Mài tọa độ và bài toán sai số vị trí trong khuôn dập liên hoàn
Một bộ khuôn dập liên hoàn có thể có mười lăm trạm, và mỗi trạm lệch vị trí vài micromet là chuyện bình thường. Câu hỏi đáng tiền là những sai lệch đó có cộng vào nhau hay không. Câu trả lời phụ thuộc gần như hoàn toàn vào một thứ tưởng như thuần hình thức: bản vẽ ghi kích thước từ đâu.
1. Vì sao mài tọa độ tồn tại
Sau nhiệt luyện, tấm khuôn biến dạng. Lỗ đã khoan và doa trước nhiệt luyện bị lệch vị trí và méo hình. Vật liệu giờ ở 58–62 HRC, nên doa hay khoét đều không còn khả thi. Cần một công nghệ vừa gia công được vật liệu đã tôi, vừa đặt lại được vị trí lỗ với sai số vài micromet. Đó là mài tọa độ (jig grinding).
Nguyên lý của mài tọa độ: một viên đá nhỏ quay quanh trục của chính nó với tốc độ rất cao, đồng thời trục chính thực hiện chuyển động hành tinh (planetary motion) quanh tâm lỗ, và toàn cụm tịnh tiến theo trục đứng. Đường kính lỗ được điều chỉnh bằng cách thay đổi bán kính quỹ đạo hành tinh. Nghĩa là một viên đá gia công được cả một dải đường kính, và điều chỉnh được ở mức micromet.
2. Hai sai số trong mài tọa độ
Đây là chỗ rất dễ nói nhầm, kể cả trong tài liệu kỹ thuật, nên xin tách bạch bằng ký hiệu cho gọn. Gọi P là bước danh nghĩa giữa các trạm.
- Sai số vị trí tuyệt đối. Vị trí thực của trạm thứ i so với chuẩn của tấm là X_i = i·P + e_i, trong đó e_i là sai lệch của riêng trạm đó so với chuẩn. Khoảng cách giữa hai trạm i và j khi đó sai lệch một lượng = e_j − e_i. Nó KHÔNG phải tổng của tất cả các e. Nếu mọi lỗ đều được gia công theo cùng một chuẩn, sai số không cộng dồn theo số trạm.
- Sai số bước. Nếu mỗi trạm được định vị theo trạm liền trước, tức là mỗi bước thực tế bằng P_k = P + δ_k, thì vị trí trạm thứ n chứa tổng Σδ_k của toàn bộ n bước trước đó. Đây mới là trường hợp sai số cộng dồn.
Và trong trường hợp thứ hai, cách cộng cũng phụ thuộc bản chất của δ.
- Nếu các δ độc lập và ngẫu nhiên, độ lệch chuẩn của tổng tăng xấp xỉ theo căn bậc hai của số bước - mười lăm bước không cho sai số gấp mười lăm lần.
- Nếu δ mang một thiên lệch hệ thống, chẳng hạn do sai số bước vít me, giãn nở nhiệt của bàn máy trong ca hoặc bù vị trí sai, thì tổng có thể tăng gần tuyến tính theo số bước.
Đây là lý do phản hồi vị trí trực tiếp bằng thước tuyến tính/ encoder và bù nhiệt có giá trị trên máy chính xác: chúng giảm phụ thuộc vào sai số truyền động và trôi nhiệt của hệ, chứ không phải là một lựa chọn đối lập với vít me bi.
3. Ảnh hưởng tới khe hở chày cối
Bài toán vị trí biến thành bài toán tuổi thọ. Khe hở chày–cối được thiết kế đều quanh biên dạng. Nếu lỗ cối lệch vị trí so với chày ở một trạm, dù do sai số tuyệt đối của lỗ đó hay do sai số bước tích lũy tới trạm đó, thì khe hở phía này rộng ra và phía đối diện hẹp lại.
Kết quả không phải là là bavia cục bộ ở một cạnh và mẻ cạnh ở cạnh đối diện. Đây là dấu hiệu chẩn đoán mà chúng tôi đã mô tả trong bài cơ chế mòn chày cối.
Quy tắc chẩn đoán: nếu bavia không đều quanh biên dạng, nghi vấn vị trí và dẫn hướng trước khi nghi vấn vật liệu hay tuổi thọ. Mài lại một bộ chày bị lệch vị trí là hớt đi vật liệu quý mà không sửa được nguyên nhân.
4. Chọn mài tọa độ hay cắt dây trong khuôn dập liên hoàn
4.1. So sánh sự phù hợp của 2 phương án
4.2. Độ chính xác của mài tọa độ trong khuôn dập liên hoàn
Dưới đây chỉ tiêu thường được nêu cho mài tọa độ trên máy trong tình trạng tốt, với chi tiết đã ổn định nhiệt:
Điểm cuối cùng đáng nhấn mạnh: độ vuông góc của lỗ với mặt chuẩn không do máy quyết định mà do việc gá đặt. Một tấm khuôn đặt lên bàn máy mà mặt dưới chưa được mài phẳng sẽ cho lỗ nghiêng. Với yêu cầu vị trí và độ vuông góc chặt, các mặt chuẩn gá thường phải được hoàn thiện và xác nhận trước khi vào mài tọa độ.
4.3. Khi nào nên dùng gia công mài tọa độ
- Khi lượng vật liệu cần bóc lớn. Mài tọa độ là nguyên công tinh; bóc nhiều làm đá mòn nhanh, sinh nhiệt và kéo dài thời gian. Do đó không có tối ưu về mặt kinh tế
- Khi lỗ có biên dạng phức tạp, không phải tổ hợp của cung tròn và đoạn thẳng.
- Khi chi tiết chưa được khử ứng suất. Bóc vật liệu trong lỗ giải phóng ứng suất và làm lỗ méo lại sau khi tháo khỏi máy; máy càng chính xác thì hiện tượng này càng dễ bị quy nhầm cho máy.
5. Đo nghiệm thu sau gia công mài tọa độ
Vị trí lỗ phải đo bằng máy đo tọa độ so với chuẩn của tấm, không đo bằng cách cộng dồn khoảng cách giữa các lỗ liền kề.
Với dung sai vị trí ±0,005 mm, sai số của hệ thống đo nên nằm trong khoảng một phần mười dung sai. Và phép đo phải thực hiện ở điều kiện nhiệt độ kiểm soát.
Mời thảo luận
1. Bản vẽ tấm khuôn bạn nhận được quy định vị trí lỗ theo chuẩn chung hay theo khoảng cách liền kề?
2. Bạn đã từng truy được nguyên nhân mẻ cạnh cục bộ về sai lệch vị trí lỗ chưa? Truy bằng cách nào?
3. Với tấm khuôn nhiều lỗ, bạn chọn mài tọa độ hay cắt dây, và ngưỡng quyết định là gì?
Bài viết do bộ phận kỹ thuật Công ty Cổ phần Công nghệ Khuôn mẫu Ánh Dương biên soạn, trong chuyên mục Tài liệu kỹ thuật về công nghệ chế tạo chi tiết khuôn.
Previous Post