TCVN7011-4:2013

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7011-4:2013 (ISO 230-4:2005) về Quy tắc kiểm máy công cụ - Phần 4: Kiểm độ tròn cho máy công cụ điều khiển số TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 7011-4:2013 ISO 230-4:2005 QUI TẮC KIỂM MÁY CÔNG CỤ - PHẦN 4: KIỂM ĐỘ TRÒN CHO MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN SỐ Test code for machine tools - Part 4: Circular tests for numerically controlled mechine tools Lời nói đầu TCVN 7011-4:2013 thay thế cho TCVN 7011-4:2002. TCVN 7011-4:2013 hoàn toàn tương đương với ISO 230-4:2005 TCVN 7011-4:2013 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 39 Máy công cụ biên biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. Bộ TCVN 7011 (ISO 230) Qui tắc kiểm máy công cụ bao gồm các phần sau: - TCVN 7011-1:2007 (ISO 230-1:1996) Phần 1: Độ chính xác hình học của máy khi vận hành trong điều kiện không tải hoặc gia công tinh; - TCVN 7011-2:2007 (ISO 230-2:1997) Phần 2: Xác định độ chính xác và khả năng lặp lại định vị của trục điều khiển số; - TCVN 7011-3:2007 (ISO 230-3:2001) Phần 3: Xác định các ảnh hưởng nhiệt; - TCVN 7011-4:2013 (ISO 230-4:2005) Phần 4: Kiểm độ tròn cho máy công cụ điều khiển số; - TCVN 7011-5:2007 (ISO 230-5:2000) Phần 5: Xác định tiếng ồn do máy phát ra; - TCVN 7011-6:2007 (ISO 230-6:2002) Phần 6: Xác định độ chính xác định vị theo các đường chéo khối và đường chéo bề mặt (Kiểm tra sự dịch chuyển theo đường chéo); - TCVN 7011-7:2013 (ISO 230-7:2006) Phần 7: Độ chính xác hình học của các trục tâm của chuyển động quay; - TCVN 7011-8:2013 (ISO/TR 230-8:2010) Phần 8: Rung động; - TCVN 7011-9:2013 (ISO/TR 230-9:2005) Phần 9: Ước lượng độ không đảm bảo đo cho các phép kiểm máy công cụ theo bộ TCVN 7011 (ISO 230), công thức cơ bản. Bộ ISO 230 Qui tắc kiểm máy công cụ còn có các phần sau: - ISO 230-10:2011 Part 10: Determination of the measuring performance of probing systems of numerically controlled machine tools; - ISO/WD TR 230-11 Part 11: Measuring instruments and their application to machine tool geometry. QUI TẮC KIỂM MÁY CÔNG CỤ - PHẦN 4: KIỂM ĐỘ TRÒN CHO MÁY CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN SỐ Test code for machine tools - Part 4: Circular tests for numerically controlled mechine tools 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này qui định phương pháp kiểm và phương pháp đánh giá sai lệch độ tròn theo hai chiều, sai lệch hướng kính trung bình theo hai chiều, sai lệch độ tròn và sai lệch hướng kính của quĩ đạo theo đường tròn được tạo bởi các chuyển động đồng thời của hai trục điều khiển số tịnh tiến. Các dụng cụ đo liên quan được mô tả trong 6.6.3 của TCVN 7011-1:2007 (ISO 230-1:1996). Tiêu chuẩn này đưa ra phương pháp đo đặc tính công tua của máy công cụ điều khiển số. 2. Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi (nếu có). TCVN 7011-1:2007 (ISO 230-1:1996) Qui tắc kiểm máy công cụ - Phần 1: Độ chính xác hình học của máy khi vận hành trong điều kiện không tải hoặc gia công tinh. 3. Thuật ngữ và định nghĩa Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau. 3.1. Quĩ đạo danh nghĩa (nominal path) Quĩ đạo theo đường tròn được lập trình và điều khiển số được xác định bằng đường kính (hoặc bán kính), vị trí tâm và hướng của quĩ đạo trong vùng gia công của máy công cụ và có thể là đường tròn hoặc cung tròn có góc không nhỏ hơn 90 o . 3.2. Quĩ đạo thực (actual path) Quĩ đạo được tạo bởi máy công cụ khi được lập trình chuyển động theo quĩ đạo danh nghĩa. 3.3. Sai lệch độ tròn theo hai chiều, G(b) (bi-directional circular deviation, G(b)) Khoảng cách hướng kính nhỏ nhất giữa hai đường tròn đồng tâm (các đường tròn vùng nhỏ nhất) bao quanh hai quĩ đạo thực, trong đó một quĩ đạo được tạo bởi chuyển động tạo công tua cùng chiều kim đồng hồ còn quĩ đạo kia được tạo bởi chuyển động tạo công tua ngược chiều kim đồng hồ. Xem Hình 1. CHÚ THÍCH 1: Sai lệch độ tròn theo hai chiều G(b) có thể được đánh giá là phạm vi sai lệch hướng kính lớn nhất xung quanh đường tròn xác định theo phương pháp bình phương nhỏ nhất. Đường tròn xác định theo phương pháp bình phương nhỏ nhất được tính toán theo hai quĩ đạo thực, nghĩa là quĩ đạo theo chiều kim đồng hồ và quĩ đạo ngược chiều kim đồng hồ. CHÚ THÍCH 2: Sai lệch độ tròn theo hai chiều G(b) không bao gồm các sai số lắp đặt, nghĩa là các sai số định tâm dụng cụ đo. CHÚ THÍCH 3: Đo sai lệch độ tròn theo hai chiều G(b) yêu cầu việc sử dụng dụng cụ kiểm chỉ cần hiệu chuẩn đo độ dịch chuyển (không cần hiệu chuẩn đo chiều dài đối với đường kính quĩ đạo). Phép đo sai lệch hướng kính F và giá trị sai lệch hướng kính trung bình theo hai chiều D yêu cầu dụng cụ kiểm được hiệu chuẩn cả về chiều dài và độ dịch chuyển (xem Phụ lục A). CHÚ THÍCH 4: Một đường nằm trong một mặt phẳng được gọi là đường tròn khi toàn bộ các điểm của nó nằm giữa hai đường tròn đồng tâm mà khoảng cách hướng kính của chúng không vượt quá giá trị qui định (xem Hình 2 và 6.6.1 của TCVN 7011-1:2007). CHÚ THÍCH 5: Ký hiệu G(b) là cho các phép đo chỉ với dụng cụ đo ngoài, ví dụ như được mô tả trong 6.6.3 của TCVN 7011-1:2007. Các kết quả từ việc kiểm độ tròn sử dụng tín hiệu phản hồi được gọi là "sai lệch độ tròn theo hai chiều sử dụng tín hiệu phản hồi, G(b) f ", xem Phụ lục Ε. CHÚ DẪN: + Tâm của đường tròn xác định theo phương pháp bình phương nhỏ nhất của hai quĩ đạo thực 0 Điểm bắt đầu 1 Quỹ đạo thực, theo chiều kim đồng hồ 2 Quỹ đạo thực, ngược chiều kim đồng hồ Sai lệch độ tròn theo hai chiều G(b) XY = 0,015 mm Hình 1 - Đánh giá sai lệch theo hai chiều G(b) 3.4. Sai lệch độ tròn, G (circular deviation, G) Khoảng cách hướng kính nhỏ nhất giữa hai đường tròn đồng tâm (các đường tròn vùng nhỏ nhất) bao quanh quĩ đạo thực của quĩ đạo tạo công tua cùng chiều hoặc ngược chiều kim đồng hồ, và có thể được đánh giá là phạm vi hướng kính lớn nhất bao quanh đường tròn xác định theo phương pháp bình phương nhỏ nhất. Xem Hình 2. CHÚ THÍCH 1: Các chú thích cho sai lệch độ tròn theo hai chiều G(b) cũng áp dụng cho các sai lệch độ tròn G. Sự khác nhau giữa sai lệch độ tròn G và sai lệch hướng kính F xem trong Phụ lục A. CHÚ THÍCH 2: Tên gọi G là cho các phép đo chỉ với dụng cụ đo ngoài, ví dụ như được mô tả trong 6.6.3 của TCVN 7011-1:2007. Các kết quả từ việc kiểm tra độ tròn sử dụng tín hiệu phản hồi được gọi là "sai lệch độ tròn sử dụng tín hiệu phản hồi, G f ", xem Phụ lục D. CHÚ DẪN: + Tâm của đường tròn xác định theo phương pháp bình phương nhỏ nhất của hai quĩ đạo thực 0 Điểm bắt đầu 1 Các đường tròn vùng nhỏ nhất 2 Quĩ đạo thực Sai lệch độ tròn G XY = 0,012 mm Hình 2 - Đánh giá sai lệch độ tròn, G 3.5. Sai lệch hướng kính, F (radial deviation, F) Sai lệch giữa quĩ đạo thực và quĩ đạo danh nghĩa, tại đó tâm của quĩ đạo danh nghĩa nhận được: a) Từ việc định tâm các dụng cụ đo trên máy công cụ, hoặc b) Từ việc phân tích định tâm đường tròn xác định theo phương pháp bình phương nhỏ nhất cho chỉ một đường tròn kín. CHÚ THÍCH 1: Sai lệch dương được đo theo hướng ra xa tâm của đường tròn, sai lệch âm được đo theo hướng vào tâm của đường tròn (xem Hình 3). Sai lệch hướng kính được cho bởi giá trị lớn nhất F max , và giá trị nhỏ nhất F min . CHÚ THÍCH 2: Các sai số lắp đặt có thể nằm trong sai số hướng kính F; việc này chỉ áp dụng cho trường hợp a). CHÚ THÍCH 3: Sự khác nhau giữa sai lệch hướng kính F và sai lệch độ tròn G, xem Phụ lục A. CHÚ DẪN: + Tâm của đường tròn danh nghĩa 0 Điểm bắt đầu 1 Quĩ đạo danh nghĩa 2 Quĩ đạo thực Sai lệch hướng kính: F­ ZX,max = + 0,008 mm F ZX, min = - 0,006 mm Hình 3 - Đánh giá sai lệch hướng kính F 3.6. Sai lệch hướng kính trung bình theo hai chiều, D (mean bi-directional radial deviation, D) Sai lệch giữa bán kính quĩ đạo danh nghĩa và bán kính đường tròn xác định theo phương pháp bình phương nhỏ nhất của hai quĩ đạo thực tròn kín, trong đó một quĩ đạo được tạo ra bởi chuyển động tạo công tua cùng chiều kim đồng hồ còn quĩ đạo kia được tạo bởi chuyển động tạo công tua ngược chiều kim đồng hồ. CHÚ THÍCH: Sự khác nhau giữa sai lệch hướng kính trung bình theo hai chiều D và sai lệch độ tròn theo hai chiều G(b), xem trong Phụ lục A. 3.7. Sự nhận dạng đường trục (Identification of axes) Ký hiệu của các đường trục chuyển động để tạo ra quĩ đạo thực. 3.8. Chiều tạo công tua (Sense of contouring) (Tạo công tua cùng chiều/ ngược chiều kim đồng hồ) Trình tự của các chỉ số biểu thị chiều tạo công tua. CHÚ THÍCH: Thứ tự của các chỉ số phù hợp với thứ tự trong đó cung tròn đi qua phần dương của các trục. Ví dụ GXY biểu thị sai lệch độ tròn ngược chiều kim đồng hồ, bởi vì một cung tròn ngược chiều kim đồng hồ trong mặt phẳng XY chạy từ trục X+ đến trục Y+. Trong trường hợp kết quả theo hai chiều, chỉ số biểu thị chiều của cung tròn đầu tiên. 4. Điều kiện kiểm 4.1. Môi trường kiểm Nơi có thể kiểm soát được nhiệt độ môi trường, nhiệt độ phải được thiết lập ở 20 o C. Nếu không, đầu ra của dụng cụ đo và các số đọc danh nghĩa của máy phải được điều chỉnh tới các kết quả tới hạn được hiệu chỉnh đúng theo 20 o C (chỉ dùng để đo sai lệch hướng kính). Máy và dụng cụ đo nếu liên quan phải được đặt trong môi trường kiểm trong khoảng thời gian đủ dài để đạt được điều kiện ổn định về nhiệt trước khi kiểm. Chúng phải được bảo vệ khỏi gió lùa và bức xạ từ bên ngoài như mặt trời, các nguồn nhiệt ngoài trời,vv. 4.2. Máy được kiểm Máy phải được lắp ráp hoàn chỉnh và có đầy đủ chức năng vận hành. Trước khi bắt đầu kiểm tra phải hoàn thành kiểm tra toàn bộ chức năng và vận hành ở mức cần thiết. Các phép kiểm tròn phải được thực hiện đối với máy trong điều kiện không tải, nghĩa là trên máy không có chi tiết gia công. 4.3. Làm nóng máy Trước khi kiểm phải làm nóng máy một cách thích hợp, như theo qui định của nhà chế tạo máy và/hoặc thỏa thuận giữa nhà chế tạo/ nhà cung cấp và khách hàng. Nếu không có các điều kiện khác, sự dịch chuyển ban đầu phải được hạn chế và chỉ thực hiện các chuyển động cần thiết khi lắp đặt dụng cụ đo. 4.4. Các thông số kiểm Các thông số kiểm bao gồm: a) Đường kính (hoặc bán kính) của quĩ đạo danh nghĩa; b) Lượng chạy dao tạo công tua; c) Chiều tạo công tua - theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ, theo 3.8; d) Các đường trục của máy được chuyển động để quĩ đạo thực; e) Vị trí của dụng cụ đo trong vùng gia công của máy công cụ; f) Nhiệt độ (nhiệt độ môi trường, nhiệt độ dụng cụ đo, nhiệt độ máy) và hệ số giãn nở (của máy công cụ, của dụng cụ đo) được sử dụng để bù cho phép đo sai lệch hướng kính trung bình theo hai chiều D và sao lệch hướng kính F; g) Phương pháp thu nhận dữ liệu (phạm vi thu nhận dữ liệu nếu khác 360 o , các điểm bắt đầu và kết thúc của chuyển động thực, số điểm đo được lấy dùng cho thu nhập dữ liệu số, xử lý làm tròn dữ liệu mặc dù có áp dụng hay không áp dụng); h) Bất kỳ chương trình bù gia công nào được sử dụng trong quá trình kiểm; i) Vị trí của các bộ phận di trượt hoặc chuyển động trên các trục không được kiểm. 4.5. Hiệu chuẩn dụng cụ kiểm Đối với việc kiểm tra sai lệch hướng kính trung bình theo hai chiều D và sai lệch hướng kính F, phải biết kích thước chuẩn của dụng cụ kiểm. CHÚ THÍCH: Đối với các phép kiểm độ tròn sử dụng tín hiệu phản hồi, xem Phụ lục D. 4.6. Độ không đảm bảo kiểm Các thành phần chính của độ không đảm bảo kiểm đối với sai lệch độ tròn theo hai chiều G(b) và sai lệch độ tròn G là: - Độ không đảm bảo đo của dụng cụ kiểm; - Khả năng lặp lại của máy công cụ và/hoặc dụng cụ kiểm, ví dụ theo pháp kiểm độ trôi theo ISO/TR 16015. Các thành phần chính của độ không đảm bảo kiểm đối với sai lệch hướng kính trung bình theo hai chiều D và sai lệch hướng kính F là: - Các thành phần đối với sai lệch G(b) và G (xem ở trên); - Độ không đảm bảo của phép đo nhiệt độ của máy công cụ và dụng cụ kiểm [do độ không đảm bảo của cảm biến đo nhiệt độ và độ không đảm bảo do vị trí của cảm biến đo nhiệt độ]; - Độ không đảm bảo của các hệ số giãn nở nhiệt của máy công cụ và dụng cụ kiểm (được sử dụng để bù theo 20 o C). 5. Qui trình kiểm Để xác định sai lệch độ tròn theo hai chiều G(b) và sai lệch hướng kính trung bình theo hai chiều D, phải đo hai quĩ đạo thực liên tiếp: một quĩ đạo chiều tạo công tua cùng chiều kim đồng hồ và một quĩ đạo chiều tạo công tua ngược chiều kim đồng hồ. Tất cả dữ liệu đo tương ứng với đường quĩ đạo thực (bao gồm tất cả các đỉnh tại các điểm đảo chiều) phải được sử dụng để đánh giá. Đối với sai lệch hướng kính F của một phần đường tròn, sai số lắp đặt cần giảm tới giá trị nhỏ nhất. 6. Thể hiện kết quả Sử dụng phương pháp đồ thị là thích hợp nhất để thể hiện kết quả kiểm, với dữ liệu kết quả được qui định dưới dạng số: a) Sai lệch độ tròn theo hai chiều G(b); b) Sai lệch hướng kính trung bình theo hai chiều D, được hiệu chỉnh theo 20 o C; c) Sai lệch độ tròn G, cho tạo công tua cùng chiều và ngược chiều kim đồng hồ; d) Sai lệch hướng kính F max và F min , cho tạo công tua cùng chiều và ngược chiều kim đồng hồ, được hiệu chỉnh theo 20 o C. Các ví dụ điển hình về thể hiện kết quả được cho trên các Hình 4, 5, và 6. CHÚ THÍCH: Để rõ ràng hơn, trong tiêu chuẩn này thể hiện kết quả kiểm trên ba hình vẽ. Trong báo cáo kiểm, ba hình này có thể được kết hợp vào một hình. Báo cáo kiểm phải bao gồm các thông tin sau: - Ngày tháng năm kiểm; - Tên máy; - Dụng cụ đo; - Các thông số kiểm (xem 4.4). Phải ghi rõ tỉ lệ phóng đại của đồ thị. Cần ghi rõ độ không đảm bảo kiểm. 7. Các điểm được thỏa thuận giữa nhà cung cấp/nhà chế tạo và khách hàng Các điểm được thỏa thuận giữa nhà cung cấp/nhà chế tạo và khách hàng là: a) Qui trình làm nóng máy trước khi kiểm máy (xem 4.3); b) Các thông số kiểm (xem 4.4); c) Yêu cầu và thể hiện dữ liệu kết quả kiểm nào cho sai lệch độ tròn theo hai chiều G(b), sai lệch hướng kính trung bình theo hai chiều D, sai lệch độ tròn G và/hoặc sai lệch hướng kính F từ [6a) đến 6d)] . Thời gian kiểm: ngày/tháng/năm Dụng cụ đo: abc Tên máy: xyz Thời gian kiểm: ngày/tháng/năm Dụng cụ đo: abc Tên máy: xyz Các thông số kiểm Đường kính của quĩ đạo danh nghĩa: Lượng chạy dao tạo công tua: Chiều tạo công tua: Trục gia công khi kiểm (X,Y, Z: 40 mm 500 mm/min - XY Các thông số kiểm Đường kính của quĩ đạo danh nghĩa: Lượng chạy dao tạo công tua: Chiều tạo công tua Trục gia công khi kiểm (X, Y, Z): 250 mm 1000 mm/min + X đến + Y XY Vị trí của dụng cụ đo - Tâm của đường tròn (X/Y/Z): - Bù đến chuẩn dụng cụ (X/Y/Z): - Bù đến chuẩn chi tiết gia công (X/Y/Z): Phương pháp thu nhận dữ liệu - Điểm bắt đầu: - Điểm dừng - Số điểm đo (dạng số): - Xử lý làm trơn dữ liệu: 250/250/100mm 0/0/-80 mm 0/0/30 mm Cung phần tư thứ tư Cung phần tư thứ tư 1500 Không Vị trí của dụng cụ đo - Tâm của đường tròn (X/Y/Z): - Bù đến chuẩn dụng cụ (X/Y/Z): - Bù đến chuẩn chi tiết gia công (X/Y/Z: Phương pháp thu nhận dữ liệu - Điểm bắt đầu: - Điểm dừng - Số điểm đo (dạng số) - Xử lý làm tròn dữ liệu: 250/250/300mm 0/0/-80 mm 0/0/230 mm Cung phần tư thứ tư Cung phần tư thứ tư 1800 Không Sử dụng bù: Vị trí của trục không kiểm: Không Z= 150mm Sử dụng bù: Vị trí của trục không kiểm: Không Z= 350mm CHÚ DẪN + Tâm của đường tròn xác định theo phương pháp bình phương nhỏ nhất của hai quĩ đạo thực * Điểm bắt đầu Đường đậm Quỹ đạo thực, từ +Y đến +X Đường mảnh Quỹ đạo thực, từ +X đến +Y Sai lệch độ tròn theo hai chiều G(b) XY = 0,028 mm Sai lệch hướng kính trung bình theo hai chiều D XY = 0,001 mm CHÚ DẪN: + Tâm của các đường tròn vùng nhỏ nhất * Điểm bắt đầu Sai lệch độ tròn: G ZX = 0,018 mm Hình 4 - Ví dụ biểu diễn dữ liệu sai lệch độ tròn theo hai chiều G(b) và sai lệch hướng kính trung bình theo hai chiều D Hình 5 - Ví dụ biểu diễn dữ liệu sai lệch độ tròn G Thời gian kiểm: ngày/tháng/năm Dụng cụ đo: abc Tên máy xyz Các thông số kiểm Đường kính của quĩ đạo danh nghĩa: Lược chạy dao tạo công tua: Chiều tạo công tua: Trục gia công khi kiểm (X, Y, Z): 150 mm 300 mm/min +Y đến +X XY Vị trí của dụng cụ đo - Tâm của đường tròn (X/Y/Z): - bù đến chuẩn dụng cụ (X/Y/Z): - bù đến chuẩn chi tiết gia công (X/Y/Z): Nhiệt độ - nhiệt độ môi trường: - nhiệt độ dụng cụ đo; - nhiệt độ máy: 250/250/100 mm 0/0-80 mm 0/0/30 mm 22 o C 22 o C 22 o C Phương pháp thu nhận dữ liệu - điểm bắt đầu: - điểm dừng: - số điểm đo (dạng số): - xử lý làm tròn dữ liệu; Sử dụng bù: Vị trí của trục không kiểm: Cung phần tư thứ tư Cung phần tư thứ tư 1800 Không Nhiệt độ Z = 150 mm CHÚ DẪN: + Tâm của đường tròn xác định theo phương pháp bình phương nhỏ nhất * Điểm bắt đầu 0,000 quỹ đạo danh nghĩa Sai lệch hướng kính: F XY,max = +0,005 mm F XY,min = -0,013 mm Hình 6 - Ví dụ thể hiện dữ liệu cho sai lệch hướng kính F PHỤ LỤC A (Tham khảo) SỰ KHÁC NHAU GIỮA CÁC SAI LỆCH ĐỘ TRÒN G VÀ G(b) VÀ GIỮA CÁC SAI LỆCH HƯỚNG KÍNH F VÀ D Bảng A.1 chỉ ra sự khác nhau giữa các sai lệch độ tròn G và G(b) và giữa các sai lệch hướng kính F và D. Bảng A.1 Ảnh hưởng Sai lệch độ tròn G và G(b) Sai lệch hướng kính F và D Sai lệch hình dạng a Được tính đến Được tính đến Sai lệch đường kính b Không tính đến, do các đường kính của các đường tròn trong vùng nhỏ nhất không được đánh giá Được tính đến Sai lệch vị trí c Không tính đến, do vị trí của các đường tròn trong vùng nhỏ nhất chỉ được xác định bởi quĩ đạo thực Tính đến trong F cho cung tròn, không tính đến trong F cho đường tròn kín và không tính đến trong D a Sai lệch giữa đường tròn và dạng của quĩ đạo thực (ví dụ sai lệch dạng hình elíp). b Sai lệch giữa đường kính của quĩ đạo danh nghĩa và đường kính của quĩ đạo thực. c Sai lệch giữa vị trí của tâm quĩ đạo danh nghĩa và tâm của quĩ đạo thực (ví dụ sai lệch vị trí theo trục X và trục Y). PHỤ LỤC B (Tham khảo) ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC SAI LỆCH GIA CÔNG ĐIỂN HÌNH ĐỐI VỚI CÁC QUĨ ĐẠO TRÒN B.1. Tổng quan Phụ lục này đưa ra các ảnh hưởng chủ yếu của các loại sai lệch gia công điển hình đối với các quĩ đạo tròn. Nói chung các sai lệch riêng này chỉ ra một ảnh hưởng kết hợp đối với các quĩ đạo tròn đo được thực tế. Do đó thông tin trong Phụ lục này là không đủ để phân tích chi tiết phép đo theo đường tròn. Quĩ đạo theo đường tròn được tạo ra bởi hai trục tịnh tiến trên máy điều khiển số bị ảnh hưởng bởi sai lệch hình học của hai trục và sai lệch gây ra do điều khiển số và bộ truyền của nó. B.2. Ảnh hưởng của các sai lệch hình học B.2.1. Ảnh hưởng của sai lệch định vị theo đường lũy tiến Khi dịch chuyển dài theo trục X, ví dụ, do sai lệch tỉ lệ, quĩ đạo tròn sẽ thay đổi thành elíp có đường kính lớn song song với trục X. Nếu giả sử trục Y không có sai lệch, đường kính của quĩ đạo song song với trục Y là không thay đổi, nghĩa là đường kính bằng với đường kính danh nghĩa (xem hình B.1 a)). Khi dịch chuyển ngắn theo trục X và giả sử trục Y không có sai lệch, quĩ đạo tròn sẽ thay đổi thành elíp có đường kín lớn song song với trục Y. Đường kính này bằng đường kính danh nghĩa [xem Hình B.1b)]. a) Dịch chuyển dài theo trục X b) Dịch chuyển ngắn theo trục X CHÚ DẪN: 1) Quỹ đạo danh nghĩa 2) Quỹ đạo thực Hình B.1 - Ảnh hưởng của các dịch chuyển ngắn và dài của một trục đối với quĩ đạo tròn B.2.2. Ảnh hưởng của độ không vuông góc của các trục Khi hai trục X và Y không vuông góc với nhau và góc giữa hai trục này lớn hơn 90 o , quĩ đạo đường tròn sẽ thay đổi thành elíp với các trục chính tại ±45 o . Đường kính lớn của elíp ở góc -45 o (Xem hình B.2a)). Thêm vào đó, được giả thiết rằng sai lệch do độ không vuông góc chỉ là sai lệch trong mặt phẳng XY. Khi góc giữa hai trục nhỏ hơn 90 o , quĩ đạo đường tròn sẽ thay đổi thành elíp với các trục chính tại ±45 o ­nhưng đường kính lớn của elíp ở góc + 45 o (Xem hình B.2b)). a) Góc lớn hơn 90 o b) Góc nhỏ hơn 90 o CHÚ DẪN: 1) Quỹ đạo danh nghĩa 2) Quỹ đạo thực Hình B.2 - Ảnh hưởng của độ không vuông góc của các trục đối với các quĩ đạo tròn B.2.3. Ảnh hưởng của các sai lệch có tính chu kỳ Các sai lệch có tính chu kỳ cũng ảnh hưởng đến quĩ đạo tròn. Sai lệch này do quĩ đạo tròn không có dạng elíp. Hình B.3 biểu thị các thay đổi đến quĩ đạo nếu giả thiết có sai lệch định vị trục Z có tính chu kỳ. Hình B.3 - Ảnh hưởng của các sai lệch có tính chu kỳ của trục Z B.3. Ảnh hưởng của điều khiển số và bộ truyền của nó B.3.1. Tổng quan Một quĩ đạo tròn được tạo ra bởi hai trục tịnh tiến và được điều khiển số đưa ra thông tin trên cơ sở đáp ứng của điều khiển số và bộ truyền của nó. Chuyển động của mỗi trục khá phức tạp, với hành trình, vận tốc và gia tốc của mỗi trục thay đổi theo một đường sin hoặc đường cosin nếu lượng chạy dao quĩ đạo tròn được giữ không đổi. B.3.2. Ảnh hưởng của sai số đảo chiều Khi có sai số đảo chiều theo chiều trục, sẽ xuất hiện các bước nhảy tại các điểm đảo chiều đó. Hình B.4 biểu thị sai số đảo chiều hành trình điển hình xuất hiện tại bốn điểm góc phần tư (từ cả hai trục) cho bốn cung phần tư với các tâm khác nhau. Đối với hành trình thông thường, hình vẽ chỉ ra hình dạng được tạo ra bởi tạo công tua ngược chiều kim đồng hồ. Hình B.4 - Các bước nhảy đảo chiều theo góc phần tư Khi xuất hiện khôi phục sai số đảo chiều (do việc sử dụng các tỉ lệ phản hồi hoặc việc sử dụng bù đảo chiều trong máy CNC), các hiệu ứng trễ thời gian sẽ là nguyên nhân gây ra các đỉnh hoặc các "gai" tại các điểm đảo chiều (xem Hình B.5). Độ lớn của các "gai" này phụ thuộc khe hở cơ khí và sự trễ thời gian. Hình B.5 - Các gai đảo chiều theo góc phần tư Chú ý rằng các "bước nhảy" và các "gai" tại các điểm đảo chiều thực tế được làm biến dạng thành "phẳng" và sẽ được hiển thị trên các đường tròn gia công, nhưng không xuất hiện trên các kiểm tra chuẩn độ chính xác và khả năng lặp lại định vị của trục tịnh tiến (ví dụ phù hợp với TCVN 7011-2 (ISO 230-2), bởi vì các phép đo chỉ được thực hiện sau khi đã được dùng các chuyển động của máy, tuân theo các kiểm tra chuẩn này. Trong thực tế, cả các "gai" và các "bước nhảy" có thể cùng xuất hiện với số lượng khác nhau. Thêm vào đó, nếu việc bù sai số đảo chiều và/ hoặc bù ma sát được áp dụng không khớp chính xác với sai số đang tồn tại, thì khi đó có thể xuất hiện các hình dạng phức tạp tại góc phần tư, bao gồm cả các "gai lõm" và các "bước nhảy lõm" B.3.3. Ảnh hưởng của các gia tốc trục Nếu lượng chạy dao đối với quĩ đạo tròn tăng lên thì gia tốc của trục tăng theo. Bộ truyền động của trục có thể tác động bằng phương pháp mà biên độ chuyển động giảm tại tần số cao hơn ở lượng chạy dao cao. Kết quả là đường kính của các quĩ đạo sẽ nhỏ hơn đường kính của quĩ đạo tròn danh nghĩa (xem Hình B.6). CHÚ DẪN Các quỹ đạo thực của các chuyển động tròn với 1 Lượng chạy dao tạo công tua thấp 2 Lượng chạy dao tạo công tua trung bình 3 Lượng chạy dao tạo công tua cao 4 Các điểm bắt đầu và kết thúc Hình B.6 - Ảnh hưởng của gia tốc trục Các thuật toán điều khiển đặc biệt trong bộ điều khiển số của máy (ví dụ vòng lặp điều khiển tỉ lệ toàn bộ) có thể tạo các đường tròn lớn hơn quĩ đạo tròn danh nghĩa tại các lượng chạy dao cao hơn, do vậy bù vào ảnh hưởng của gia tốc của các trục tương ứng. B.3.4. Ảnh hưởng của các sai số kéo theo khác nhau (sự ghép đôi không tương xứng của vị trí vòng lặp thu được) Nếu các sai số dưới đây của hai trục cần phải khác nhau, quĩ đạo tròn sẽ thay đổi thành một đường elíp. Các trục chính của elíp này nằm ở góc ± 45 o . Phụ thuộc vào chiều tạo công tua (cùng chiều hoặc ngược chiều kim đồng hồ), đường kính lớn nằm ở góc ± 45 o hoặc -45 o (xem hình B.7). Khi lượng chạy dao tăng lên thì sai lệch elíp so với đường tròn cũng tăng theo. CHÚ DẪN: Các quỹ đạo thực của các chuyển động tròn với 1 Lượng chạy dao tạo công tua thấp theo chiều kim đồng hồ 2 Lượng chạy dao tạo công tua thấp ngược chiều kim đồng hồ 3 Lượng chạy dao tạo công tua cao theo chiều kim đồng hồ 4 Lượng chạy dao tạo công tua cao ngược chiều kim đồng hồ 5 Quỹ đạo danh nghĩa Hình B.7 - Ảnh hưởng của các sai số kéo theo khác nhau PHỤ LỤC C (Thao khảo) SỰ ĐIỀU CHỈNH ĐƯỜNG KÍNH VÀ LƯỢNG CHẠY DAO TẠO CÔNG TUA Đường kính của quĩ đạo danh nghĩa và lượng chạy dao tạo công tua được xác định bằng sự thỏa thuận giữa nhà cung cấp và khách hàng hoặc bằng các tiêu chuẩn máy tương ứng. Nếu đường kính hoặc lượng chạy dao tạo công tua được lựa chọn khác so với các giá trị được qui định, chúng sẽ được điều chỉnh theo công thức sau để giữ gia tốc của trục không đổi: V 1 = V 2 Trong đó V 1 ­ là lượng chạy dao tạo công tua được tính toán; V 2 là lượng chạy dao tạo công tua được qui định; d 1 là đường kính kiểm của quĩ đạo danh nghĩa; d 2 là đường kính qui định của quĩ đạo danh nghĩa. Sự thay đổi của đường kính nên là nhỏ nhất, do: - Ảnh hưởng của sai lệch hình học của máy công cụ tăng khi tăng đường kính của quĩ đạo danh nghĩa và - Ảnh hưởng của các sai số kéo theo khác nhau tăng khi tăng lượng chạy dao tạo công tua. VÍ DỤ: Khi - Đường kính qui định d 2 là 100 mm, - Lượng chạy dao tạo công tua qui định V 2 là 500 mm/min và - Đường kính kiểm d 1 là 125 mm, - Lượng chạy dao tạo công tua tính toán V 1 được tính bằng: PHỤ LỤC D (Thao khảo) KIỂM ĐỘ TRÒN SỬ DỤNG TÍN HIỆU PHẢN HỒI Kiểm độ tròn được thực hiện khi không có dụng cụ đo ngoài, ví dụ như, được mô tả trong 6.6.3 của TCVN 7011-1:2007 (ISO 230-1:1996), nhưng sử dụng tín hiệu phản hồi trong của các bộ dẫn động các trục máy, phải được qui vào là "kiểm độ tròn sử dụng tín hiệu phản hồi". Các giá trị sai lệch độ tròn theo hai chiều và sai lệch độ tròn từ các phép kiểm độ tròn sử dụng tín hiệu phản hồi phải được xem xét là: - Sai lệch độ tròn theo hai chiều sử dụng tín hiệu phản hồi G (b) f , - Sai lệch độ tròn sử dụng tín hiệu phản hồi G f . Các phép kiểm độ tròn sử dụng tín hiệu phản hồi không được sử dụng để qui định các giá trị sai lệch hướng kính hoặc các giá trị sai lệch hướng kính trung bình theo hai chiều. Đối với máy công cụ và các thang chia tuyến tính, kiểm độ tròn sử dụng tín hiệu phản hồi có thể được sử dụng để thừa nhận, ví dụ, ảnh hưởng của các sai lệch chu kỳ (mô tả trong B.2.3), ảnh hưởng của sai số đảo chiều (B.3.2), ảnh hưởng của gia tốc của trục (B.3.3), ảnh hưởng của các sai số kèm theo (B.3.4). THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO TCVN 7011-2 (ISO 230-2), Điều kiện kiểm máy công cụ - Phần 2: Xác định độ chính xác và khả năng lặp lại định vị của trục điều khiển số ISO/TR 16015:2003, Geometrical product specifications (GPS) - Systematic errors and contributions to measurement uncertainty of length measurement due to thermal influences ( Yêu cầu đặc tính hình học của sản phẩm (GPS) - Sai số hệ thống và các thành phần của độ không đảm bảo đo của phép đo chiều dài do ảnh hưởng của nhiệt) ANSI/ASME B5.54-1992, Methods for Performance, Evaluation of Computer Numerically Contronlled Machining Centers. BRYAN, J.B. A simple method for testing measuring machines and machines tools; Part 1: Precision Engineering April 4 2 (1982), p.61; Part 2: Precision Engineering July 4 3 (1982), p. 125 BURDEKIN, M.and Park, J. CONTISURE. A Computer Aided System for assessing the contouring accuracy of NC machine tools, MATADOR Conference, April 1988, p.197 KAKINO, Y., IHARA, Y.And SHINOHARA, A. Accuracy Inspection of NC Machine Tools by Double Ball Bar method, Carl-Hanser Verlag, 1993; in German: Carl-Hanser Verlag, 1993; In Japanese: Realize, Inc., 1989 KNAPP, W. and HRPVAT, S. The Cirular Test for Testing NC Machine Tools, S.HROVAT, Trottenstr. 79, CH-8037 Zurich, 1987, ISBN 3-906391-03-5 In French: S, Hrovat. Trottenstr. 79, CH-8037. Zurich, 1986, ISBN 3-906391-02-7 In Russia: NPO ENIMS, 5th Donskoi pr.21-b, 117926 Moscow, Russia, 1992 In German: S. Hrovat, Trottenstr.79, CH-8037. Zurich, 1986, ISBN 3-906391-01-9 In Japanese: Nachi-Fujikoshi, Worl Trade Centre Building, 2-4-1, Hamamatsu-cho, Minato-ku, Tokyo 105. NAKAZAWA, H.And ITO, K. Measurement System of Contouring Accuracy an NC Machine Tools, Bull, Japan Soc. Prec.Eng., 12 4 (Dec.1978), p.189