hiendaihoa.com

banner ni 540x150

Máy đo tọa độ kiểu tiếp xúc

Email In PDF.

Máy đo toạ độ (Coordinate Measuring Machine — CMM) là tên gọi chung của các thiết bị vạn năng có thể thực hiện việc đo các thông số hình học theo phương pháp toạ độ.

3

Thông số cần đo được tính từ các toạ độ điểm đo. Các loại máy này còn được gọi là máy quét hình vì chúng còn được dùng để quét hình dáng của vật thể. Máy CMM có thể được chia ra 2 loại: loại tiếp xúc và không tiếp xúc. Loại máy đo kiểu tiếp xúc sử dụng đầu dò và trong quá trình đo thì đầu dò này tiếp xúc với bề mặt chi tiết cần đo. Còn loại máy còn lại sử dụng “đầu dò” quang học chẳng hạn như dùng tia laser, dùng sóng siêu âm tần số thấp,… Ngoài việc đo kích thước của vật thể, các máy CMM còn có một số ứng dụng khác.

Cấu hình máy đo kiểu tiếp xúc

Máy đo toạ độ thường là các máy đo các 3 phương chuyển vị đo X, Y, Z. Cấu hình vật lý của máy đo CMM kiểu tiếp xúc khá đa dạng nhưng chúng đều có điểm chung là cung cấp các chuyển động tương đối cho đầu đo theo 3 trục đối với chi tiết. Theo tiêu chuẩn ANSI/ASME B89.1.12M thì có 10 cấu hình khácnhau. Tuy nhiên các loại hay được sử dụng là: kiểu dầm công-xôn (cantilever arm), kiểu cầu (bridge), kiểu trụ (column) kiểu tay đòn nằm ngang (horizontal arm) và kiểu giàn (gantry).

Ở kiểu dầm công-xôn, đầu đo được di chuyển theo phương Z nhờ một bộ phận gắn trên dầm công-xôn và dầm này di chuyển theo phương Y. Dầm này cũng di chuyển theo phương X.

Kiểu cầu là kiểu phổ biến nhất. Loại máy này có một “cầu” có thể cố định hoặc di động. Nói chung nó cũng tương tự như kiểu dầm công- xôn nhưng kết cấu của nó vững chắc hơn.

Kiểu trụ có kết cấu tương tự như kiểu công-xôn nhưng các chuyển động theo phương X, Y do bàn máy thực hiện còn trụ đứng yên. Kết cấu kiểu trụ cho phép máy CMM đạt độ cứng vững và độ chính xác rất cao. Vì thế loại máy này thường được sử dụng ở phòng hiệu chuẩn, kiểm định (gage room) hơn là kiểm tra (inspection) thông thường.

Kiểu đòn nằm ngang là cấu hình lý tưởng cho đo lường các chi tiết ô tô. Kiểu này có loại bàn máy di động, loại tay đòn di động và loại tay đòn kép. Ưu điểm của kiểu đòn nằm ngang là có thể đo được tất cả các phía (mặt) của chi tiết. Tuy nhiên độ chính xác của loại này bị hạn chế.

Kiểu giàn thích hợp cho các chi tiết cỡ lớn, có thể tích 10 mét khối trở lên. Nền xưởng cho máy này phải được thiết kế đặc biệt nhằm giới hạn độ võng gây ra do bộ khung máy quá nặng và do trọng lượng của chi tiết. Độ chính xác đo của kiểu máy này chỉ đạt mức trung bình.

Các thành phần cơ bản của máy CMM

Hệ thống máy CMM bao gồm: Máy chính, hệ thống điều khiển, đầu đo và phần mềm.

Máy chính

Máy chính với các cấu hình cơ bản như đã giới thiệu ở trên. Bàn máy được làm bằng đá granít. Máy CNC CMM có chuyển vị rất êm, nhẹnhàng nhờ dùng dẫn trượt trên đệm khí nén và động cơ servo. Các ổ đỡ khí (air bearing) thường được dùng trên máy này nhằm cho các đường dẫn hướng không bị mài mòn, đảm bảo độ chính xác. Để kết quả đo tin cậy, áp suất khi nén cần phải được bảo đảm như điều kiện kỹ thuật của máy đã ghi nhằm đảm bảo đệm khí đủ áp suất và làm việc ổn định. Các máy của hãng Mitutoyo thường có yêu cầu áp suất khi nén là 0,4MPa với lưu lượng 40 lít/phút ở trạng thái bình thường. Máy phải được vận hành ở nhiệt độ thấp, thường từ 16 độ C đến 26 độ C.

Loại máy được dẫn động bằng tay vận hành đơn giản, nhẹ nhàng nhờ dùng dẫn trượt bi, tuy nhiên loại này có độ chính xác thấp hơn.

Hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển trên máy CMM có thể phân thành 4 loại sau:

  • CMM được dẫn động bằng tay.
  • CMM được dẫn động bằng động cơ với quá trình dò tự động.
  • CMM được điều khiển trực tiếp bằng máy tính.
  • CMM liên kết với CAD, CAM, FMS,…

Đối với CMM được điều khiển trực tiếp bằng máy tính thì hệ điều khiển chịu trách nhiệm với chuyển động của các bộ phận trượt, đọc các giá trị đầu ra từ các bộ chuyển đổi dịch chuyển và thông tin dữ liệu. Đối với các chuyển động của các bộ phận trượt thì các chiến lược điều khiển khác nhau được sử dụng là:

  • Điều khiển điểm (point-to-point)
  • Điều khiển đường liên tục
  • Điều khiển vector.

Đầu đo

Đầu đo được gắn trên giá đầu đo lắp trên thân trượt theo phương Z. Khi đầu đo được điều chỉnh đến một điểm đo nào đó trên bề mặt chi tiết thì trên bộ hiển thị sẽ cho ta biết 3 toạ độ X, Y, Z tương ứng của điểm đo, với độ chính xác có thể lên đến 0,1 micromét. Trước đây chỉ có loại đầu đo cứng với các dạng mũi cầu, côn, đĩa và trụ. Ngày nay hầu như người ta chỉ sử dụng loại đầu đo cơ điện. Các đầu đo có thẻ được dẫn động bằng tay hoặc bằng động cơ.

Phần mềm

Để dễ dàng cho việc tính toán kết quả đo, kèm theo máy là phầnmềm thiết kế trước cho từng loại thông số cần đo. Cũng nhờ phần mềm mà việc vận hành máy CMM đạt tốc độ cao và đạt độ chính xác cao. Mỗi hãng chế tạo máy CMM đề có viết riêng cho các máy của mình những phần mềm khác nhau. Mỗi phần mềm có thể có nhiều môđun riêng biệt ứng dụng cho từng loại thông số cần đo. Nói chung, các gói phần mềm cho máy CMM có thể có các chức năng chuẩn sau:

  • Cho phép lựa chọn độ phân giải.
  • Chuyển đổi hệ đơn vị đo lường giữa hệ SI và hệ Anh.
  • Chuyển từ hệ tọa độ Đề-cát sang hệ tọa độ cực.
  • Xác định tỉ xích trục.
  • Chọn và reset chuẩn.
  • Đo đường kính và xác định tâm đường tròn.
  • Đo đường kính và xác định tâm vòng tròn lỗ bu-lông (bolt-circle).
  • Lưu và gọi chuẩn trước đó.
  • Nhập kích thước danh nghĩa và dung sai.
  • Tính toán dung sai.

Một số chức năng tính toán chuẩn khác của các phần mềm này là đo khoảng cách, góc, đối xứng, giao nhau,.. Ngoài ra còn có thể có các chương trình đo khác như: đo một số thông số của ren và bánh răng; các đường cong không gian, đường cong phẳng; đo cam, trục cam, piston; đo trục vít, bánh vít, cánh tuabin…

Một số ưu điểm và ứng dụng

So sánh với phương pháp đo truyền thống, đo trên máy CMM có những ưu điểm vượt trội sau: - Không cần phải gióng chi tiết theo các trục của máy vì sử dụng hai hay nhiều hệ tọa độ hơn trong đo lường tọa độ. Điều này đã làm giảm thời gian đo.

- Giảm nhu cầu sử dụng thêm các dụng cụ phụ như các vít/hệ thống điều chỉnh và một số đồ gá khác.

- Có thể xác định được kích thước, hình dáng, vị trí và hướng của đối tượng trong một lần gá đặt trên một máy đ, sử dụng một hệ tham chiếu. Kết quả là làm giảm sai số đo.

Máy đo 3 toạ độ kiểu tiếp xúc có phạm vi sử dụng lớn. Nó có thể đo kích thước chi tiết, đo profile, đo góc, đo sâu... Nó cũng có khả năng đo các thông số phối hợp trên một chi tiết như độ song song, độ vuông góc, độ phẳng. ...Đặc biệt máy có thể cho phép đo các chi tiết có biên dạng phức tạp, các bề mặt không gian, ví dụ như bề mặt khuôn mẫu, cánh chân vịt, mui xe ô tô... Đặc biệt là nó được ứng dụng trong kỹ thuật ngược.

Tài liệu tham khảo:

1. John A. Bosch (edited), Coordinate measur-ing machines and systems, CRC Press, 1995.

2. http://brownandsharpe.com

3. http://www.mitutoyo.com

4. http://www.advmt.com/qm_measure.html

Ths Nguyễn Văn Tường - Khoa Cơ Khí - ĐH Nha Trang (Tạp chí máy móc và công cụ)


Tin mới hơn:
Tin cũ hơn: