Bài giảng Dung sai và kỹ thuật số đo - Chương 3: Sai lệch hình dáng, vị trí và nhám bề mặt

Chương 3. Sai lệch hình dáng, vị trí và nhám bề mặtI. Nguyên nhân chủ yếu gây ra sai số trong quá trình gia công1. Khái niệm về độ chính xác gia côngĐộ chính xác gia công là mức độ trùng hợp về các yếu tố hình học của chi tiết gia công với các yếu tố hình học mà sơ đồ gia công yêu cầuĐộ chính xác gia công của mỗi chi tiết gồm các yếu tố Độ chính xác về kích thước.Độ chính xác về hình dạng hình học và vị trí tương quan giữa các bề mặt.Độ nhám bề mặt2. Nguyên nhân chủ yếu gây sai số trong quá trình gia công- Độ chính xác của máy, đồ gá và tình trạng của chúng khi bị mòn.- Độ chính xác của dụng cụ cắt.- Độ cứng vững của hệ thống công nghệ: Máy, đồ gá, dao cắt, chi tiết gia công.- Biến dạng vì nhiệt và ứng suất bên trong.- Rung động phát sinh trong quá trình cắt.- Biến dạng do kẹp chặt chi tiết.- Phương pháp đo, dụng cụ đo và những sai số do người thợ gây ra.3. Các loại sai số chủ yếua, Sai số hệ thống Là những sai số mà trị số của nó không biến đổi hoặc biến đổi theo một quy luật xác định trong suốt thời gian gia công.- Sai số hệ thống cố định : không làm thay đổi kích thước của các chi tiết trong cùng loạt.Ví dụ : Nếu đường kính mũi dao bị sai (bé đi 0,02mm) thì tất cả các lỗ gia công đều bị bé đi một lượng không đổi là 0,02mm so với yêu cầu (không kể đến ảnh hưởng khác) => gọi là sai số hệ thống cố định.- Sai số hệ thống thay đổi : ngược lại (do dụng cụ cắt bị mòn dần).b, Sai số ngẫu nhiênLà những sai số có trị số khác nhau ở các chi tiết gia công. Trong quá trình gia công sai số biến đổi không theo 1 quy luật nhất định.Ví dụ : Lực cắt thay đổi do chiều sâu cắt không đều, kết cấu không đồng nhất. dẫn đến sai số phát sinh cũng không đều và không đồng nhất.II. Sai lệch về hình dạng và vị trí giữa các bề mặt của chi tiết gia công 1. Các khái niệm chungĐể định mức và đánh giá về số lượng các sai lệch hình dạng, người ta đưa vào các khái niệm- Bề mặt thực: là bề mặt trên chi tiết gia công và cách biệt nó với môi trường xung quanh- Profin thực: là đường biên của mặt cắt qua bề mặt thực- Bề mặt áp: là bề mặt có hình dạng của bề mặt danh nghĩa (bề mặt hình học đúng trên bản vẽ) tiếp xúc với bề mặt thực và được bố trí ở ngoài của vật liệu chi tiết sao cho sai lệch từ bề mặt áp tới điểm xa nhất của bề mặt thực cótrị số nhỏ nhất.- Profin áp là đường biên của mặt cắt qua bề mặt áp.2. Sai lệch về hình dạng	a. Với mặt phẳng- Sai lệch về độ thẳng : là khoảng cách lớn nhất  từ các điểm của prôfin thực tới đường thẳng áp trong giới hạn của phần chuẩn.Dung sai độ thẳng là trị số cho phép lớn nhất về độ thẳng.- Sai lệch về độ phẳng là khoảng các lớn nhất từ các điểm của bề mặt thực tới mặt phẳng áp. Độ lõm và lồi là các dạng sai lệch thành phần của độ phẳng.b. Với bề mặt trụ - Sai lệch độ tròn hay sai lệch profin mặt cắt ngang (theo phương ngang): là khoảng cách lớn nhất  từ các điểm của prôfin thực tới vòng tròn áp. Sai số này có độ ôvan và độ méo. + Độ ôvan : là sai lệch thành phần của độ tròn và được xác định + Độ méo trong đó bề mặt thực là hình chiếu cạnh nằm trong vòng tròn áp. - Sai lệch prôfin mặt cắt dọc: là sai lệch profin theo phương mặt cắt dọc (khoảng cách lớn nhất từ những điểm trên profin thực đến phía tương ứng của profin áp).Độ côn là sai lệch của profin mặt cắt dọc mà các đường sinh là những đường thẳng nhưng không song song với nhauĐộ phình là sai lệch của profin mặt cắt dọc mà các đường sinh không thẳng và các đường kính tăng từ mép biên đến giữa mặt cắt.Độ thắt là sai lệch của profin mặt cắt dọc mà các đường sinh không thẳng và các đường kính giảm từ mép biên đến giữa mặt cắt.- Sai lệch độ trụ: là khoảng cách lớn nhất từ các điểm trên bề mặt trụ thực tế đến mặt trụ áp trong giới hạn phần chuẩn quy định. Sai lệch độ trụ chính là sai lệch hình dạng toàn phần của mặt trụ. 3. Sai lệch và dung sai vị trí - Sai lệch và dung sai độ song song: là khoảng cách lớn nhất và nhỏ nhất giữa các mặt phẳng áp trong giới hạn của phần chuẩn :  = a-b => Dung sai độ song song là trị số cho phép lớn nhất của sai lệch độ song song- Sai lệch và dung sai độ vuông góc: sai lệch về độ vuông góc các mặt phẳng là sai lệch góc giữa các mặt phẳng so với góc vuông biểu thị bằng đơn vị dài  tiêu chuẩn của phần chuẩn.Dung sai độ vuông góc là trị số cho phép lớn nhất của sai lệch về độ vuông góc. - Sai lệch và dung sai độ đồng tâm: Sai lệch là khoảng cách lớn nhất  giữa đường tâm bề mặt quay được khảo sát và đường tâm bề mặt chuẩn trên chiều dài chuẩn.Dung sai biểu thị theo đường kính gấp đôi trị số sai lệch cho phép lớn nhất về độ đồng tâm, dung sai biểu thị theo bán kính bằng trị số sai lệch cho phép lớn nhất về độ đồng tâm.- Sai lệch và dung sai độ đối xứng: Là khoảng cách lớn nhất giữa mặt phẳng (đường tâm) đối xứng của phần tử được khảo sát và mặt phẳng đối xứng của phần tử chuẩn trong giới hạn của phần chuẩn.Dung sai theo bán kính bằng trị số cho phép lớn nhất của sai lệch về độ đối xứng (dung sai theo đường kính lớn gấp 2 lần dung dai bán kính) - Sai lệch về độ giao nhau của các đường tâm: là khoảng cách nhỏ nhất  giữa các đường tâm giao nhau danh nghĩa.- Độ đảo và dung sai độ đảo hướng kính: 	Độ đảo hướng tâm là hiệu  khoảng cách lớn nhất và nhỏ nhất từ các điểm của prôfin thực của bề mặt quay tới đường tâm chuẩn trong mặt phẳng cắt vuông góc với đường tâm chuẩn.- Độ đảo và dung sai độ đảo mặt mút:	Độ đảo mặt mút là hiệu  khoảng cách lớn nhất và nhỏ nhất từ các điểm của prôfin thực của mặt mút tới mặt phẳng vuông góc với đường tâm chuẩn.4. Ghi kí hiệu sai lệch, dung sai hình dạng và vị trí bề mặt trên bản vẽ- Các dấu hiệu tượng trưng và trị số cho phép của sai lệch hình dạng và vị trí được đặt trong khung chữ nhật.- Các khung này được nối bằng đường dóng có mũi tên tới đường biên của bề mặt hoặc đường kích thước của thông số hay đường trục đối xứng nếu sai lệch thuộc về đường trục chung.- Khung hình chữ nhật được chia thành 2 hoặc 3 phần:Phần 1 : Ghi dấu hiệu tượng trưngPhần 2: Ghi trị số sai lệch giới hạnPhần 3: Ghi yếu tố chuẩn hoặc bề mặt khác có liên quanIII. Nhám bề mặt 1. Khái niệmBề mặt chi tiết sau khi gia công không bằng phẳng một cách lý tưởng mà có những nhấp nhôkết quả của quá trình biến dạng dẻo của lớp cắt bề mặt chi tiếtảnh hưởng của chấn động khi cắtvết lưỡi cắt để lại trên bề mặt gia côngTuy vậy, không phải toàn bộ những nhấp nhô trên bề mặt đều thuộc về nhám bề mặtnó là tập hợp những nhấp nhô có bước tương đối nhỏ và được xét trong giới hạn chiều dài chuẩn- Nhấp nhô có độ cao h1  về sai lệch hình dạng- Nhấp nhô có độ cao h2  về độ sóng bề mặt- Nhấp nhô có độ cao h3  về độ nhám của bề mặt	Vậy độ nhám là mức độ cao thấp của các nhấp nhô xét trong cùng một phạm vi hẹp của bề mặt gia công. Độ nhẵn thấp khi chiều cao nhám lớn và ngược lại.Sở dĩ quan tâm đến độ nhám là doKhó đảm bảo hình thành màng dầu bôi trơnHiệu suất làm việc giảm, tăng nhiệt độ làm việcBề mặt tiếp xúc bị phá hỏng, bị mòn nhanhThời gian phục vụ của chi tiết giảmGiảm độ bền chắc của mối ghépDễ phát sinh rạn nứtLàm giảm độ bền mỏi2. Các chỉ tiêu đánh giá nhám bề mặt- Nhám bề mặt được đánh giá bằng độ nhấp nhô của profin được tạo thành bởi giao tuyến giữa bề mặt thực và mặt phẳng vuông góc với bề mặt thực- Chuẩn để đánh giá nhám là các yếu tố hình học được xác định trong phạm vi chiều dài chuẩn, được tính toán so với đường trung bình của profin bề mặt.Đường trung bình prôfin m là + Tổng bình phương khoảng cách từ các điểm của prôfin thực tới đường này là nhỏ nhất+ Chia prôfin thực trong phạm vi chiều dài chuẩn l + Đường chuẩn có hình dáng của prôfin danh nghĩa của bề mặt Đường thẳng xác định trong chiều dài chuẩn chia prôfin thực làm hai phần có tổng diện tích các đỉnh lồi và đáy lõm bằng nhauF1 + F3 + F5 = F2 + F4 + F6- Chiều dài chuẩn l: + Không có sự tham gia của các loại nhấp nhô khác có bước lớn hơn chiều dài chuẩn l+ Là phần chiều dài của bề mặt chi tiết được lựa chọn để đo độ nhám - Tiêu chuẩn qui định chiều dài tiêu chuẩn có các trị số sau 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25mm.a, Sai lệch trung bình số học của prôfin : Ra (m)- Trị số trung bình của khoảng cách từ các điểm trên đường nhấp nhô đến đường trung bình OO’ . - Các khoảng cách ấy là y1,y2,y3yn và chỉ lấy giá trị tuyệt đối.Đường trung bình OO’ chia đường cong nhám bề mặt thành 2 phần có diện tích bằng nhau : F1 + F3 +. Fn –1 = F2 + F4 + ..+ Fn b, Chiều cao trung bình nhám theo 10 điểm : Rz (m)Là chiều cao trung bình của 5 khoảng cách từ 5 đỉnh cao nhất đến 5 đáy thấp nhất của nhám tính trong phạm vi chiều dài chuẩnRa và Rz càng lớn  nhám càng lớn  độ nhẵn càng thấp và ngược lại3. Ghi ký hiệu thông số nhám bề mặt trên bản vẽĐể ghi độ nhám bề mặt người ta dùng các ký hiệu sau: a)	 b)	 c)a. Kí hiệu nhám không chỉ rõ phương pháp gia côngb. Kí hiệu nhám chỉ rõ phương pháp gia công bằng cắt gọtc. Kí hiệu nhám chỉ rõ phương pháp gia công không phoiTrên kí hiệu cơ bản có 4 vị trí ghi thông số như sau:Ô1 : ghi trị số Ra hoặc Rz (nếu ghi thông số Ra thì không cần ghi kí hiệu thông số)Ô2 : ghi phương pháp gia công đặc biệt (cạo, mài, đánh bóng)Ô3 : ghi chiều dài chuẩn khác tiêu chuẩnÔ4: ghi hướng nhấp nhôh : chiều cao khổ chữ trên bản vẽ.Trên bề mặt chi tiết gia công thường có các hướng nhấp nhô sau:- Hướng nhấp nhô song song	kí hiệu	=- Hướng nhấp nhô vuông góc	 “	┴- Hướng nhấp nhô cắt chéo nhau	 “	×- Hướng nhấp nhô bất kỳ	 “	M- Hướng nhấp nhô tròn	 “	C- Hướng nhấp nhô hướng tâm	 “	RĐộ nhám của các bề mặt không gia công được ký hiệu bằng dấu Kí hiệu nhám của mỗi bề mặt trên bản vẽ chi ghi 1 lần trên đường bao thấy, hay đường kéo dài của đường bao thấy, đỉnh nhọn của ký hiệu hướng vào bề mặt cần ghi.Nếu tất cả các bề mặt của chi tiết có cùng một cấp độ nhám thì ghi kí hiệu nhám chung ở góc trên bên phải của bản vẽ.Nếu phần lớn các bề mặt của chi tiết có cùng một cấp độ nhám kí hiệu chung ở góc bên phải của bản vẽ và đặt trong dấu ngoặc đơn.Nếu trên cùng một bề mặt có hai cấp độ nhám khác nhau thì dùng nét liền mảnh vẽ đường phân cách, đường phân cách không được vẽ lên đường gạch vật liệu của mặt cắt.Độ nhám của bề mặt răng, then hoa thân khai được ghi trên mặt chia, khi trên bản vẽ không có hình chính diệnKí hiệu độ nhám bề mặt làm việc của ren được ghi ngay bên cạnh kích thước đường kính đỉnh ren hoặc profin ren.