Các ứng dụng gia công tinh - Chương 6: Đo các thông số trên máy công cụ

Chương 6 ĐO CÁC THÔNG SỐ TRÊN MÁY CÔNG CỤ 6.1 Thiết bị đo laser kiểu đo động hai tần số Hệ thống gia công tự động CNC điều khiển các chuyển động của phôi và dao cắt bằng kỹ thuật số. Độ chính xác gia công phụ thuộc vào độ chính xác điều khiển trên từng trục tọa độ dịch chuyển thẳng hoặc quay. Các sai số chế tạo và lắp ráp các bộ phận chuyển động này có thể kiểm tra bằng thiết bị đo laser để đưa vào hiệu chỉnh bù sai số trong phần mềm điều khiển. Trong một số máy CNC chính xác cao có thể lắp trực tiếp các hệ thống bằng laser để đạt được độ chính xác điều khiển cao nhất. Thiết bị đo trên các máy gia công thường sử dụng loại đo theo phương pháp động bằng laser hai tần số như sơ đồ nguyên lý ở hình 6.1 . Vận tốc dịch chuyển của gương động tạo nên sự biến đổi tần số f1 một lượng f1 theo quan hệ: f1 / f1 = c / v Hình 6.2 Ảnh của máy đo XL-80 Renishaw và HP5529 của Hewlett-Packard Sơ đồ các cấu tử của một hệ đo HP 5529A Sơ đồ các thành phần chính của máy đo HP 5529A khi đo kích thước thẳng , hình 6.3 Một số thông số cơ bản của máy đo HP 5529A. +Tốc độ dịch chuyển của gương đo tối đa 0,7 m/s . +Tần số lấy mẫu nhỏ nhất 10-5 s . +Chìêu dài bước sóng trong chân không : 632,991357 nm +Công suất laser max : 1mW. +Đường kính chùm tia : 6 mm . +Dải đo :đến 80 m. + Độ phân giải : 10 nm . Các khả năng đo của máy HP 5527A khi đo các dịch chuyển thẳng : 1 - Độ phân giải khi sử dụng hệ quang đo thẳng HP10776A : 10 nm . Tốc độ dịch chuyển không quá 700 mm/s 2 - Độ phân giải khi sử dụng gương phẳng HP10724A : 5 nm. Tốc độ dịch chuyển không quá 350 mm/s 3 - Độ phân giải khi sử dụng gương phẳng độ phân giải cao HP10716A : 2,5 nm . Tốc độ dịch chuyển không quá 175 mm/s . 4 - Dải đo từ 0 đến 40 m , trong điều kiện chuẩn đến 80 m . 5 - Độ chính xác đo ở nhiệt độ 20 0,5 0C khi dùng cảm biến HP1075C, D là : 1,5 ppm . Khi đo trong chân không là 0,02 ppm . . Hình 6.4 Sơ đồ mô tả ứng dụng đo laser trên máy phay CNC 6.2 Kiểm tra độ chính xác dịch chuyển trên các máy gia công CNC Hình 6.5 Sơ đồ đo kiểm tra độ chính xác điều khiển máy tiện CNC 6.3 Đo kiểm tra các thông số sai lệch khác của chuyển động của các bộ phận máy bằng maý đo HP5529A . 6.3.1 Đo dao động về góc Hình 6.6 Sơ dồ đo góc bằng lăng kính phản xạ kép +Độ phân giải khi đo góc : 0,05 giây cung ( một giây cung bằng 0,4848 rad ). + Độ chính xác đo : 0,2% giá trị chỉ thị hoặc : 0,05 giây cung / mét + Dải đo 200 , khoảng cách lớn nhất giữa đầu phát laser và gương phản xạ nhỏ hơn 15 m 6.3.2 Đo độ thẳng và độ phẳng của bàn máy và các đường trượt. Hình 6.7 Sơ đồ đo với lăng kính Volaston Khi lăng kính Volaston Dịch chuyển một lượng x, hiệu quang lộ của hai tia f1 và f2 là 2x.sin( /2) Hiệu quang lộ này cũng thay đôi khi hai gương phản xạ xoay hoặc dịch chuyển tương đối với nhau. Phương pháp đo với lăng kính Volaston này có thể đo các dịch chuyển ngang theo phương x để kiểm tra độ không thẳng theo phương thẳng đứng và phương ngang của đường trượt máy tiện , phay . Hình 6.8 Đo độ không thẳng của đường trượt máy tiện , phay . + Dải đo 1,5 mm . + Độ chính xác :  0,015 m , ở đây m là khoảng cách từ đầu laser đến điểm đo tính theo mét . +Độ phân giải : 0,01 m . Hình 6.9 đo độ thẳng và đồ thị giá trị đo . Hình 6.10 Sơ đồ đo độ vuông góc 6.4 Đo kiểm tra các thông số dao trên máy cắt CNC Hệ thống laser đo kiểm tra dao thường sử dụng loại laser song song hoặc hội tụ. Các ứng dụng tiêu biểu: nhận dạng dụng cụ, kiểm tra vết nứt của dụng cụ, thiết lập các thông số của các dụng cụ chưa khai báo trước,đo đường kính và chiều dài dụng cụ ngay trong lúc làm việc, bù độ mòn của dụng cụ, kiểm tra tính nguyên vẹn của lưỡi cắt, bù độ lệch của hệ trục máy do nhiệt gây ra. . Loại máy đo sử dụng chùm tia hội tụ có thể dùng cho việc kiểm tra tính nguyên vẹn của lưỡi cắt và đo chiều dài các loại dụng cụ cắt có đầu tròn, dao khắc hoặc dao có đường kính nhỏ hơn 1nn, đặc biệt có thể đo tới đường kính 0,05mm với độ chính xác 0,15 micromet. Để đo trong quá trình gia công, thiết bị thường được bổ xung các lá chắn bằng khí nén có áp suất dương giư cho các bộ phận quang học được sạch sẽ và ngăn ngừa bụi tích tụ trong khoang laser.. Hình 6.11 Đo độ gãy của dao phay Hình 6.12 Đo biên dạng của dao