Mài tròn: độ tròn, độ trụ và cái bẫy của phép đo hai điểm
Khi thực hiện đo chi tiết sau mài tròn, panme đo mười vị trí quanh chu vi, tất cả đều cho cùng một đường kính. Do đó, kỹ sư đưa ra kết luận: chi tiết tròn. Kết luận đó có thể sai hoàn toàn, và sai theo một cách mà không phép đo hai điểm nào phát hiện được.
1. 3 chỉ tiêu đo chi tiết mài tròn thường bị gộp chung
- Độ tròn (roundness, circularity): sai lệch của một mặt cắt ngang so với đường tròn lý tưởng. Là chỉ tiêu hai chiều.
- Độ trụ (cylindricity): sai lệch của toàn bộ mặt trụ so với hình trụ lý tưởng. Bao gồm độ tròn ở mọi mặt cắt, cộng độ thẳng của đường sinh, cộng độ côn. Là chỉ tiêu ba chiều và luôn lớn hơn hoặc bằng độ tròn.
- Độ đảo (runout): sai lệch chỉ thị đo được khi quay chi tiết quanh một trục chuẩn. Nó phản ánh tổng hợp sai lệch hình dạng và vị trí của bề mặt so với trục chuẩn. Vi độ đảo toàn phần còn chịu ảnh hưởng của sai lệch theo chiều dài. Độ đảo nhỏ cho thấy tổng sai lệch tương đối với chuẩn đang nhỏ. Nhưng phép đo này không tách riêng được bao nhiêu đến từ độ tròn, bao nhiêu từ lệch tâm hay từ sai lệch đường sinh. Chiều ngược lại thì rõ hơn: độ tròn tốt không bảo đảm độ đảo nhỏ, vì chi tiết có thể tròn nhưng lệch tâm so với chuẩn. Khi độ đảo lớn, cần tách nguyên nhân hình dạng khỏi nguyên nhân chuẩn gá/ vị trí.
Còn một cặp khái niệm hay bị dùng lẫn là độ đồng tâm và độ đồng trục (concentricity, coaxiality). Cách định nghĩa, ký hiệu và phương pháp kiểm chứng phụ thuộc hệ tiêu chuẩn mà bản vẽ viện dẫn — ASME Y14.5 hay ISO GPS không nên được trộn thành một cách hiểu duy nhất [20], [21].
Trong nhiều trường hợp, chức năng thực sự cần kiểm soát lại phù hợp hơn với runout, position hoặc profile. Vì vậy trước khi ghi yêu cầu “đồng tâm”, hãy xác định rõ hệ tiêu chuẩn và chức năng cần kiểm soát.
Ghi “độ tròn 0,003” trên bản vẽ trong khi thứ thực sự cần kiểm soát là độ trụ là lỗi thường gặp, và nó dẫn tới chi tiết đạt bản vẽ nhưng không lắp được.
2. Sai lệch số cạnh lẻ khi mài tròn không tâm
2.1. Sai lệch số lẻ là gì?
Mài không tâm (centerless grinding) và các quá trình gá bằng khối V có xu hướng tạo ra sai lệch độ tròn dạng nhiều cạnh (lobing). Khi số cạnh là số lẻ (3, 5, 7), chi tiết có một tính chất hình học đặc biệt: đường kính đo giữa hai điểm đối diện là hằng số ở mọi hướng.
Có thể kiểm chứng bằng phép toán: với biên dạng bán kính r(θ) = R + e·cos(nθ), khoảng cách giữa hai điểm đối diện là r(θ) + r(θ+π) = 2R + e·[cos(nθ) + cos(nθ + nπ)].
- Khi n lẻ, cos(nθ + nπ) = −cos(nθ), hai số hạng triệt tiêu và tổng luôn bằng 2R. Panme, thước cặp, đồng hồ so kiểu hai điểm — tất cả đều báo “tròn”
- Với n chẵn, hai số hạng cộng vào nhau và phép đo hai điểm phát hiện được
Đó là lý do sai lệch bốn cạnh hiếm khi vượt qua kiểm tra. Nó gây ra hậu quả là: một chày mài không tâm có sai lệch ba cạnh vẫn có thể qua phép đo panme. Nhưng khi lắp nó vào bạc dẫn hướng sẽ tạo khe hở thay đổi theo góc quay và có thể dẫn tới mòn lệch.
2.2. Vì sao mài không tâm sinh ra sai lệch số cạnh lẻ
Nguyên nhân sai lệch nằm ở hình học gá đặt. Trong mài không tâm, chi tiết không có tâm quay cố định, nó tựa trên ba điểm: đá mài, bánh dẫn và dao đỡ. Chi tiết tự định tâm theo chính bề mặt của nó, nên một chỗ lồi trên bề mặt sẽ đẩy chi tiết ra xa đá và tạo ra một chỗ lồi mới ở vị trí khác. Đây là một hệ có phản hồi, và tùy hình học mà nó khuếch đại hoặc dập tắt từng bậc sai lệch.
Hai thông số hình học quyết định vấn đề sai lệch là:
- Chiều cao tâm chi tiết so với đường nối tâm hai đá (center height). Nếu tâm chi tiết nằm đúng trên đường nối tâm, tác dụng làm tròn gần như bằng không và sai lệch số cạnh lẻ tồn tại vĩnh viễn. Nâng chi tiết lên trên đường nối tâm tạo ra hình học làm tròn.
- Góc vát của dao đỡ (blade angle). Góc cụ thể phải chọn theo setup; cùng với chiều cao tâm, nó quyết định bậc sai lệch nào bị dập tắt và bậc nào có xu hướng được khuếch đại.
Theo đó, khi chi tiết liên tục có sai lệch nhiều cạnh nhưng các yếu tố khác không có bất thường. Kỹ thuật viên hãy điều chỉnh chiều cao tâm và xem lại góc dao đỡ, thay vì thay đá.
2.3. Cách phát hiện sai lệch khi mài tròn
- Máy đo độ tròn chuyên dụng: quay chi tiết trên trục chính có độ đảo cực nhỏ và ghi biên dạng. Đây là phương pháp trọng tài, cho cả số cạnh lẫn biên độ.
- Phương pháp ba điểm bằng khối V: đặt chi tiết trong khối V và đo bằng đồng hồ so. Cần lưu ý góc khối V quyết định dạng sai lệch nào bị khuếch đại và dạng nào bị che khuất. Với mỗi góc khối V tồn tại một số bậc sai lệch mà hệ số khuếch đại xấp xỉ bằng không, tức là bậc đó gần như tàng hình trước phép đo; khối V 90° và khối V 120° có tập bậc mù khác nhau. Vì vậy, nếu kiểm tra bằng khối V, nên đối chiếu thêm bằng khối V góc khác hoặc một phương pháp độc lập trước khi kết luận chi tiết tròn, và luôn ghi rõ góc khối V trong quy trình đo để kết quả giữa các nơi có thể so sánh.
- Đo trên máy đo tọa độ với đủ số điểm: cần ít nhất vài chục điểm quanh chu vi mới nhận diện được sai lệch bậc cao; đo bốn điểm không nói lên điều gì về độ tròn.
3. Nguồn gốc của sai lệch trong mài tròn
Riêng lỗ tâm đáng được nhấn mạnh: với chi tiết mài giữa hai mũi tâm, toàn bộ độ chính xác quy về chất lượng của hai lỗ tâm. Lỗ tâm bị va đập, dính bụi hoặc chưa được rà lại sau nhiệt luyện là một trong những nguyên nhân thường gặp nhất của độ đảo lớn, và thường cũng là nguyên nhân rẻ nhất để khắc phục.
Mời thảo luận
1. Xưởng của bạn có kiểm tra độ tròn không, hay chỉ đo đường kính? Nếu có, đo bằng phương pháp nào?
2. Bạn có rà lại lỗ tâm sau nhiệt luyện trước khi mài tinh không?
3. Với chày mài không tâm, bạn đã bao giờ gặp mòn lệch mà không giải thích được bằng khe hở chưa?
Next Post