tâm là sự sai biệt dựa vào trục chuẩn. Trục của chi tiết có dung sai được kiểm tra sẽ xoay quanh trục chuẩn này khi đo. Bảng 1: Dung sai dạng tròn, dung sai chỗ và dung sai chạy Ký hiệu và tính chất Vùng dung sai dung sai Chỉ dẫn trong bản vẽ Độ tròn (dạng vòng tròn) tK tZ 0,02 Độ trụ (dạng trụ) 0,05 Độ đồng trục Độ đồng tâm øtKO A ø0,03 A Thí dụ ứng dụng Giải thích Dung sai dạng trònĐường chu vi của mỗi một tiết diện phải nằm trong hình xuyến (hình vành khăn) với bề dày tK= 0,02 mm Bề mặt có dung sai phải nằm giữa hai xylanh đồng trục với bề dày tZ= 0,05 mm Dung sai chỗTrục của phần có dung sai của trục khảo sát phải nằm trong xylanh có đường kính tKO= 0,03 mm. Trục của xylanh này phải thẳng hàng với trục của chi tiết chuẩn Dung sai chạyĐộ đảoKhi quay quanh trục chuẩn AB, độ đảo t L ■ Kiểm tra độ tròn 0,1 A-B A B trong mỗi một mặt phẳng đo thẳng góc không được vượt quá tL= 0,1 mm Phép đo hai điểm, thí dụ như với panme hay đồng hồ đo thẳng góc với bề mặt đo, chỉ xác định được sai lệch độ tròn là sự khác biệt về đường kính. Vì ở phép đo hai điểm của hình dày đều kết quả luôn luôn giữ nguyên, người ta chỉ đo được độ lệch tròn bằng phép đo ba điểm với hai điểm tựa trong khối V (Hình 1). Độ lệch tròn có thể đo chính xác hơn bằng thiết bị đo hình dạng (Hình 1, trang 55). Trong sai lệch dạng bầu dục (số cung n = 2) và tấm đo phẳng (góc α = 1800) thì sự khác biệt hiển thị giữa đường kính lớn và nhỏ bằng hai lần độ lệch tròn (Bảng 1, trang 54). Độ lệch tròn fK như vậy bằng hiệu số giữa hiển thị tối đa và tối thiểu chia cho trị số hiệu chỉnh k. Độ lệch tròn fK = Amax − Amin Không xác định được với phương pháp đo 2 điểm fK Đo ba điểm 3·fK A= k Hình 1: Xác định độ lệch tròn của hình dày đều 53 Kiểm tra hình dạng và vị trí Phép đo ba điểm với khối V và máy ghi trị số Bảng 1: Trị số hiệu chỉnh k để đo độ tròn đo như đồng hồ đo chính xác, cho thấy một Góc α của k theo số cung n 2 3 5 - 3 - 1 2 2 1,4 1,4 2,2 1,6 1 2 thay đổi hiển thị ΔA, phụ thuộc vào góc α của khối chữ V và số cung n của sai lệch độ tròn (Bảng 1). Số cung của hình dày đều có thể được xác định bằng cách đếm các trị số tối đa hay tối thiểu trong một vòng quay của phôi trong khối V. Thí dụ: Ở một hình bầu dục được đo trong khối V với góc α = 900, sự thay đổi hiển thị của sai lệch độ tròn tương ứng với trị số hiệu chỉnh k = 1. Trong khối V như trên với số cung là 3 hoặc 5 của hình dày đều, sự thay đổi hiển thị đo lớn gấp hai lần sai lệch độ tròn. Điều này tương ứng với trị số hiệu chỉnh k = 2. Vì thực tế không có hình dày đều lý tưởng, nên trong phép đo hai và ba điểm các sai lệch độ tròn lớn hơn trị số đo bằng thiết khối V Ghi chú 600 Hình bầu dục và hình dày đều với 5 cung không xác định được 900 Hình dày đều với số cung bằng 3 và 5 có thể xác định rõ 1080 Trị số hiệu chỉnh k giống nhau với số cung n = 2 và 3 1200 - 1800 2 - - Đo 2 điểm 0,1 B-C bị đo hình dạng. ■ Đo độ đảo C B Độ đảo Mặt phẳng Ở một trường hợp đo độ đảo đơn giản, người ta có thể giữ chi tiết giữa 2 ụ chống tâm (Hình 1). Để đo một trục truyền động phù hợp với chức năng hơn, người ta đặt cổ trục trong rãnh của khối V. Sai lệch độ đảo hình thành do lệch trục (không ø0,02 C C đo kiểm tra Độ đồng trục đồng trục) hay qua sai lệch độ tròn (Hình 2). Sai lệch độ đảo fL là chênh lệch giữa số hiển thị lớn nhất Amax và nhỏ nhất Amin trong khi quay đủ một vòng. Hình 1: Dung sai và kiểm tra độ đảo và độ đồng trục Trục chuẩn 0,2 0,2 Độ đảo fL = Amax – Amin 0,4 KO= ■ Đo độ đồng tâm Sai lệch 0,1 Sai lệch 0,1 Sai lệch vị trí Sai lệch độ đồng trục có thể xảy ra trong trục Xylanh có vị trí hình dạng và hình dạng quay hoặc trục đỡ của lỗ khoan. Phôi tiện với dung sai a b c xylanh chuẩn của nó (C trong hình 1) được chỉnh thẳng hàng với trục của bàn quay. Để biết được sai lệch trục lớn nhất, người ta phải thực hiện đo sai lệch độ tròn ít nhất trong ba mặt phẳng. Các sai lệch độ đồng trục fKO (sai lệch trục) được xác Độ lệch tròn Độ lệch trục Độ đảo K = 0 KO = 0,2 mm L = 0,4mm K = 0,1 mm KO = 0 L = 0,1 mm K = 0,1mm KO = 0,2mm L = 0,4 mm định từ số đọc lớn nhất và nhỏ nhất. a: Sai lệch độ đồng tâm fKO = (Amax −Amin) /2 c: Vì dạng ống của vùng dung sai nên sai lệch tối đa cho phép của trục tương ứng với một nửa Khi sai lệch độ tròn không đáng kể thì sai lệch độ đảo fL lớn gấp đôi đoạn lệch trục, có nghĩa là như sai lệch độ đồng trục fKO. Sai lệch độ đồng trục luôn luôn đi kèm theo một sai lệch độ tròn. Phần nhiều qua đó sai lệch độ đảo không lớn hơn. sai lệch độ đồng trục tKO. Hình 2: Những mối quan hệ giữa độ tròn, độ đảo và độ đồng trục 54 Kiểm tra hình dạng và vị trí ■ Kiểm tra hình dạng với thiết bị đo hình dạng Hệ thống thăm dò cảm ứng từ và trước hết là độ quay chính xác của trục đo độ tròn (trục của bàn quay) cho phép xác định các đặc điểm của hình dạng và vị trí với độ bất định nhỏ hơn 0,1 µm (Hình 1 và Bảng 1). • Các đặc điểm hình dạng có thể đo là độ tròn, độ trụ, độ phẳng và độ côn. • Các đặc điểm vị trí có thể đo là độ đảo, độ đồng trục và độ vuông góc. Để đo chi tiết được lắp vào mâm cặp, việc chỉnh thẳng hàng xylanh có dung sai hoặc trục chuẩn (thẳng hàng với trục đo độ tròn) được thực hiện thông qua một bàn định tâm và quay nghiêng hoặc Trục điều chỉnh hay trục đo Chi tiết Bàn định tâm và quay nghiêng Hình 1: Thiết bị đo hình dạng Thiết bị đánh giá số liệu đo bằng động cơ hay bằng tay với vít điều chỉnh (Hình 1). Trước tiên bàn phải được chỉnh nghiêng và sau đó định tâm. Độ chính xác của phép đo được cải thiện đáng kể, nếu các xylanh khảo sát hoặc các trục chuẩn trước khi đo được điều chỉnh cẩn thận Bảng 1: Đo đặc điểm của hình dạng và vị trí Hệ thống dò fK trong phạm vi micrômét (µm). ■ Đo độ tròn Trong chuyển động tròn, đầu đo thăm dò đến 3600 điểm. Đồng thời dạng tròn hình thành trên màn hình. Phương pháp đánh giá: Để xác định độ lệch dạng tròn có thể lựa chọn nhiều cách đánh giá khác nhau (Hình 2). Cách đánh giá tiêu chuẩn là phương pháp vòng tròn tham khảo LSC (LSC = Least Square Circle). Vòng tham khảo có lưu ý tới tất cả các điểm prôfin đo được. Do đó, sự ảnh hưởng của các cực điểm prôfin thấp. Phương pháp LSC đánh giá độ tròn của các prôfin nhanh chóng và đáng tin cậy. Sai lệch độ tròn fK là khoảng cách của hai vòng tròn đồng tâm bọc quanh prôfin (Bảng 1 và Hình 2). Từ nhiều prôfin máy tính đánh giá có thể tính độ trụ và độ đồng trục (Bảng 1). Tất cả các phương pháp đánh giá khả thi từ máy tính như LSC, MIC, MCC và MZC cùng phát xuất từ một prôfin tròn (Hình 2). Trong khi máy tính ở phương Độ tròn Độ trụ Độ đảo Độ đồng tâm Xylanh có dung sai Xylanh có dung sai Mặt phẳng đo Xylanh có dung sai Trục chuẩn Trục chuẩn Xylanh có dung sai Trục chuẩn fZ fL fKO pháp LSC tạo thành vòng tròn bao (vòng tròn lớn nhất) và vòng tròn lõi (vòng tròn nhỏ nhất) đồng tâm với vòng tròn tham khảo (vòng tròn thực) thì tại phương pháp MIC nó (máy tính) tạo ra vòng tròn lõi (vòng tròn nhỏ nhất) và tại phương pháp MCC vòng tròn đồng tâm với vòng tròn bao (vòng tròn lớn nhất). Tùy thuộc vào phương pháp đánh giá mà các độ lệch tròn và vị trí của tâm prôfin sẽ khác Vòng tham khảo Vòng lõi Vòng bao fK LSC MIC MCC MZC fKmin nhau trong phạm vi micrômét (µm). Hình 2: Các phương pháp đánh giá của kiểm tra độ tròn 55 Kiểm tra hình dạng và vị trí ■ Kiểm tra vận hành trên thiết bị đo hình dạng Đo độ đảo Ở xylanh chuẩn được chỉnh hướng có thể đo hai hoặc nhiều prôfin tròn để xác định các tâm điểm Tiết diện độ tròn Đường thẳng trung bình theo phương pháp đánh giá LSC. Một đường trung bình thông qua các tâm này làm thành trục chuẩn cho phép đo độ đảo ở xylanh có dung sai (Hình 1 và hình 2). Khi đo chi tiết được xoay quanh trục chuẩn. Khi đo ở các mặt phẳng đo khác nhau, độ Hình 1: Đường thẳng trung bình qua 3 tâm điểm Dung sai độ đảo Chỉnh hướng trục chuẩn Đo độ đảo đảo lớn nhất fL = Amax - Amin sẽ được so sánh với trị B số dung sai tL. A Đầu đo phải thẳng góc với bề mặt khi đo độ đảo và độ phẳng. Khi kiểm tra độ lệch vị trí, bộ phận chuẩn vì thế luôn luôn được điều chỉnh chứ không phải các bộ phận có dung sai trong phép đo hình dạng. Điều này phân biệt đo độ đảo với đo độ tròn. A 0,1 A-B 0,03 A Đường trung bình làm trục chuẩn Mặt phẳng đo Mặt phẳng đo Tương tự như độ đảo, độ đảo tổng được thực hiện ở trên nhiều mặt phẳng đo khác nhau hay là đầu đo di chuyển dọc trục trên toàn bộ chiều dài của xylanh có dung sai (Hình 3). Tổng số sai lệch độ đảo fLG là sự khác biệt giữa hiển thị lớn nhất và nhỏ nhất trong khu vực của những xylanh. Đo mặt đầu chủ yếu thực hiện tại bán kính lớn nhất, vì ở đây dự kiến sẽ có sai lệch độ phẳng lớn nhất (Hình 3). Hình 2: Đo độ đảo Độ đảo tổng Xylanh có dung sai Trục chuẩn fLG Để kiểm tra sự đồng trục, độ lệch trục được xử lý và đánh giá từ máy tính trong mỗi mặt cắt đo được tại xylanh có dung sai (Hình 4 và bảng 1, trang 55). Các độ lệch trục fKO không được lớn hơn phân nửa trị số dung sai tKO. Việc đo độ lệch trục mà không có thiết bị đo hình dạng chỉ có thể đạt được gần đúng. Do đó thông Trục chuẩn Độ đảo mặt đầu tổng fLG Bề mặt có dung sai Hình 3: Độ đảo tổng và độ đảo mặt đầu tổng Độ đồng tâm MẶT CẮT 1 thường sai lệch độ đảo được đo một cách đơn giản hơn và so sánh với dung sai độ đồng trục. Chỉ khi nào sai lệch độ đảo vượt quá độ đồng trục người ta mới phải lựa chọn một phương pháp đo chính xác khác. Nếu sai lệch độ tròn không lớn, thì sai lệch độ đồng trục fKO bằng khoảng một nửa sai lệch Trục chuẩn Trục có dung sai TP 50 W/U POL + Vị trí: 210,00 mm Tên gọi: Trục : 96,46 µm VƯỢT DUNG SAI! Độ lệch trục độ đảo fL. Hình 4: Biên bản đo độ đồng trục 56 Kiểm tra hình dạng và vị trí ■ Đo độ trụ với thiết bị đo hình dạng Trong việc kiểm tra dạng hình trụ với dụng cụ đo hình dạng người ta cũng có thể sử dụng các prôfin hình tròn được lưu trữ của chi tiết để phân tích dạng trụ. Thí dụ như từ các tâm điểm của năm prôfin dạng tròn, trục của hình trụ khảo sát được hình thành (Hình 1 và Bảng 1, trang 55). Với trục này, máy tính sẽ xác định hai vỏ xylanh đồng trục bao gồm tất cả các prôfin với khác biệt bán kính tối thiểu. Khác biệt về bán kính giữa hai vỏ xylanh là sai lệch độ trụ fZ. Nếu không có thiết bị đo hình dạng hoặc máy đo thì độ lệch trụ chẳng thể đo được chính xác một cách đầy đủ. Vì độ trụ được tổng hợp từ ba thành phần là độ lệch Độ trụ từ 5 vòng tròn ở Ø 50 tròn, độ lệch thẳng và độ lệch song song của những đường vỏ ngoài nằm đối mặt nhau nên thường được đo thay thế bằng các thành phần có thể đo nhanh. Thay vì độ trụ phần lớn người ta kiểm tra độ tròn và độ song song với đồng hồ đo chính xác thì cũng có được một kết quả kiểm tra tương đối chính xác. Những kiểm tra phức tạp cho độ trụ và đồng trục trước hết được thay thế bằng cách kiểm tra các thành phần của nó (Bảng 1). Chỉ khi việc “vượt quá dung sai” được xác định, các phương pháp đo chính xác hơn mới được lựa chọn. ■ Những thí dụ đo Hình 1: Trình bày prôfin bằng đồ họa cho việc đo độ trụ Bảng 1: Dung sai hình dạng và vị trí Ký hiệu Dung sai tổng hợp Cách thay thế các thành phần có thể kiểm tra được Độ phẳng Độ song song Độ trụ Độ đồng trục Độ đảo tổng Độ đảo mặt đầu tổng Kiểm tra một bề mặt phẳng (Hình 2): Sự chấp nhận nào thay thế được dung sai độ phẳng và mặt đầu và làm đơn giản đi việc đo lường? Lời giải: Với việc đo mặt đầu tổng, các mặt phẳng và độ phẳng của bề mặt đo được theo dõi rất dễ dàng. A A ø 0,01 0,03 Kiểm tra độ đồng trục (Hình 3): Chi tiết tiện được kẹp ở hai Dung sai đề nghị 0,1 A đầu để gia công cần được kiểm tra độ đồng trục. Hãy chọn một phương pháp kiểm tra đơn giản. Lời giải 1: Đặt trục với đường kính lớn trong khối V. Xylanh có dung sai được dò với đồng hồ đo chính xác. Thay vì đo độ đồng trục, việc đo độ đảo đơn giản hơn và đủ Hình 2: Dung sai cho phép của một mặt đầu ø0,01 C chính xác được thực hiện. Độ lệch đồng trục tương ø ø ứng với một nửa độ đảo. Lời giải 2: Giữ trục giữa các đầu chống tâm (nếu có thể) C Đo độ đồng trục với đầu dò cảm ứng trên xylanh chuẩn và xylanh có dung sai. Kết nối các nút ấn trong phép đo sự khác biệt: +A-B (Bảng 1). Hình 3: Chi tiết tiện 57 Kiểm tra hình dạng và vị trí Thí dụ đo: Đo độ đảo (Hình 1 và Hình 2) Độ đảo của một chi tiết có dung sai của một trục được kiểm tra so với trục chuẩn A-B. Hãy mô tả và đánh giá phương pháp kiểm tra khả thi trong phân xưởng. Giải pháp A: Lắp ghép trục giữa các mũi chống tâm. Sai lệch độ đảo fL là sự khác biệt giữa trị số hiển thị tối đa và tối thiểu trong một vòng quay. Nếu sự kiểm tra được thực hiện với đồng hồ đo hay đồng hồ đo chính xác ở nhiều mặt phẳng đo,thì sai lệch độ đảo lớn nhất phải so sánh với trị số dung sai cho phép. Phương pháp đo này cũng được áp dụng trong máy công cụ. Độ lệch khi đo sẽ xảy ra nếu các mũi chống tâm không thẳng hàng với nhau. Khi lắp ghép một trục giữa các mũi chống tâm thì trục chuẩn cho việc đo độ đảo thường trùng với trục quay trong quá trình sản xuất. Do đó trong phương pháp kiểm tra này, sai lệch độ đảo được thấy trước là nhỏ. Ngược lại ở một trục trong ổ lăn, trục chuẩn được hình thành qua các ổ lăn A và B, điều này lại cho ra một sai lệch độ đảo khác. Giải pháp B: Giữ trục trong khối V với khóa an toàn chống lại di chuyển dọc trục. Vì trong phương pháp kiểm tra này chuyển động quay được xác định tương tự như là trục truyền động trong ổ lăn thông qua các dạng hình trụ của chi tiết chuẩn A và B, cho nên kiểm tra này sẽ gần với chức năng hơn việc đo giữa hai mũi chống tâm. Sai lệch đo có thể hình thành qua độ lệch tròn ở các chi tiết chuẩn A và B tùy thuộc vào góc của khối V (Bảng 1, trang 54). 1.6.4 Kiểm tra ren Đường kính ren trung bình (Đường kính nguyên bản), góc tiết diện và bước ren là những yếu tố quyết định chất lượng của ren (Hình 3). Độ lớn kiểm tra quan trọng nhất của ren là đường kính trung bình, vì nó chịu ảnh hưởng của tất cả các yếu tố quyết định. Vì lý do chi phí việc đo ren chỉ được sử dụng cho những ren chính xác như trục đo và vít dẫn tiến. Đường kính ngoài của bulông có ren được đo bằng panme đo ngoài và đường kính lõi của đai ốc với panme đo ren trong. Có nhiều phương pháp thử khác nhau để kiểm tra bước ren. • Với dưỡng kiểm ren (lập ren mẫu) qua khe sáng (Hình 0,1A-B A B Hình 1: Dung sai độ đảo Giữ trục giữa mũi chống tâm Giữ trục trong khối V Khóa chống dịch chuyển Hình 2: Những phương pháp đo độ đảo Đường kính ngoài (Đường kính danh nghĩa) Bước ren Góc prôfin của ren Đường kính chân ren Đường kính ren trung bình Hình 3: Những độ lớn xác định của ren 3 4). Trong ren hệ mét với góc tiết diện 600 bước ren có thể được kiểm tra từ 0,25 mm đến 6 mm. • Với thiết bị đo tọa độ có thể đo bước ren của trục đo cùng với ren của đai ốc một cách phù hợp với chức năng mà qua đó ảnh hưởng của các cạnh ren (hông ren) chịu 60° 2,5 Hệ mét lực cũng được xem xét. Hình 4: Dưỡng kiểm ren (Rập kiểm ren) 58 Kiểm tra hình dạng và vị trí Cách đo đường kính ren trung bình với panme đo ren theo phương pháp côn-sống hông là cách dễ nhất (Hình 1). Với phương pháp đo ba cọng dây chính xác hơn, đường kính ren trung bình tương đương với kích thước kiểm tra được lấy từ các bảng (Hình 2). Quy định làm việc cho cách đo ren với phụ tùng đo • Trong việc lựa chọn các phụ tùng đo và que đo phải để ý đến bước ren và góc prôfin của ren. Sống hông Côn Hình 1: Phương pháp côn-sống hông Dụng cụ phụ trợ đo 15 10 5 50 0 • Dụng cụ phụ trợ đo và giá đỡ que phải xoay được dễ dàng để chúng có thể được điều chỉnh theo hướng bước ren. • Sau khi thay thế phụ tùng đo (hình côn và sống hông), các panme phải được điều chỉnh lại với mẫu đo. Dụng cụ phụ trợ đo 0 – 25mm Kích thước kiểm tra Việc kiểm tra ren bằng quang học dựa trên thăm dò quang học của bóng phóng đại của ren trên máy chiếu hình tiết diện ren Trục đo (Hình 3). Với phương pháp này có thể đo chính xác tất cả các sai Đe P a lệch kích thước và góc của ren. Với việc chỉnh nét tốt bóng của các cạnh, độ bất định là 2 µm ở độ dài 100 mm. Dưỡng đo ren chỉ kiểm tra khả năng vặn ra của ren, bởi vì các số liệu kiểm tra của ren “mẫu” thường không đúng với kích thước (Hình 4). Ở dưỡng đo ren trong người ta phân biệt đầu tốt và đầu không lọt cũng như dưỡng ren giới hạn (Hình 5). Dưỡng vòng hay dưỡng hàm giới hạn được sử dụng như dưỡng đo ren ngoài (Hình 6 và Hình 7). Đối với calíp hàm giới hạn đo ren ngoài cặp con lăn răng được sử dụng để giảm bớt hao mòn phía đầu tốt. Các “con lăn răng tốt” có đầy đủ prôfin ren, vòng không lọt ở phía sau chỉ có một mối ren để kiểm tra đường kính trung bình. Ren phải và trái có thể được kiểm tra trong cùng một cách với vòng không có bước ren. Một lợi thế nữa là người ta có thể điều chỉnh được các vòng theo cấp dung sai mong muốn qua vòng lệch tâm. Dưỡng ren không lọt chỉ kiểm tra đường kính trung bình và cao lắm là được phép chạm ren vào nhau. Dưỡng không lọt chỉ có một vài mối ren và được đánh dấu bằng màu đỏ. Rãnh chứa chất bẩn Tốt Loại M27– 6G Đường kính ren trung bình Hình 2: Phương pháp 3 que Hình 3: Đo ren bằng phương pháp quang học Lỗi bước ren Hình 4: Lỗi bước ren Vòng ren không lọt M35x1,5 6g Vòng ren tốt M35x1 6g ,5 Đầu lọt Đầu loại Vòng dưỡng kiểm ren tốt Vòng dưỡng kiểm ren loại (không lọt) Dưỡng điều chỉnh đo ren Hình 5: Dưỡng hàm giới hạn kiểm tra ren Hình 6: Dưỡng vòng kiểm tra ren Hình 7: Calíp hàm giới hạn kiểm tra ren 59 1.6.5 Kiểm tra độ côn Kiểm tra hình dạng và vị trí Hình côn trong và ngoài khi lắp ghép phải “đỡ” lẫn nhau, nghĩa là các bề mặt ngoài của hai hình côn phải tiếp xúc toàn bộ. Hầu hết các số liệu kiểm tra có thể bắt nguồn từ yêu cầu này (Hình 1). • đường kính D và d • độ côn C = 1: x • chiều dài côn L • sai lệch hình dạng và độ nhám của bề mặt D L d 1:x a • góc côn α ■ Côn mẫu (Dưỡng côn) Với dưỡng ống hình côn người ta kiểm tra thí dụ như các chuôi hình côn của dao phay, với dưỡng đo trong hình côn người ta kiểm tra hình côn bên trong của chi tiết (Hình 2). Trước khi kiểm tra bằng calip đo trong hình côn cũng như với dưỡng ống hình côn ta gạch một đường phấn mỏng trên lõi hình côn hoặc chi tiết hình côn theo hướng trục và sau đó xoay phôi và mẫu ngược với nhau. Đường phấn mỏng phải bị xóa mờ đều. Tại những nơi nào không bị mờ, hình côn không tiếp xúc. Hai vòng đánh dấu trên mẫu ống côn được sử dụng như một đường kính chuẩn. Nếu đường kính của hình côn bên trong còn nằm trong dung sai, thì đường kính lớn phải nằm giữa hai vòng đánh dấu. ■ Đo hình côn Việc đo độ lệch kích thước và hình dạng của hình côn, có thể đơn giản nhất với các thiết bị đo bằng khí nén. Thiết bị đo độ côn được trang bị đồng hồ đo chính xác hoặc đầu đo cảm ứng và đo hoặc là góc hình côn hay hai đường kính kiểm tra trong khoảng cách quy định (Hình 3). Ôn tập và đào sâu 1. Sai lệch độ đảo nào phải được so sánh với dung sai, nếu độ đồng tâm được đo trong nhiều mặt phẳng? 2. Sự khác biệt của phép đo độ tròn với độ đảo ở đâu? 3. Tại sao việc điều chỉnh cẩn thận các trục chuẩn trước khi đo độ lệch tâm là quan trọng? 4. Một hình trụ khi mài đã tạo ra một độ lồi (độ phình) nhỏ (Hình 4). Dạng hình trụ dựa vào đường kính đo được có còn nằm trong độ dung sai 0,01 mm không? 5. Bằng phương pháp đo lường nào, độ đồng tâm của một trục truyền động được kiểm tra một cách phù hợp với chức năng khi vận hành? 6. Ống lót đã tiện được đo trên dụng cụ đo hình dạng với sai lệch độ tròn 7 µm (Hình 5). a) Qua đâu mà sai lệch có thể xảy ra? b) Sự thay đổi nào của số hiển thị được chờ đợi ở sai lệch độ tròn 7 µm theo phép đo ba điểm với khối V-900 (Trang 54)? 7. Quy tắc làm việc nào phải lưu ý khi đo ren với phương pháp ba que? 8. Làm thế nào để có thể nhìn thấy sự ăn khớp của một phôi gia công hình côn với côn mẫu? Hình 1: Kích thước hình côn Dưỡng ống Chi tiết Chi tiết Vòng làm dấu Trục dưỡng mẫu Hình 2: Trục dưỡng và dưỡng ống côn Hình 3: Đo độ côn đo được: ø29,98 ø30,00 ø29,99 Dung sai 0,01 Hình 4: Xylanh Độ tròn SKT Hình 5: Độ tròn của ống lót 60 Quản lý chất lượng 2 Quản lý chất lượng Nếu một công ty muốn thành công và tồn tại trên thị trường thì sản phẩm, dịch vụ, giao hàng và tư vấn khách hàng của công ty phải có chất lượng Thỏa mãn nhu cầu và mong đợi của khách hàng và thị trường Lưu tâm đến quyền lợi của công ty và của các nhà cung cấp cao và đáng tin cậy. Bên cạnh chất lượng của sản phẩm thì chất lượng của chu trình làm việc cũng rất quan trọng để giảm chi phí sản xuất và chi phí Quản lý chất lượng sửa lỗi sai hỏng trong sản xuất. Mục tiêu của một hệ thống quản lý chất lượng (QLCL) là để đạt được những điều này. Ngoài ra hệ thống QLCL cũng quy Lập kế hoạch, điều khiển và giám sát các biện pháp đảm bảo chất lượng Xác định và lập tài liệu về mức độ chất lượng của công ty định mục tiêu, cách tổ chức, phương tiện làm việc và trách nhiệm trong một công ty (Hình 1). Nếu một Hình 1: Những phạm vi quản lý chất lượng hệ thống QLCL được một cơ quan kiểm định độc lập chứng nhận là đã đáp ứng được những tiêu chuẩn quốc tế đồng nhất trên thế giới thì hệ thống QLCL này được gọi là một hệ thống QLCL được công nhận (trang 62). Giấy chứng nhận là một bằng cớ tạo lòng Thiết kế, phát triển Quản lý chất lượng tin cho khách hàng và nhân viên vào khả năng làm Lập kế hoạch sản xuất Lập kế hoạch chất lượng việc có chất lượng của công ty. Hệ thống QLCL bao gồm tất cả các hoạt động để xác định và thực hiện những mục tiêu chất lượng và trách nhiệm của một công ty. 2.1 Phạm vi hoạt động của quản lý chất lượng • Lập kế hoạch quản lý chất lượng bao gồm tất Sản xuất Lắp ráp Điều chỉnh/Đảm bảo chất lượng Kiểm tra đầu vào, thí dụ vật liệu, hàng đặt (hàng giao từ nhà thầu phụ) Kiểm tra trong khi sản xuất Kiểm tra lần cuối chức năng sản phẩm và Cải tiến chất lượng cả các công việc/nhiệm vụ chuẩn bị lên kế hoạch quản lý chất lượng trước khi đi vào sản xuất. Mục tiêu và yêu cầu dựa trên cơ sở chất lượng phải được xác định, diễn tiến của quy trình cần thiết để đạt được mục tiêu này phải được lên kế hoạch cũng như phương tiện vật chất và tài chính cốt yếu để thực hiện phải được chuẩn bị sẵn. (Hình 2) • Điều chỉnh chất lượng đi kèm với quy trình sản xuất. Nó bao gồm những hoạt động giám sát trọn Sản phẩm thỏa thuận giao hàng Giao hàng Hình 2: Lập kế hoạch, điều chỉnh và đảm bảo chất lượng trong quy trình hình thành một sản phẩm Chất lượng của sản phẩm Thỏa mãn Yêu cầu bộ quy trình sản xuất và xóa bỏ các nguyên nhân gây ra lỗi sai hỏng. • Đảm bảo chất lượng có mục đích tạo bằng Nghiên cứu thị trường Phục vụ Lập kế hoạch chất ưl ợng chứng và sự tin tưởng là công ty đáp ứng được các yêu cầu về chất lượng trong toàn bộ quy trình phát triển và sản xuất. • Cải tiến chất lượng bao gồm các hoạt động với mục tiêu luôn luôn cải tiến để nâng cao sự hài khách hàng Gửi hàng Lưu trữ Kiểm tra lần cuối Kiểm tra sản xuất Phát triển và thiết kế sản xuất Lập kế hoạch sản xuất Cung ứng vật tư kiểm tra đầu vào lòng của khách hàng. Vòng tròn chất lượng (Hình 3) hiển thị sự ăn khớp với nhau của các hoạt động cần làm để thỏa mãn yêu cầu về chất lượng cho sản phẩm. Để thực hiện được những mục tiêu về chất lượng, tất cả nhân viên đều chịu trách nhiệm trong phạm vi làm việc của mình. Bảo đảm chất lượng/Điều chỉnh chất lượng Sản xuất Cải tiến chất lượng Hình 3: Vòng tròn chất lượng với những hoạt động ăn khớp với nhau để đạt được chất lượng cho sản phẩm 61 Quản lý chất lượng 2.2 Bộ tiêu chuẩn DIN EN ISO 9000 Nhóm tiêu chuẩn ISO-9000 được khai triển để hỗ ISO 9000 trợ các công ty xây dựng, duy trì và cải tiến không ngừng hệ thống QLCL. Ngoài ra bộ tiêu chuẩn này tạo cơ sở cho sự đánh giá một hệ thống QLCL qua một cơ quan kiểm định chất lượng (Hình 1). Tiêu chuẩn DIN EN ISO 9000 mô tả những nền tảng quan trọng cho chất lượng và những cơ sở tiếp theo cho một hệ thống quản lý chất lượng. Nó ấn định những thuật ngữ dùng trong một hệ thống QLCL (Hình 2). Tiêu chuẩn DIN EN ISO 9001 quy định những đòi hỏi trong phạm vi rộng cho một hệ thống quản lý chất lượng. Như thế tiêu chuẩn DIN EN ISO 9001 là một tiêu chuẩn định nghĩa những bằng chứng mà một hệ thống QLCL phải có. Những yêu cầu của tiêu chuẩn DIN EN ISO Cơ sở và khái niệm ISO 9001 Yêu cầu cho một hệ thống QLCL ISO 9004 Cẩm nang cho một hệ thống QLCL ISO 19011 Hướng dẫn sự đánh giá một hệ thống QLCL CHỨNG CHỈ Cơ quan chứng nhận TÜV CERT của Saarland e.V. chứng nhận là Công ty Trách Nhiệm Hữu Hạn Nhà Máy Chế Tạo Phụ Tùng M. Mustermann Musterstr. 20 D-88079 Musterhausen đã đưa vào và sử dụng một Hệ Thống Quản Lý Chất Lượng có hiệu lực trong các lĩnh vực Phát triển, Sản xuất và Kinh doanh phụ tùng theo phương pháp TÜV CERT. Qua sự đánh giá với bản báo cáo số B 1376/06 công ty chứng minh được rằng đã thỏa mãn các yêu cầu của DIN EN ISO 9001: 2008 Chứng chỉ này có giá trị đến ngày 05.11.2012 Đăng ký chứng chỉ số 70 100 9 088 9001 có thể được sử dụng trong nội bộ một công ty, cho việc soạn thảo hợp đồng hay đánh giá một hệ thống QLCL. DIN EN ISO 9004 đóng vai trò chỉ đạo cho việc xem xét hiệu quả, kinh tế và năng suất toàn bộ của một hệ thống QLCL. Nó cũng đề nghị những biện pháp cải tổ công ty và gia tăng sự hài lòng của khách hàng. ISO 19011 được dùng để hướng dẫn cách đánh giá (trang 79) một hệ thống quản lý chất lượng và hệ thống quản lý môi trường của một công ty. Tiêu chuẩn này được coi như là một thành phần trong nhóm chuẩn ISO-9000. 2.3 Yêu cầu về chất lượng Chất lượng của một sản phẩm phải phù hợp với yêu cầu của khách hàng. Trong đó có cả những mong đợi không nói ra, thí dụ như thiết kế của một cái máy. Chất lượng là đặc điểm cấu tạo đạt được của một sản phẩm liên quan đến những yêu cầu về chất lượng đã được ấn định hay có thể xem như được quy định trước. Đòi hỏi được quy định hay xem như phải có của khách hàng: • Đáng tin cậy, khả năng vận hành, khả năng bảo trì được • Chú ý đến luật pháp và quy định bảo vệ an toàn, sức khỏe và môi trường • Tư vấn, chăm lo và phục vụ khách hàng Hình 1: Những tiêu chuẩn quản lý chất lượng (nhóm ISO-9000) Hướng về khách hàng Phải hiểu những nhu cầu, đáp ứng những đòi hỏi và cố gắng vượt cao hơn sự mong đợi của khách hàng. Lãnh đạo Ban lãnh đạo tạo lập và bảo đảm một môi trường làm việc trong công ty để mọi người có thể dễ dàng đạt được những mục tiêu chất lượng đã được đặt ra. Tính đến mọi người Việc tính đến toàn bộ nhân viên vào trong quản lý tạo cho họ cơ hội sử dụng khả năng của mình một cách tốt nhất cho lợi ích của công ty. Công việc theo quy trình Nếu công ty điều khiển mọi hoạt động và phương tiện áp dụng dựa vào một quy trình thì công ty có thể đạt được mục tiêu một cách hiệu quả hơn. Phương pháp quản lý dựa vào hệ thống Có thể đạt được mục đích tốt hơn nếu nhận biết và chỉ đạo những tương quan liên hệ giữa các quy trình với nhau như một hệ thống tổng thể. Luôn luôn cải tiến Công ty phải luôn luôn coi sự cải tiến thành quả toàn bộ của công ty là một mục tiêu lâu dài. Đưa ra quyết định khách quan Quyết định có hiệu quả dựa trên sự phân tích dữ kiện và thông tin một cách khách quan. Quan hệ với các nhà cung cấp Một quan hệ tốt giữa khách hàng (công ty) và các nhà cung cấp (công ty cung cấp) thì có lợi cho cả đôi bên. • Thời hạn giao hàng ngắn và giao hàng đúng hẹn Hình 2: Những nguyên tắc quản lý chất lượng 62 Quản lý chất lượng 2.4 Đặc tính (đặc trưng) chất lượng và lỗi sai hỏng ■ Các loại đặc tính chất lượng (Bảng 1) Đặc trưng định lượng (thay đổi) là những đặc tính Bảng 1: Các loại đặc tính chất lượng Đặc trưng định lượng Đặc trưng định tính đo được hay đếm được. Số đo của một đặc trưng định lượng có thể là bất cứ một con số nào. Thông số của Đặc tính đo được Đặc tính đếm được Đặc tính thuộc tính Đặc tính thứ tự một đặc trưng đếm được gọi là số đếm. Đặc trưng định tính còn gọi là ‘đặc trưng thuộc tính‘. Thí dụ như kết quả của một cuộc thử nghiệm là ‘tốt‘ hay ‘không tốt‘ hay như bảng tổng hợp lỗi sai hỏng (trang 64). Trị số của một đặc trưng thứ tự còn được gọi là ‘điểm‘, thí dụ như điểm rất tốt, tốt, hay xấu. Bậc dung sai như 2, 1, 0 và K của căn mẫu đo cũng là thí dụ cho Thí dụ như chiều dài, đường kính, độ phẳng, chiều cao nhấp nhô (độ nhám) Thí dụ như số vòng quay, số chi tiết sản xuất mỗi giờ Thí dụ như sự sai hỏng của mỗi máy đo, chức năng ‘tốt’ hay ‘không tốt’ Thí dụ nước sơn thuộc chất lượng loại 1, 2 hay 3 một đặc trưng thứ tự. Lỗi xuất hiện khi một hay nhiều đòi hỏi về chất lượng không được đáp ứng. Đó có thể là trị số đo nằm ngoài Hệ số phí tổn của mỗi lỗi dung sai hay khi một chức năng không đạt yêu cầu. Theo định luật tăng gấp 10 lần thì nếu khám phá ra lỗi sai hỏng chậm hơn một bậc thì phí tổn gây ra tăng gấp 10 lần (Hình 1). Nếu chi phí sửa lỗi sai hỏng ở giai đoạn phát triển là từ khoảng một cent đến vài euro thì khi đến giai đoạn thử nghiệm lần cuối hay khi sản phẩm đến tay khách hàng phí tổn này tăng lên cả ngàn lần. Tránh lỗi Khám phá lỗi 1000 100 10 1 sản xuất Sản xuất Kiểm tra lần cuối Khách Thiết kế Kế hoạch Một thí dụ cho một lỗi sai hỏng trầm trọng là khi một công ty sản xuất xe hơi bán sản phẩm ra thị trường rồi Phát triển Thời điểm khám phá ra lỗi hàng mới khám phá ra là xe có một lỗi sai hỏng liên hệ đến sự an toàn khiến cho công ty phải thu hồi xe về hãng để sửa chữa. Theo chiến lược triệt tiêu lỗi (chiến lược khử sạch lỗi, Hình 1: Quy tắc tăng 10 lần của phí tổn sửa lỗi sai hỏng Thí dụ nếu mỗi nhân công trong một chiến lược diệt lỗi xuống số không) thì trong mỗi bước sản xuất ta phải tránh lỗi để đến bước cuối cùng của sản xuất sản phẩm trở nên hoàn hảo. Nếu một dây chuyền sản xuất có 100 nhân viên và mỗi nhân viên chỉ làm hoàn hảo không có lỗi được 99% thì khi đến người nhân viên cuối cùng chỉ còn có 37% sản phẩm là không có lỗi (Hình 2). Vì việc sửa chữa lỗi, vất bỏ các phôi gia công sai hỏng hay bồi thường cho khách hàng là rất tốn kém nên mỗi nhân viên phải coi trọng khẩu hiệu: ‘Làm đúng ngay lần đầu‘. 1. 2. 3. 4. 100. chuỗi dây chuyền sản xuất làm việc 99% không có lỗi, thì cứ 100 điểm đặc trưng chất lượng thì có một điểm lỗi mà không được khám phá ra để sửa chữa. Nếu chuỗi dây chuyền sản xuất có 100 nhân công thì khi đến nhân công cuối cùng chỉ còn 37% sản phẩm là không bị lỗi. 0,99 . 0,99 . 0,99... 0,99 = 0.99100 = 0.37 Điều này có nghĩa là 63% sản phẩm không thỏa mãn đòi hỏi về chất lượng Chất lượng sản phẩm là do chất lượng của công việc tạo ra. Tránh lỗi thì có lợi hơn là sửa lỗi. Hình 2: Sự gia tăng lỗi sai hỏng qua việc chuyển tiếp các chi tiết bị lỗi trong một dây chuyền sản xuất Phân loại lỗi sai hỏng của sản phẩm theo ý nghĩa của nó về mặt an toàn và tính hiệu dụng (khả năng có thể sử dụng được). Lỗi sai hỏng nguy cấp (Lỗi sai hỏng tới hạn) Lỗi có thể gây ra nguy hiểm cho người sử dụng, gây ra một tình trạng không an toàn, hay gây ra phí tổn bồi thường cao nếu xảy ra. Thí dụ như thắng xe bị hư hay tay lái xe hơi bị mòn rỉ. Lỗi sai hỏng chính Lỗi có thể làm sản phẩm không dùng được (tai nạn) hay giảm tính khả dụng cho mục tiêu đã định. Thí dụ như gạt nước kính xe hơi bị hỏng. Lỗi sai hỏng phụ Lỗi sai hỏng không có ảnh hưởng lớn đến chức năng đã định. Thí dụ như nước sơn xe không được hoàn hảo hay động cơ vặn cửa sổ xe không được trơn tru. 63 Quản lý chất lượng 2.5 Công cụ quản lý chất lượng Nếu muốn đáp ứng những yêu cầu về chất lượng cũng như bắt đầu giám sát và cải tiến chất lượng Bán thành phẩm thì giải quyết vấn đề và sửa chữa những lỗi sai hỏng xảy ra chưa đủ, ta phải nhận biết và diệt nguyên nhân gây ra vấn đề hay lỗi sai hỏng. Trong phạm vi quản lý chất lượng người ta áp dụng nhiều phương pháp gọi là công cụ chất lượng để phân tích bằng đồ họa hoặc dẫn chứng bằng tài liệu. Những phương pháp dùng đồ họa thích hợp cho công nhân vì chúng đơn giản và dễ dùng. Đồng thời mọi người đều được tham dự cải tiến quy trình. ■ Lưu đồ là một biểu đồ mô tả thứ tự của các hành động liên hệ với nhau hay là những bước tiến của một quy trình (Hình 1). Từ khởi điểm, mỗi bước hành động được biểu tượng bằng một hình chữ nhật và mỗi bước rẽ được vẽ bằng một hình thoi. Người ta dùng mũi tên để diễn tả những bước đi của quy trình. Dùng lưu đồ ta có Sửa lại sai Gia công cắt gọt Kích thước mong muốn đã đạt được? đúng Sơn thành phẩm Nước sơn không có lỗi đúng Thành phẩm làm xong Nhỏ quá Loại bỏ Sửa lại sai thể mô tả một quy trình phức tạp một cách rõ ràng và dễ hiểu hơn là dùng chữ. Những bước hành động và khả năng hành động trở nên rõ Hình 1: Lưu đồ tiến trình sản xuất một cấu kiện ràng. Ta cũng dễ kiểm soát sự đầy đủ của biểu đồ hoặc sự suy nghĩ sai của ta. ■ Phiếu tổng hợp các lỗi là một phương pháp kiểm kê lỗi bằng cách phân loại lỗi và đếm số lỗi trong mỗi loại (Hình 2). Trước tiên ta làm một bảng liệt kê những loại lỗi có thể xảy ra. Sau đó ta đếm lỗi bằng cách ghi mỗi lỗi bằng một gạch. Để phòng hờ cho trường hợp có lỗi mới chưa Loại lỗi Chi tiết bị lệch Lỗi chuyển giao Lỗi điều khiển Lỗi chương trình Chi tiết bị rời ra Con lăn bị mòn Dây điện bị đứt Tháng 10 Tháng 11 Tháng 12 18 38 9 6 45 9 1 nghĩ đến xảy ra ta thêm vào bảng một hai dòng trống. Dùng bảng thu thập lỗi sai hỏng ta có thể Tổng cộng 42 43 41 126 thu thập và làm thống kê một cách hiệu quả cho những quy trình chỉ có một ít loại lỗi. Nó thường được dùng là căn bản cho phương pháp phân tích Pareto. Hình 2: Bảng thu thập lỗi sai hỏng (Phiếu tổng hợp các lỗi) của một thiết bị cung cấp phôi gia công 100 50 ■ Phương pháp phân tích Pareto, còn gọi là % phân tích ABC chia loại lỗi sai hỏng hay nguyên 80 40 Chi tiết bị rời ra nhân lỗi sai hỏng theo tần suất của chúng (Hình Chi tiết bị lệch 3). Phân tích Pareto chứng minh rằng khi có nhiều Tần suất lỗi 30 loại lỗi xảy ra thì thường chỉ có một vài loại lỗi Lỗi chuyển giao chính đặc biệt xuất hiện nhiều. Điều này có nghĩa 20 là chỉ cần tập trung khắc phục một số ít vấn đề hay lỗi quan trọng là có thể cải tiến được rất 10 nhiều. Biểu đồ Pareto cũng có ích khi phải chọn lời giải cho một vấn đề hay lựa chọn lỗi sai hỏng nào phải giải quyết trước nhất. Phương pháp này Lỗi điều khiển Loại lỗi Con lăn bị mòn Lỗi phần mềm Dây điện bị đứt 60 40 20 Tổng số lỗi cũng giúp ta tiên đoán được kết quả của sự cải tiến khi giải quyết được một vấn đề. Hình 3: Áp dụng phân tích Pareto cho số lượng lỗi sai hỏng của một thiết bị cung cấp cấu kiện 64 Quản lý chất lượng ■ Biểu đồ nguyên nhân - hậu quả còn được gọi là Nguyên nhân có thể từ Tác dụng biểu đồ Ishikawa hay biểu đồ xương cá vì hình dạng Môi trường Con người Vật liệu (Tiêu chí) nó trông giống xương cá (Hình 1). Biểu đồ này mô tả một cách có cấu trúc sự liên hệ giữa hậu quả và nguyên nhân mà ta đang tìm kiếm. Khi vẽ biểu đồ này thì trước tiên ta thực hiện một quá trình động não (động não để tìm ý tưởng trong một nhóm làm việc) Mài mòn Va chạm Nhiệt độ Lỗi lắp ráp Chạy thử Hàm lượng carbon Kích cỡ hạt Tính trạng lúc giao hàng Prôfin răng với mục đích thu thập tất cả các nguyên nhân chính có Rung (chấn động) bị mòn sớm Gia công tinh (Hoàn thiện) thể gây ra lỗi sai hỏng, thí dụ như con người, máy móc, vật liệu, phương pháp, tài chính, tiếp thị, động cơ, môi trường. Những nguyên nhân chính này được vẽ vào Độ đảo (Độ lệch tâm) Bôi trơn Độ hở (độ rơ) của sườn răng Tôi bề mặt ZTU1) Prôfin răng biểu đồ như những nhánh chính. Trong mỗi nhánh chính lại có một số nguyên nhân đặc thù. Nguyên nhân đặc thù được vẽ vào biểu đồ như nhánh phụ. ■ Biểu đồ cây dùng để sắp xếp những cái nhìn đại Máy móc Phương pháp 1) ZTU (Zeit-Temparatur-Umwandlungsschaubild): Đồ thị diễn tả sự biến đổi cấu trúc kim loại theo thời gian và nhiệt độ trong quá trình tôi. Hình 1: Biểu đồ nguyên nhân-hiệu quả cho việc bị mòn sớm của prôfin răng (không đầy đủ) cương về tất cả các phương tiện, chức năng hay công việc quan trọng mà ta phải tuần tự cung cấp hay thực hiện (Hình 2). Nó thể hiện sự phụ thuộc và tập hợp thành nhóm của những yếu tố riêng lẻ, khởi đầu từ thân cây, qua những nhánh chính rồi đến những nhánh phụ, mỗi lần chia nhánh lại thêm phần chính xác hơn. Biểu đồ cây được dùng để phân tích những hoạt động và chức năng phụ thuộc vào nhau hoặc chỉ xảy ra theo một trình tự nhất định nào đó. Khi áp dụng để phân tích lỗi sai hỏng, biểu đồ cây rất có hiệu quả để tìm nguyên nhân hay lời giải cho một vấn đề bằng cách phân tích những bước tuần tự nối Sự thỏa mãn khách hàng Khởi xướng đề án Lập bản chào hàng Thực hiện dự án Quyết toán dự án Phản hồi trực tiếp về sự thỏa mãn khách hàng Liên hệ khách hàng Hài lòng với nội dung Hài lòng về khoản giá cả Nhóm dự án Công việc dự án Phản ứng với mong muốn của khách hàng Sự cân đối (tỉ lệ) giữa chi phí và hiệu quả Kết quả dự án theo nhau một cách có hệ thống. ■ Biểu đồ tương quan (biểu đồ phân tán) được dùng để tìm xem có một sự liên hệ nào giữa hai số lượng hay không bằng cách đưa những cặp trị số (X,Y) vào biểu đồ (Hình 3). Sau đó người ta thử vẽ Hình 2: Biểu đồ cây về sự thỏa mãn của khách hàng một đường thẳng qua các điểm để xem các điểm có nằm trên đường thẳng đó không. Nếu không vẽ được một đường thẳng qua các điểm thì giữa X và Y Y X X Y X Y không có sự tương quan nào. Nếu vẽ được một Tương quan dương Tương quan âm Không có tương quan đường thẳng và nếu các điểm càng nằm gần đường thẳng bao nhiêu thì sự liên hệ giữa X và Y càng rõ ràng và mạnh bấy nhiêu. Tùy theo độ dốc của đường thẳng mà người ta phân biệt giữa tính tương quan dương hay tính tương quan âm. Thí dụ: X = Số lượng khiếu nại của khách hàng Y = Phí tổn thêm vì sửa chữa lỗi Thí dụ: X = Số lượng thử nghiệm chức năng trước khi giao hàng Y = Số lượng khiếu nại của khách hàng Thí dụ: X = Số lượng nhân công Y = Mức độ thỏa mãn khách hàng ■ Biểu đồ ma trận được dùng để mô tả và đánh giá sự tương tác và mối quan hệ với nhau giữa ít nhất là Hình 3: Thí dụ biểu đồ tính liên hệ Công suất hai phạm vi đề tài (Hình 4). Mỗi phạm vi bao gồm một số đặc tính. Thí dụ trong phạm vi ‘yêu cầu của khách hàng‘ người ta có thể suy ra là khách hàng cần Tiêu chuẩn Giá cả Chiều dài cần trục Sự an toàn động cơ Lực nâng tối đa Xử lý Màu sắc Tổng số đặc tính ‘tạo hình sản phẩm‘. Biểu đồ ma trận rất có Giá cả 2 0 2 0 2 2 8 ích cho việc tìm quyết định. Nếu cần thiết thì người ta có thể dùng một hệ số để mô tả sự tương tác giữa Chiều dài cần trục Sự an toàn 0 2 02022 2222 2 6 12 hai đặc tính. Thí dụ như trong Hình 4 thì giá cả (dòng thứ nhất) quan trọng hơn chiều dài của cần trục (= 2) nhưng kém quan trọng hơn sự an toàn (= 0). Khi nhìn Công suất động cơ Lực nâng tối đa Xử lý Màu sắc 0 2 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 2 2 0 0 0 0 0 2 0 2 2 2 2 10 4 0 vào cột tổng số thì người ta nhận thấy ngay rằng sự an toàn là tiêu chuẩn quan trọng nhất trong quyết định nên chọn mua máy nào. 2 = quan trọng hơn...; 0 = kém quan trọng hơn... ® tiêu chí quan trọng nhất Hình 4: Biểu đồ ma trận về việc quyết định mua một cần trục gắn vào tường 65 Quản lý chất lượng ■ Biểu đồ diễn biến là một phương pháp đơn giản để mô tả và đánh giá sự phát triển và khuynh hướng của một độ lớn cần kiểm nghiệm trong một khoảng thời gian nào đó (Hình 1). Dựa vào những số liệu đã được thu Đường kính thập được đưa vào, người ta có thể tiên đoán được hướng đi sắp tới của số đo. Biểu đồ diễn biến được dùng để lập bảng điều chỉnh chất lượng (Trang 76) với mục đích giám sát và điều 10,005 mm 10,000 9,995 9,990 9,985 Kích thước tối đa Kích thước tối thiểu chỉnh trị số riêng lẻ của các đặc tính trong sản xuất cũng như diễn tả sự phát triển kinh doanh có tầm xa, thí dụ như doanh số, lợi nhuận hay chi phí của một công ty. ■ Histogram là một biểu đồ cột dùng để miêu tả và đánh giá sự phân bố số đo của một đặc tính. Trong biểu đồ cột, chiều cao của mỗi cột tỷ lệ với tần suất của số đo (Hình 3). 9,980600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 Giờ đo Hình 1: Biểu đồ hướng diễn biến một dây chuyền sản xuất bulông Số nhóm Giá trị đo d bằng mm Tần suất < 1 Để giới hạn số cột và làm cho biểu đồ dễ hiểu 2 hơn ta phải tập hợp số đo thành một số nhóm. 3 4 Muốn thế thì trước hết ta phải ấn định số nhóm, 5 ranh giới và chiều rộng của mỗi nhóm. Để sửa 6 soạn, ta làm một giản đồ đếm kiểm cho tần 7 suất của mỗi số đo (Hình 2). Histogram được 8 dùng trong các phương pháp thống kê. Nếu ta 9 10 nối trung tâm chiều cao mỗi cột của histogram với nhau thì ta được đường cong phân bổ của 8,00 – 8,02 8,02 – 8,04 8,04 – 8,06 8,06 – 8,08 8,08 – 8,10 8,10 – 8,12 8,12 – 8,14 8,14 – 8,16 8,16 – 8,18 8,18 – 8,20 1 9 16 27 31 23 12 3 2 0 tần suất các trị số riêng lẻ của số đo (Hình 4). Ôn tập và đào sâu 1. Tại sao quản lý chất lượng có ý nghĩa lớn đối với một công ty? 2. Người ta có thể chia quản lý chất lượng thành những phạm vi hoạt động nào? 3. Tại sao tiêu chuẩn DIN EN ISO 900 và DIN EN ISO 9001 được coi là những Hình 2: Giản đồ đếm kiểm của một dây chuyền sản xuất bulông 30 20 Tần suất 10 0 tiêu chuẩn quan trọng nhất trong phạm vi quản lý chất lượng? 8,0 8,02 8,04 8,06 8,08 8,10 8,12 8,14 8,18 mm Đường kính 4. Bạn hãy cho ít nhất 3 thí dụ về biểu đồ diễn biến mà bạn đã gặp trong nghề nghiệp hay đời sống cá nhân. 5. Khi kiểm tra một đặc trưng định lượng và một đặc trưng định tính thì kết quả Hình 3: Biểu đồ cột (Histogramm) của một dây chuyền sản xuất bulông 30 nhận được là gì? Tần suất 6. Bạn hãy diễn đạt “Chiến lược triệt tiêu lỗi“ bằng lời văn của bạn. 7. Một lỗi sai hỏng nguy cấp khác một lỗi sai hỏng phụ ở chỗ nào? 8. Phiếu tổng hợp lỗi khác giản đồ đếm kiểm như thế nào? 20 10 0 8,0 8,02 8,04 8,06 8,08 8,10 8,12 8,14 8,18 mm Đường kính 9. Phân tích Pareto mang lại kết quả gì? Hình 4: Đường cong phân bố của một dây chuyền sản xuất bulông 66 Quản lý chất lượng 2.6 Điều chỉnh chất lượng Điều tiên quyết cho việc điều chỉnh chất lượng là các biện pháp để đạt được quy trình ổn định cho mọi lĩnh vực để tránh lỗi sai hỏng. Nếu chỉ kiểm tra chất lượng tốt thôi thì chưa bảo đảm được là sản phẩm không bị lỗi. Mục tiêu của điều chỉnh chất lượng là thỏa mãn yêu cầu về chất lượng bằng cách áp dụng những biện pháp ngăn ngừa, giám sát, chỉnh sửa cũng như diệt trừ những nguyên nhân gây ra lỗi để đạt được một lợi nhuận cao. Trong điều chỉnh chất lượng ta lấy mẫu và thử nghiệm phôi gia công từ quá trình sản xuất đang chạy theo quãng thời gian ấn định (Hình 1). Nếu số đo không thỏa trị số đòi hỏi thì ta phải có biện pháp để ngăn chặn lỗi xảy ra. Vật liệu Máy móc Quy trình sản xuất Sản phẩm Sản phẩm tốt Thành phẩm thô, bán thành phẩm Con người Môi trường xung quanh Điều chỉnh quy trình Biện pháp làm với sản phẩm Biện pháp thực hiện vào quy trình để tránh lỗi Hình 1: Điều chỉnh chất lượng để tránh lỗi Kiểm tra chất lượng phân tích lỗi • Phân loại • Sửa chữa • Loại bỏ Mục tiêu điều chỉnh chất lượng trong việc giám sát một quy trình sản xuất là làm sao giữ các đặc tính của quy trình chỉ phân tán trong một giới hạn cho phép nào đó. Năm yếu tố gây ra sự phân tán quy trình là con người, máy móc, vật liệu, phương pháp và môi trường chung quanh (Bảng 1). Ngoài năm yếu tố trên còn có một số yếu tố khác có ảnh hưởng đến chất lượng như tiền, tiếp thị, động cơ của nhân viên và khả năng có thể đo được. Phương pháp đo lường được chọn lựa có ảnh hưởng đến trị số đo. Một phương pháp đo được coi là thích hợp (có năng lực) để thử nghiệm một đặc tính nào đó nếu độ bất định của phép đo nhỏ không đáng kể khi so sánh với dung sai của chi tiết hay độ phân tán của sản xuất. ■ Những biện pháp điều chỉnh chất lượng • Kiểm soát chất lượng trong khi hay ngay sau khi sản xuất để sớm tìm ra những phần bị lỗi. • Đánh giá trị số đo ngay lập tức để điều chỉnh sản xuất, thí dụ như loại bỏ hay sửa chữa những phần bị lỗi. • Nhận biết khuynh hướng để tránh lỗi. • Điều chỉnh quy trình bằng những thiết bị điều chỉnh gắn trong máy để giữ kích thước được đồng đều (Hình 2). Bảng 1: Năm yếu tố ảnh hưởng đến sự phân tán của giá trị các đặc điểm Con người Trình độ nghề nghiệp, động cơ làm việc, mức chịu đựng, ý thức trách nhiệm Máy móc Độ bền vững, tính ổn định của sự gia công, tính định vị chính xác, sự chuyển động đồng đều, sự co giãn méo vì nhiệt, hệ thống dụng cụ và hệ thống kẹp chặt Vật liệu Kích thước, độ bền, độ cứng, ứng suất, thí dụ như qua xử lý nhiệt hay gia công Phương pháp Phương pháp sản xuất, thứ tự công việc, điều kiện cắt, phương pháp thử nghiệm Môi trường Nhiệt độ, sự rung chuyển của nền nhà Đĩa điều chỉnh Đầu đo bằng khí nén Chi tiết Đĩa mài Bộ phận điều chỉnh Hình 2: Điều chỉnh quy trình mài 67 Quản lý chất lượng 2.7 Đảm bảo chất lượng Mục tiêu chính của đảm bảo chất lượng là lập bằng chứng để chứng minh những yêu cầu về chất lượng trong sản xuất đã được thỏa mãn. Nhờ đảm bảo chất lượng, công ty nâng cao sự tin cậy của khách hàng và nhân viên vào khả năng chất lượng của công ty. Trong phạm vi thử nghiệm chất lượng thì giữa hai lãnh vực đảm bảo chất lượng và điều chỉnh chất lượng có nhiều phần trùng hợp nhau. 2.7.1 Kế hoạch kiểm tra Kế hoạch kiểm tra ấn định những đặc trưng định lượng cần thử nghiệm. Cho mỗi lần kiểm tra người ta phải mô tả phương pháp kiểm tra như thế nào cũng như cách lập hồ sơ kiểm tra cho các kết quả. ■ Kế hoạch kiểm tra bao gồm những chỉ dẫn về phương pháp kiểm tra và thứ tự kiểm tra từ lúc hàng nhập kho qua sản xuất cho đến kiểm tra lần cuối (Bảng 1). Bảng 1: Kế hoạch kiểm tra ø0,033 Rz 6,3 d1 d2 Số nhận dạng: 18012 Số bản vẽ: 241074 Rz 6,3 Tên: Ống lót cho ổ trượt Số sơ đồ kiểm tra: 81 l1 Đặc trưng kiểm tra Phương tiện kiểm tra Số lượng kiểm tra Phương pháp kiểm tra (1) Thời điểm kiểm tra Chiều dài l1 20 h11 = 20 0/-0,13 mm Thước cặp n = 1 1/V Mỗi giờ Đường kính trong d1 20 E6 = 20+0,053/+0,040 mm Thiết bị đo đường kính trong tự định tâm n = 5 1/V Mỗi 15 phút Đường kính trong d2 26 s6 = 26+0,048/+0,035 mm Đồng hồ đo chính xác n = 5 1/V Mỗi 15 phút Sự đồng trục tKO = 0,033 mm Máy đo hình dạng n = 1 3/V Mỗi giờ TT Tài liệu Số kiểm tra 1 Biên bản kiểm tra 2 Bảng điều chỉnh 3 Bảng điều chỉnh 4 Biên bản kiểm tra 1) Phương pháp kiểm tra: 1 = Kiểm tra bởi nhân công V = biến số (số lượng,định lượng qua đo lường) 2 = Kiểm tra bởi phòng kiểm soát chất lượng A = định tính (chất lượng, tìm ra đặc tính) 3 = Kiểm tra bởi phòng thí nghiệm n = cỡ mẫu ■ Nơi kiểm tra và thời điểm kiểm tra Kiểm tra hàng nhập vào kho (kiểm tra đầu vào) có mục đích đảm bảo yêu cầu chất lượng những sản phẩm mua của các nhà cung cấp. Những sản phẩm này chưa được dùng cho sản xuất nếu chưa được cho phép. Sự kiểm tra hàng nhập vào bao gồm kiểm tra nhận dạng và số lượng cũng như kiểm tra chất lượng dựa trên kế hoạch kiểm tra. Kiểm tra giữa quy trình trong sản xuất hay lắp ráp được thực hiện trong khi những quy trình này đang tiến hành. Nếu cần làm kiểm tra giữa quy trình sau một số bước sản xuất nào đó thì điều này phải được ấn định trong kế hoạch thử nghiệm. Nếu một công nhân đảm trách việc kiểm tra thì trình độ của người này phải được quy định. Kết quả kiểm tra phải được lập biên bản. Kiểm tra lần cuối có mục đích kiểm tra trị số cho chức năng và kích thước lắp ráp quan trọng. Trước khi giao hàng sản phẩm phải qua một lần kiểm tra phù hợp cuối cùng để đảm bảo không còn lỗi sai hỏng. Những chi tiết có lỗi sai hỏng phải được giữ lại hoặc sửa lỗi trước khi giao cho khách hàng. 2.7.2 Xác suất Nếu xuất phát từ ảnh hưởng của toàn bộ rất nhiều sự ngẫu nhiên thì ta có thể dùng những định luật về xác suất để tiên đoán việc xảy ra của một sự kiện nào đó. Nếu g là số lần một sự kiện xảy ra trong tổng số m các lần thử là thì xác suất P (tiếng Anh: Probability) được tính bằng cách lấy số g chia cho m. Người ta có thể viết xác suất dưới dạng một phân số, một số lẻ giữa 0 và 1 hay số phần trăm. P = g . 100% m 68 Quản lý chất lượng 2.7.3 Phân bố chuẩn cho các giá trị của một đặc tính Theo quy tắc về xác suất thì nếu giá trị của một đặc tính bị ảnh hưởng ngẫu nhiên của một số yếu tố thì nó thay đổi theo một phân phối đối xứng quanh trị số trung bình. Một thí dụ điển hình cho ảnh hưởng ngẫu nhiên là thí nghiệm bảng Galton. Trong thí nghiệm này người ta thả một số hòn bi vào một cái phễu, cho rơi qua một số hàng đinh đóng trên một bảng gỗ và hứng vào một số ngăn dưới cái phễu (Hình 1). Khi một hòn bi rơi đụng vào một cái đinh thì hòn bi có thể bị lệch qua bên phải hay bên trái. Sự rơi lệch ngẫu nhiên này đưa đến kết quả là ở ngăn giữa có nhiều hòn bi tích tụ hơn. Nếu số hàng đinh đủ lớn thì phân phối mật độ của hòn bi trong các ngăn hứng có dạng đường cong hình chuông của hàm Gauß, tiêu biểu cho một phân bố chuẩn. Việc hòn bi bị đinh làm lệch qua một bên trên bảng Galton tương ứng với những ảnh hưởng ngẫu nhiên trong một quy trình sản xuất. Tương tự như thế, chiều cao của dân số một nước hay kích thước của một phôi gia công trong sản xuất tương ứng với phân phối chuẩn. Chỉ cần lấy mẫu của 25 phôi gia công người ta cũng đã có được một phân phối chuẩn gần đúng. Hàng đinh thứ Tần suất 1 2 3 4 5 6 Biểu đồ tần suất x Nếu một đặc tính chịu ảnh hưởng ngẫu nhiên của nhiều yếu tố thì số đo của đặc tính tuân theo một phân phối chuẩn. Phân phối chuẩn có dạng một đường cong hình chuông biểu diễn mật độ xác suất. ■ Phân bố mật độ (phân phối tần suất) của phân bố chuẩn Khi trị số của một đặc tính là một phân phối chuẩn thì người ta có thể biểu diễn phân phối mật độ (tần số) của đặc tính này bằng một đường cong Gauß hình chuông với trị số trung bình µ và độ lệch chuẩn σ (Hình 2). Diện tích dưới đường cong hình chuông là độ đo cho toàn thể các trị số của đặc tính. Nếu ta chia diện tích dưới đường cong thành từng phần của độ lệch chuẩn σ thì ta được những tập hợp con (Hình 2): Giữa µ + 1σ và µ - 1σ có 68,26% các trị số của đặc tính Giữa µ + 2σ và µ - 2σ có 95,44% các trị số của đặc tính Ngăn hứng Hình 1: Phân bố của những hòn bi rơi qua bảng Galton 99,994 % 99,73 % 95,44 % 68,26 % Độ lệch chuẩn Điểm uốn Trị số trung bình Giữa µ + 3σ và µ - 3σ có 99,73% các trị số của đặc tính 2.7.4 Phân bố pha trộn cho các giá trị của một đặc tính —4 j —3 j —2 j —j +j +2 j +3 j +4 j Hình 2: Mật độ của phân bố chuẩn Nếu vì một lý do nào đó mà một đặc tính bị ảnh hưởng một cách có hệ thống của một yếu tố thì phân phối hình thành không phải là một phân phối chuẩn mà là một phân phối pha trộn. Ta không thể áp dụng luật xác suất để tính cho phân phối pha trộn (Hình 3). Phân phối pha trộn có thể sinh ra vì: • Trộn lẫn vật gia công của nhiều máy hay nhiều loạt sản xuất khác nhau. • Thay đổi vật liệu trong một loạt sản xuất. • Công cụ bị hao mòn mạnh hoặc bị co giãn vì nhiệt. Khi có một phân phối pha trộn thì ta không được phép dùng mô hình toán về phân phối chuẩn để tính, vì những định luật cho phân phối chuẩn không đúng nữa. Nếu muốn áp dụng phương pháp thống kê để kiểm soát một quy trình thì trước đó ta phải kiểm tra cẩn thận và chứng minh rằng phân phối của quy trình là một phân phối chuẩn. Phân bố pha trộn (phủ chồng) Phân bố pha trộn (phân phối lệch) Phân bố pha trộn (hình chữ nhật với sườn dốc) Sự phân tán của trị số đặc trưng Sự phân tán của trị số đặc trưng Sự phân tán của trị số đặc trưng Hình 3: Phân bố pha trộn 69 Quản lý chất lượng 2.7.5 Tham số đặc trưng cho phân bố chuẩn của mẫu thử Trị số trung bình (Giá trị trung bình, tham số vị trí của phân bố) x (đọc là x ngang) là trị số của x (đặc tính kiểm tra) khi đường cong mật độ (Độ nhiều, độ xuất hiện, tần suất xuất hiện) đạt đến điểm có độ xác suất cao nhất. Nó nằm ở giữa đường cong phân bố tần suất (hàm mật độ xác suất) và là một kích thước (tham số) cho vị trí của phân bố (Hình 1). Trị số trung bình được tính bằng cách lập tổng số các trị số riêng lẻ x rồi chia cho cỡ mẫu n. Biểu đồ mật độ xmin –sx R Điểm uốn xmax +s Trị số trung bình Nếu ta xếp thứ tự những trị số riêng lẻ của đặc tính từ nhỏ tới lớn thì trị số nằm giữa là số trung vị x (đọc là x ngã). Nếu cỡ mẫu là số lẻ thì số trung vị chính là con số nằm ở giữa. Nếu cỡ mẫu là số chẵn thì ta lấy số trung bình của hai con số đứng giữa. Hình 1: Tham số đặc trưng của một phân bố chuẩn Lập tổng số Khoảng cách giữa những Trị số trung bình x và trị số trung vị x là hai đại lượng tiêu biểu cho vị trí của một phân bố tần suất xuất hiện và vì thế cho một quy trình. Khoảng biến thiên (khoảng đo) R (phạm vi) là khoảng cách giữa số cao nhất và số thấp nhất của một sự lấy mẫu ngẫu nhiên. Nó là một trị số đặc trưng đơn giản cho sự phân tán của các trị số riêng lẻ. s = (xi — x )2 n —1 Số lượng những giá trị riêng lẻ của đặc trưng (kích thước mẫu) giá trị riêng lẻ đến giá trị trung bình Cực tiểu hóa sai số của sự ước lượng Khoảng đo Hình 2: Độ lệnh chuẩn của một mẫu lay (thống kê đánh giá) Độ lệch chuẩn (Sai số chuẩn) s là khoảng cách giữa trị số trung bình đến điểm uốn của hàm mật độ xác suất (đường cong phân phối tần suất xuất hiện) (Hình 1). Để tính độ lệch chuẩn ta lấy từng trị số riêng lẻ trừ cho trị số trung bình (xj − x ) rồi tính ra bằng công thức của Hình 2. Ta có thể chỉ lấy một mẫu có vài trị số để suy ra tính chất của tổng thể. Tuy nhiên sự đánh giá này không chính xác. Muốn cho sai số nhỏ đi thì ta phải dùng một kích thước mẫu lớn hơn. Để cực tiểu hóa sai số khi dùng công thức trong Hình 2 người ta thay thế kích cỡ mẫu n bằng n−1. Khoảng đo R và độ lệch chuẩn s là kích cỡ bề rộng của hàm mật độ xác suất (đường cong tần suất xuất hiện) và vì thế cũng là kích cỡ cho độ phân tán của các trị số riêng lẻ và của quy trình. Thí dụ: Trị số của một lần lấy mẫu đã được xếp thứ tự: d1 = 80,31; d2 = 80,42; d3 = 80,44; d4 = 80,46; d5 = 80,52; Đánh giá: Trị số trung bình x = (80,31+80,42+80,44+80,46+80,52):5 = 80,43 mm; Số trung vị x = 80,44 mm; Khoảng đo R = 80,52 – 80,31 = 0,21 mm; Độ lệch chuẩn s = 0,077 mm ■ Trị số đặc trưng của phân bố chuẩn trong một lô kiểm tra Ta có thể ước lượng trị số đặc trưng của toàn bộ tổng thể (lô kiểm tra) bằng phương pháp lấy mẫu và áp dụng những phép tính thống kê. Để phân biệt rõ ràng thông số ước lượng dựa trên tập hợp cơ bản (toàn bộ tổng thể) với thông số của mẫu lấy, người ta dùng những ký hiệu khác nhau. Để đánh dấu những trị số ước lượng người ta dùng dấu mũ ^. Qua đó ta có thể phân biệt rõ ràng trị số ước lượng với trị số thực của quy trình. Trị số thực được tính bằng cách dùng phương pháp thống kê mô tả cho thử nghiệm 100% tổng thể (Bảng 1). Bảng 1: Tham số đặc trưng và ký hiệu trong kiểm tra chất lượng Sự kiểm tra mẫu ngẫu nhiên (thống kê đánh giá) Kiểm tra 100% (Thống kê mô tả) Lấy mẫu ngẫu nhiên Toàn bộ tổng thể (Tập hợp cơ bản) Số lượng các trị số đo m.n Trị số trung bình được ước tính cho quy trình µ Số lượng các trị số đo n Số lượng toàn bộ trị số đo N Trị số trung bình x Trị số trung bình cho quy trình µ Độ lệch chuẩn s Độ lệch chuẩn được ước tính cho quy trình σ (máy tính bỏ túi σn-1) Độ lệch chuẩn cho quy trình σ (máy tính bỏ túi σn) 70 Quản lý chất lượng 2.7.6 Kiểm tra chất lượng theo phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên Khác với phương pháp kiểm tra 100% khi tất cả các phôi gia công của một lô sản xuất được kiểm tra, phương pháp kiểm tra lấy mẫu ngẫu nhiên chỉ kiểm tra một hay nhiều tập hợp con của phôi kiểm tra. So sánh với kiểm tra lấy mẫu ngẫu nhiên, độ chính xác của kiểm tra 100% cao hơn nhưng phí tổn cũng cao hơn. Vì thế nó chỉ được dùng cho những trường hợp phôi bị lỗi nhiều đến ngưỡng tới hạn. Vì chi phí thuận lợi hơn, phương pháp kiểm tra lấy mẫu ngẫu nhiên đóng một vai trò quan trọng trong kiểm soát sản xuất hàng loạt cũng như kiểm tra khả năng máy hoặc khả năng quy trình. Người ta có thể đánh giá đặc tính của tổng hợp con (lấy mẫu) để suy diễn ra đặc tính của tổng hợp toàn thể (tổng thể). Thí dụ 1: Bulông của một nhà cung cấp phải có một độ cứng nhất định. Từ một lô sản xuất có N = 2400 đơn vị người ta lấy mẫu ngẫu nhiên n = 80 đơn vị và kiểm tra độ cứng đòi hỏi. Nếu tìm thấy 2 lỗi sai hỏng thì ta có thể suy ra là tổng thể bulông của lô sản xuất có 60 lỗi. Tuy nhiên ta chỉ có thể nói được điều này khi mẫu lấy là một mẫu tiêu biểu cho tổng thể. Một mẫu lấy gọi là tiêu biểu khi tần suất của số đo trong mẫu lấy tỷ lệ với tần suất của số đo trong tổng thể. Thí dụ 2: Một rôbốt sơn xe ôtô. Mỗi giờ người ta lấy lô mẫu thử n = 5 xe để đo bề dày của lớp sơn. Mục tiêu là giám sát và điều chỉnh quy trình làm sao để tránh không có một lỗi sai hỏng nào (→ điều chỉnh quy trình bằng thống kê). Nhìn về mặt thống kê thì một đợt giao hàng, một lô sản xuất hay một lô kiểm tra tương ứng với một tổng thể có N đơn vị. Ta lấy từ tổng thể số lần mẫu (m), n đơn vị cho mỗi mẫu. Sau đó ta thu thập số đo của một đặc tính, thí dụ như độ cứng, bằng cách lập một danh sách gốc. Ta đánh giá danh sách gốc bằng cách dùng bảng, dùng phép tính, hay dùng biểu đồ. Ta định trị số trung bình x hay số trung vị ~x, độ lệch chuẩn s hay khoảng biến thiên R cho mỗi lần lấy mẫu. Nếu nhiều lần lấy mẫu khác nhau thì ta tính số trung bình của các loạt đo, thí dụ x (đọc là x hai gạch ngang) hay s. Nếu số mẫu m ta lấy đủ lớn (m ≥ 25) thì x tương ứng với trị số trung bình của quy trìnhµ^và s tương ứng với độ lệch chuẩn của quy trình σ^. Dùng phương pháp lấy mẫu và những thông số của mẫu lấy người ta có thể suy ra các trị số ước tính cho các thông số của toàn bộ tổng thể với một xác suất sai số nào đó (Hình 1). Toàn bộ tổng thể (lô sản xuất) Lấy ra tập hợp con (Số tập hợp con: m) Những thông số chưa biết: giá trị trung bình µ và độ lệch chuẩn σ cho một đặc tính đã được xác định Kích thước tổng thể N (Khoảng giá trị N) Rút ra kết luận cho toàn bộ tổng thể (Những) Lô mẫu kiểm tra: Kích thước mẫu n Đánh giá số liệu Khả năng quy trình? Khả năng máy? Phần vượt quá giới hạn? Phân phối chuẩn? Những trị số đặc trưng của lô mẫu kiểm tra, thí dụ như x , ~x , x , µ^, s, R, s , σ^ với một xác suất nhất định, được dùng làm trị số ước lượng cho những thông số của toàn bộ tổng thể (tập hợp cơ bản) Lập bảng: Danh sách gốc, giản đồ đếm, lập nhóm Vẽ biểu đồ: Biểu đồ cột, Mạng lưới xác suất Dùng phép tính: Trị số về vị trí x , ~x Độ phân tán s, R Hình 1: Mô hình kiểm tra qua cách lấy mẫu (thống kê quy nạp) Khi dùng phương pháp kiểm tra lấy mẫu động thì tùy theo kết quả kiểm tra mà ta điều chỉnh cho thích ứng kích thước mẫu kiểm tra hay tần số kiểm tra. Nếu khi kiểm tra giữa quy trình có những chi tiết gia công làm xong bị lỗi thì ta phải kiểm tra 100% tất cả các chi tiết gia công đã được sản xuất kể từ lần lấy mẫu cuối cùng. 71 Quản lý chất lượng 2.8 Năng lực máy Năng lực máy là khả năng của một máy có thể chế tạo hoàn hảo một phôi gia công dưới một số điều kiện nhất định nào đó. Năng lực máy là điều kiện tiên quyết cho năng lực quy trình, cho sự điều chỉnh quy trình bằng thống kê và cho sự áp dụng bảng điều chỉnh chất lượng. Kiểm tra năng lực máy (Xét nghiệm năng lực GHD Tâm dung sai M —3s x +3s GHT máy, phân tích năng lực máy, kiểm tra khả năng máy) là một cuộc kiểm tra ngắn hạn độ chính xác khi sản xuất của một máy. Trong thời gian kiểm tra, ảnh hưởng từ môi trường xung quanh vào máy cần phải giữ ở mức độ tối thiểu và không được thay đổi. Kiểm tra khả năng máy cần được thực hiện trước khi (Giới hạn dưới) —s +s Phân tán sản xuất ( 99,73%) Dung sai (Giới hạn trên) 6. s áp dụng bảng điều chỉnh chất lượng, trước khi đưa máy vào sử dụng hay thay đổi máy và phương tiện sản xuất, trong khi nghiệm thu máy, thay đổi dụng Cm = T 6. s Đòi hỏi: cụ và thiết bị cũng như sau khi bảo trì và sửa chữa. Kiểm tra năng lực máy là một xét nghiệm ngắn hạn về khả năng sản xuất chính xác của máy. Để kiểm tra máy ta cần lấy mẫu ngẫu nhiên của ít nhất 50 phôi gia công được chế tạo liên tục mà Nếu một phân phối là phân phối chuẩn thì 99,73% tổng số các trị số nằm trong khoảng µ ± 3 . σ. Do đó nếu phân phối mẫu lấy là một phân phối chuẩn thì khoảng này tương đương với x± 3.s. Vì hầu hết các trị giá của quy trình sản xuất nằm trong khoảng x± 3.s nên người ta còn gọi khoảng này là độ phân tán sản xuất. không điều chỉnh máy. Trị số đo của những đặc trưng chất lượng muốn kiểm tra được thu thập và Cm = T 6. s 10 . s 6.s = = 1,67 đánh giá. Việc đánh giá được thực hiện bằng phương pháp tính hay dùng đồ họa với bảng mạng xác suất (Trang 74). Nếu phân phối số đo là một phân phối chuẩn thì ta có thể tính được trị giá trung bình x và độ lệch chuẩn s cũng như thông số Cm và Cmk cho năng lực máy. Để chứng minh năng lực máy thì máy phải thỏa hai đòi hỏi: 1. Độ phân tán sản xuất 6.s của máy không được lớn hơn 60% = 3/5 dung sai. Điều này có nghĩa là dung sai ít nhất phải bằng 10.s hay chỉ số năng lực máy Cm phải lớn hơn hay bằng 5/3 = 1,67. Trị số của Cm cho ta biết là độ phân tán của sản xuất có đủ nhỏ để nằm trong dung sai hay không (Hình 1). Hình 1: Chỉ số năng lực máy Cm Tâm dung sai M x GHD = Giới hạn dưới GHT = Giới hạn trên Du= x – GHD Do= GHT– x Du= Dkrit 2. Tham số năng lực máy Cmk có lưu ý đến vị trí của phân bố trong miền dung sai. Trị số trung bình Cmk= Dkrit 3· s Đòi hỏi: theo và của sản xuất phải cách mỗi giới hạn của dung sai ít nhất là 5.s (lời khuyên của DQG1) và VDA2). Điều này dẫn đến một trị số tối thiểu cho Cmk là 1,67. Trị số của Cmk cho biết là máy có được chỉnh đúng vào giữa để thật sự sản xuất ra những sản phẩm không vượt quá miền dung sai hay không (Hình 2). Nếu cả hai điều kiện trên được thỏa mãn thì máy xem như có năng lực. 1) DGQ = Deutsche Gesellschaft für Qualität (Hiệp Hội Chất Lượng Đức) 2) VDA = Verband der Automobilindustrie (Hiệp Hội Ngành Công Nghiệp Ô tô) ( DGQ1)) VDA2)) ∆krit là khoảng cách ngắn hơn giữa trị số trung bình và một giới hạn dung sai, trong trường hợp này là khoảng cách ∆u. ∆krit cũng có thể đọc được từ biểu đồ mạng xác suất (Trang 74). Nhu cầu Cm ≥ 1,67 và Cmk ≥ 1,67 là do khách hàng quy định và thay đổi tùy theo cách sản xuất. Ngoài ra thì bao giờ Cmk cũng nhỏ hơn Cm: Hình 2: Tham số năng lực máy Cmk 72 Quản lý chất lượng ■ Thí dụ cho một kiểm tra năng lực máy Một máy robot được dùng để sơn vành bánh xe ô tô (Hình 1). Độ dày lớp sơn phải là 100 µm ± 20 µm. Ta đo độ dày lớp sơn của 56 vành bánh xe đầu tiên mà robot đã sơn và ghi trị số đo bằng µm vào một bảng gốc (Bảng 1). Để tính chỉ số năng lực máy Cm và Cmk ta phải tính những thông số của phân phối bề dày lớp sơn. Giả thử kích thước mẫu là n=56 và khoảng biến thiên của bề dày lớp sơn là R. Ta chia kích cỡ bề dày thành một số nhóm k với bề rộng w để có thể gom các số đo bề dày vào số nhóm k (ghép nhóm). k và w được tính theo công thức trong Hình 2. Ta vẽ giản đồ đếm kiểm để đếm tần số nj của mỗi lớp (Bảng 2). Sau đó ta tính tần số tương đối hj bằng % và cộng từng bậc các trị số hj để tính tổng tần số Fjbằng %. Cuối cùng ta dùng biểu đồ mạng xác suất và phương pháp đồ thị để tính thông số của phân phối mẫu (Hình 1, trang 74). Biểu đồ mạng xác suất (mạng W) Biểu đồ mạng xác suất được dùng để thử nghiệm mẫu lấy ngẫu nhiên xem phân bố có là phân bố chuẩn không cũng như để tính trị giá trung bình x, độ lệch chuẩn s và khoảng cách tới hạn Δkrit bằng phương pháp đồ thị. Ta cần những thông số này để tính năng lực máy. Ngoài ra qua đó ta cũng có thể ước lượng được những phần nằm ngoài giới hạn cho phép trong toàn bộ tổng thể. Trục y (trục đứng) của biểu đồ mạng xác suất dùng để chỉ tổng số tần suất xuất hiện Fj cũng như (100- Fj), có tỉ lệ logarith và trị số là %. Trục x (trục ngang) chỉ độ dầy của ớp sơn. Trên trục y ta còn thấy một biến u với thang tuyến tính.. Hình 1: Dàn máy robot sơn Bảng 1: Bảng gốc chiều dày của lớp sơn bằng µm 107 107 106 109 103 101 113 104 110 110 116 107 112 101 105 106 107 110 104 109 106 107 106 111 106 107 105 105 104 102 106 104 109 112 109 109 107 103 107 107 113 110 112 101 104 100 110 104 107 105 97 102 106 107 109 112 n = = 56 7,48 k = 7 = Hình 2: Cách tính chiều rộng lớp w Bảng 2: Danh sách đếm kiểm Số Mục đích của biến u là giúp ta đọc được trên trục x trị giá của lớp độ lệch chuẩn s và những bội số của s một cách dễ dàng. Trị số đo ≥ < Danh sách đếm kiểm nj hj % 96 99 | 1 1,8 99 102 |||| 4 7,1 102 105 |||| |||| 10 17,9 105 108 |||| |||| |||| |||| | 21 37,5 108 111 |||| |||| || 12 21,4 111 114 |||| || 7 12,5 114 117 | 1 1,8 Fj % Trên trục x thoạt tiên ta vẽ ranh giới của nhóm và dung sai (100 ± 20 µm). Hai đường thẳng đứng (màu đỏ) đánh dấu giới hạn dưới GHD (80 µm) và giới hạn trên GHT (120 µm) của kích cỡ. Kế đến ta vẽ vào biểu đồ những điểm tương ứng với ranh giới trên của mỗi nhóm và trị số của Fj đọc từ Bảng 2 (thí dụ cho nhóm 1: ranh giới trên x= 99, Fj = 1,8%) trừ trị số cho Fj = 100%. Cuối cùng ta vẽ một đường thẳng trung bình qua những điểm này. Đường thẳng này gọi là đường thẳng xác suất (đường thẳng W). Khi kéo một đường thẳng song song với trục x tại trị số u = 0 hay Fj = 50% thì giao điểm của đường này với đường thẳng xác suất W có trị giá x = x là trị giá trung bình của phân phối. Khi vẽ thêm hai đường thẳng tại u = ± 3 ta được hai giao điểm mới. Chiếu hai điểm này xuống trục x ta định được độ phân tán sản xuất 6.s (màu xanh lá cây). Khoảng cách Δkrit là khoảng cách nhỏ hơn giữa trị số trung bình x và GHD hoặc GHT. Trong thí dụ này Δkrit = 13 µm là khoảng cách từ x đến GHD. Nếu đường thẳng W cắt đường thẳng của giới hạn trên GHT hay giới hạn dưới GHD (GHT trong thí dụ này) thì ta có thể ước lượng được phần trị số nhỏ bất ^ và trị số lớn bất thường po 1 1,8 2 8,9 3 26,8 4 64,3 5 85,7 6 98,2 7 100,0 Tổng số 56 100,0 Cm = = = 1,82 > 1,67! T 6· s Kết quả: Robot sơn có khả năng giữ được dung sai. GHT GHD Cmk = = = 1,18 < 1,67! Dkrit 3· s Kết quả: Robot sơn không có đủ năng lực. Lượng sơn dùng thường pu ^ của tổng thể. phải được giảm bớt. Với những kết quả cho phân phối mẫu ta có thể tính được chỉ số năng lực máy Cm và Cmk (Hình 3). Hình 3: Cách tính năng lực máy 73 u + 3 + 2 + 1 0 – 1 –2 –3 99,98 99,95 99,9 % j F 95 90 80 70 60 50 40 30 20 10 5 1 0,5 0,1 0,05 Quản lý chất lượng Biểu đồ mạng xác suất (bề dày lớp sơn: Tỉ lệ M s pu 0 % po 0,02 % Đường thẳng xác suất 0,02 0,05 0,1 % 0,5 1 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 99 99,5 99,9 99,95 99,98 ) (100 – Fj GHD: Giới hạn dưới GHT: Giới hạn trên 80 90 100 110 120 Hình 1: Dùng bảng biểu đồ mạng xác suất để phân tích một sự lấy mẫu ngẫu nhiên Từ Hình 1 ta có thể suy ra sau đây: • Trị số đo được phân bố chuẩn vì những điểm của tổng tần suất Fj nằm trên một đường thẳng. • Trị số trung bình số học x và độ lệch chuẩn s là: x = 107 µm; 6.s = 22 µm → s = 3,7 µm • Đường thẳng xác suất có độ dốc khá lớn, có nghĩa là phân bố có độ phân tán nhỏ. ^ = 0,02%, phần trị số nhỏ bất thường dưới pu • Phần trị số bất thường trên po không cắt đường thẳng GHD). ^ là 0 (đường thẳng xác suất • Trị số trung bình x nằm phía bên phải và cách xa điểm giữa M (tâm phân bố), khoảng cách của nó đến giới hạn trên GHT là 13 µm. Trị số này chính là “khoảng cách tới hạn” Δkrit. 74 Quản lý chất lượng 2.9 Năng lực quy trình Năng lực quy trình là khả năng của một quy trình sản xuất có thể chế tạo phôi gia công không bị lỗi sai hỏng một cách lâu dài mặc dù bị ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Có năm yếu tố ảnh hưởng đến năng lực quy trình, đó là con người, vật liệu, phương pháp, máy móc và môi trường xung quanh. Kiểm tra năng lực quy trình cần được làm trước khi đưa một quy trình mới vào sản xuất, trước khi áp dụng bảng điều chỉnh chất lượng để giám sát quy trình bằng thống kê, hay khi muốn đánh giá một quy trình sản xuất hàng loạt đang hoạt động. Kiểm tra năng lực quy trình là một cuộc kiểm tra dài hạn về khả năng và sự điều khiển được của một quy trình sản xuất. Muốn xác định năng lực một quy trình ta làm một cuộc kiểm tra dài hạn trước khi bắt đầu sản xuất hay trong khi sản xuất. Khi đánh giá diễn biến của một quy trình ta cần lấy mẫu ít nhất 25 lần, mỗi lần lấy 5 mẫu (n = 5). Mỗi lần lấy mẫu ta tính trị số trung bình x và độ lệch chuẩn s của mỗi mẫu. Từ đó ta tính thông số µ^ và σ^ là trị giá trung bình của 25 thông số mẫu. Ta dùng hai thông số mẫu này như trị giá ước lượng cho thông số thực µ và σ của quy trình. Cuối cùng ta tính chỉ số Cp và Cpk cho quy trình, tương tự như khi tính chỉ số cho năng lực máy (Hình 1). Yêu cầu tối thiểu Kinh nghiệm cho biết là bề rộng độ phân tán 6. σ^của tiến trình sản xuất không được lớn hơn 75% ≙ 3/4 của kích cỡ T (dung sai). Điều này có nghĩa là kích cỡ T phải lớn hơn hay bằng 8. σ^ và như thế Cp ≥ 4/3 = 1,33. Cpk ≥ 1,33 = 4/3 có nghĩa là điểm trung bình của quy trình phải cách mỗi giới hạn của kích cỡ tối thiểu là 4. σ^. Hình 1: Năng lực quy trình GHT Tâm M dung sai GHD 6· jm m mm m m Cp = 0,70 Cpk = 0,70 Cp = 1 Cpk = 1 Cp = 1,67 Cpk = 1,33 Cp = 1,4 Cpk = 0,7 Cp =2,77 Cpk =1,67 Cp = 3,00 Cpk = 3,00 Hình 2: Những thí dụ cho thông số đặc trưng của quy trình Một quy trình gọi là có năng lực khi có thể sản xuất hoàn hảo, không có lỗi, một cách dài hạn. Để đạt được điều này độ phân tán 6. σ^ phải nhỏ hơn dung sai một cách đáng kể. Được xem là làm chủ quy trình khi không có một yếu tố không biết nào làm rối loạn tiến trình sản xuất một cách có hệ thống (Hình 2 và Hình 3). Kiểm soát được Không kiểm soát được Có năng lực Không có năng lực GHT M GHD GHT M GHD Trường hợp lý tưởng: • m j và ổn định • Không trị số giới hạn nào bị vượt qua Thường xảy ra trong thực tế: • m ổn định • j quá lớn, vượt qua những trị số giới hạn GHT M GHD GHT M GHD Thường xảy ra trong thực tế: • m thay đổi mạnh • j ổn định Trường hợp xấu nhất: (Thỉnh thoảng xảy ra trong thực tế) • m j và thay đổi nhanh quá lớn • j Không dùng bảng điều chỉnh chất lượng được Có năng lực Không có năng lực Hình 3: Những dạng tình trạng của quy trình có thể xảy ra 75 Quản lý chất lượng 2.10 Điều chỉnh quy trình bằng thống kê với bảng điều chỉnh chất lượng ■ Điều chỉnh quy trình bằng thống kê (Statistic Process Control, SPC) Phương pháp điều chỉnh quy trình bằng thống kê dùng bảng điều chỉnh chất lượng để quan sát và điều chỉnh liên tục quy trình sản xuất. Mục tiêu là nhận định sớm những trục trặc có tính cách hệ thống trong quy trình để can thiệp kịp thời và tránh sai hỏng. Điều chỉnh quy trình bằng thống kê SPC thường được dùng trong sản xuất hàng loạt với số lượng cao. Mục tiêu là đạt được một quy trình sản xuất có năng lực và điều khiển được. Ta phải tối ưu hóa quy trình sản xuất trước khi đưa vào sản xuất (→ kiểm tra năng lực quy trình) và giám sát liên tục sản xuất bằng cách lấy mẫu. Thường thường người ta lấy mẫu 5 phôi gia công liên tiếp nhau từ dây chuyền sản xuất trong khoảng thời gian đều đặn. Nếu quy trình sản xuất càng ngắn và càng có nhiều trục trặc bao nhiêu thì người ta càng phải lấy mẫu thử nghiệm thường xuyên bấy nhiêu. Khi có trục trặc (sự cố) thì ta phải can thiệp kịp thời để triệt tiêu lỗi sai hỏng cũng như nhanh chóng tiếp tục sản xuất một cách tối ưu với chi phí kiểm tra thấp. Nếu quy trình sản xuất bị sai lệch hay có trục trặc một cách có hệ thống thì ta có thể nhận thấy ngay qua những thay đổi của những đặc tính SPC. Những thông số quan trọng này thường do khách hàng ấn định. Nếu có đặc tính quan trọng nào liên quan đến an toàn thì bắt buộc phải được ghi thành hồ sơ. ■ Cách xây dựng bảng điều chỉnh chất lượng Số mẫu: 28 Số lô: 3 Khoảng thử: 1 giờ 2,59 Đặc tính kiểm tra: bề rộng rãnh chích Giá trị danh định: 2,5 + 0,1/0 Kích thước mẫu: 5 Giới hạn tác động trên GHTĐT (mm)Đường trung bình Trục trặc Giới hạn cảnh báo trên GHCBT 99% Phân phối chuẩn 95% x Trị số trung bình 2,57 2,55 2,53 2,51 Tâm dung sai (giá trị muốn đạt) Giới hạn cảnh báo dưới GHCBD Giới hạn tác động dưới GHTĐD Thời gian kiểm tra 8 10 12 14 16 18 Hình 1: Bảng điều chỉnh chất lượng cho trị số trung bình (bảng x ) và phân bố của trị số trung bình Bảng trị số trung bình (Hình 1, giữa) là một thí dụ tiêu biểu cho một bảng điều chỉnh chất lượng. Trục x là thời điểm thử nghiệm hay số của mẫu lấy, trục y là thông số chất lượng đang được kiểm tra. Tùy theo loại lấy mẫu mà mỗi điểm của đồ thị là một số đo riêng lẻ hay là một trị số trung bình x của một vài mẫu lấy. Đường gạch chấm ở giữa là đường trung bình (M), hiển thị tâm của miền dung sai (giá trị trung bình của kích cỡ) hay trị số đích. Giới hạn cảnh báo (GHCBT, GHCBD) hay nếu cần, trị số giới hạn (GHD, GHT), trong trường hợp cần thiết, được vẽ bằng đường đứt nét. Giới hạn cảnh báo bao gồm 95% những trị số của đặc tính. Giới hạn tác động (giới hạn can thiệp) (GHTĐT, GHTĐD) được vẽ bằng đường liền nét là hai ranh giới bao gồm những trị số cho phép của quy trình. Hai ranh giới này được nhấn mạnh để làm rõ là khi số đo vượt ra ngoài thì ta phải điều chỉnh quy trình ngay, trước khi lỗi xảy ra. Trị số của giới hạn can thiệp được chọn làm sao để 99% số đo của quy trình nằm trong khoảng này. Nếu giới hạn tác động bị vượt qua thì tất cả các vật gia công sản xuất từ lần lấy mẫu lần cuối phải được thử nghiệm 100% để tránh trường hợp là sau khi lấy mẫu máy đã sản xuất phôi gia công có lỗi. Vì thế ta phải ngưng dây chuyền sản xuất để khắc phục nguyên nhân của sự trục trặc. Bảng điều chỉnh chất lượng hiển thị diễn tiến các đặc tính của một tiến trình theo thời gian và cảnh báo khi có trục trặc. 76 Quản lý chất lượng ■ Các loại bảng điều chỉnh chất lượng Có nhiều loại bảng điều chỉnh chất lượng (BĐCCL). Người ta phân biệt BĐCCL cho các đặc tính đếm được, thí dụ bảng thu thập lỗi sai hỏng (Trang 64) và BĐCCL cho các đặc tính có thể đo được (liên tục). BĐCCL cho đặc tính đo được lại được chia thành hai loại: BĐCCL giả thiết và BĐCCL quy trình, còn gọi là BĐCCL Shewart, tên của người đã phát minh ra phương pháp này. Giới hạn can thiệp và giới hạn cảnh báo cho BĐCCL giả thiết được tính từ trị số giới hạn của dung sai. Với BĐCCL cho quy trình thì người ta dùng µ^ và σ^, tức là dùng những thông số ước tính cho tổng thể qua cách lấy mẫu (định hướng của quy trình). Dần dần theo thời gian người ta bỏ không dùng giới hạn cảnh báo nữa. Để có thể quan sát vị trí của trị số trung bình và độ phân tán của mỗi quy trình cùng một lúc người ta dùng một BĐCCL có hai lằn. Lằn trên dùng để kiểm soát vị trí trị số trung bình, lằn dưới là dùng cho độ phân tán. Nếu tính bằng tay thì người ta kết hợp thông số ~x (số trung vị) hay x (số trung bình) với R (khoảng biến thiên). Nếu dùng máy vi tính để điều chỉnh chất lượng thì người ta hay dùng bảng x − s. Bảng trị số gốc (Hình 1) Trong bảng trị số gốc người ta vẽ cho mỗi lần lấy mẫu 5 trị số đo. Nếu một trị số xuất hiện nhiều lần Đường kính thì người ta ghi chú số lần xảy ra. Khoảng giới hạn tác động được chọn bằng 75% dung sai. Đó là một điều kiện cần thiết để đạt được giá thành thuận lợi cho sản xuất. Bảng trị số gốc được dùng khi chỉ cần điều chỉnh một vài đặc tính, hoặc dùng cho giai đoạn 10,00 10,08 mm 10,04 10,02 10,00 9,98 9,96 9,94 9,92 2 2 Hiệu chỉnh 2 2 2 2 3 3 2 GHT GHTĐT GHTĐD GHD đầu trước khi áp dụng BĐCCL chính quy. Bảng trị số 9,90 Số mẫu . 2 4 6 8 10 12 14 16 gốc chỉ cần một lằn để hiển thị cùng một lúc vị trí và độ phân tán của tiến trình. Hình 1: Bảng trị số gốc cho D=10mm ± 0,1mm Bảng khoảng biến thiên của trị số trung vị ~x−R (Hình 2) Số chi tiết: Số cỡ lô: Đặc điểm được kiểm tra: đường kính Kích cỡ kiểm tra ø6,2 ±0,06 Bảng này dùng hai lằn, ở lằn trên người ta vẽ điểm trung vị (median) ~x (hoặc số trung bình x), thường Khoảng cách thời gian: 60 phút Phạm vi kích thước mẫu: 5 mm 6,24 GHTĐT Số trung vị ~x cho những trường hợp khi kích cỡ mẫu nhỏ và là số lẻ. Ở lằn dưới người ta vẽ khoảng biến thiên R. Vì những thông số này rất dễ tính nên phương pháp này được dùng để kiểm soát vị trí và độ phân tán không Khoảng biến thiên R cần máy tính. Giới hạn tác động của bảng ~x - R được tính theo những công thức sẵn có. Cách tính dựa trên khoảng phân tán ngẫu nhiên của thông số. Bảng này được dùng trước khi đưa BĐCCL vào sử dụng hay cho 6,22 6,20 6,18 6,16 mm 0,10 0,05 0,00 GHTĐD GHTĐT GHD những môi trường làm việc khó khăn. Thời gian thử 7 8 9 10 11 12 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Bảng sai lệch chuẩn của trị số trung bình x -s (Hình 3) Bảng 2: Bảng khoảng biến thiên của trị số trung vị ~x -R Bảng này cũng có hai lằn, ở lằn trên người ta vẽ trị trung bình số học x, ở lằn dưới vẽ độ lệch chuẩn s của mỗi lần lấy mẫu. Nếu chưa biết các thông số của quy trình thì ta dùng trị số ước chừng µ^ và σ^. Trị số ước chừng được tính từ giá trị trung bình của thông số những mẫu lấy thử nghiệm và bổ sung thêm một vài hằng số rút ra từ bảng có sẵn. Giới hạn tác động Trị số đo bằng mm 5.976 5.967 5.959 0.011 0.007 0.004 0.000 x Bảng Bảng s 07 07 07 07 07 07 07 08 08 09 10 10 11 11 11 13 13 GHTĐT GHTĐD GHTĐT GHTĐD được tính theo những công thức quy định. Bảng x−s phù hợp với việc ứng dụng máy tính để giám sát vị trí Giờ phút 25 28 35 40 46 48 57 11 50 53 22 37 03 23 50 50 33 14 27 15 49 16 24 1 5 và độ phân tán của các trị số có tính cách nhạy cảm. Hình 3: Bảng x-s (sai lệch chuẩn của trị số trung bình) 77 """