Nghiên cứu công nghệ đo trên máy CMM

- Nguyễn thị ph−ơng TấN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Nghiên cứu công nghệ đo trên máy CMM Chuyờn ngành : Cơ khí Chính xác và Quang học LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Cơ khí Chính Xác và Quang học NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : Ts.
- Hà nội, tháng 10 năm 2010 Ng−ời thực hiện Nguyễn Thị Ph−ơng iLỜI Cảm ơn Trong thời gian thực hiện đề tài, tác giả đã nhận đ−ợc sự quan tâm rất lớn từ nhà tr−ờng, các thầy cô giáo trong bộ môn Cơ khí chính xác và Quang học.Tác giả xin chân thành cảm ơn đến khoa sau đại học, các giáo viên giảng dạy đã tạo điều kiện cho ng−ời viết hoàn thành luận văn .
- Tác giả cũng rất cảm kích tr−ớc những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo thuộc bộ môn cơ khí Chính xác và Quang học đã tạo điều kiên thuận lợi và giúp đỡ tác giả tháo gỡ những v−ớng mắc trong thời gian thực hiện luận văn.
- Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 10 năm 2010 Ng−ời thực hiện Nguyễn Thị Ph−ơng MụC LụC Trang phụ bìa.
- xii Phần mở đầu Ch−ơng I: ph−ơng pháp ba toạ độ đo các thông số hình học của chi tiết máy .
- Ph−ơng pháp đo tọa độ cho chi tiết máy Ph−ơng pháp đo toạ độ bằng tiếp xúc cơ khí.
- Giới thiệu về máy đo tọa độ CMM .
- Hệ thống tọa độ trên máy CMM .
- Các thành phần cơ bản của máy đo CMM ( Mitutoyo QM- Measure 333).
- Cấu hình hệ thống máy đo CMM .
- Các bộ phận chính của máy .
- Các đặc điểm của CMM Giới thiệu một số máy đo CMM đ−ợc dùng ở Việt Nam và trên thế giới.17 1.7.1.
- Máy CMM dùng cho phòng thí nghiệm- Máy CMM LK V-SL Máy đo tọa độ RAPID của hãng ThomeProzision Máy đo tọa độ Bright- Strato CNC CMM của hãng Mitutoyo .
- Máy đo CNC Beyond Crysta C544 - BLNC Kết luận Ch−ơng II: Ph−ơng pháp xử lý số liệu đo trên máy đo CMM .
- Lý do xử lý số liệu đo trên máy CMM Một số phần mềm thông dụng .
- Ch−ơng trình chi tiết độc lập ACE Phần mềm đo đ−ờng cong KUM Phần mềm để đo bề mặt cong HOLOS Phần mềm giao tiếp dữ liệu DATACOM .
- Một số phần mềm th−ờng dùng của máy Mitutoyo .
- Ph−ơng trình tổng quát của các mặt bậc hai .
- Ph−ơng trình của các bề mặt cơ khí th−ờng gặp .
- Xây dựng thuật toán để xác định các thông số bề mặt từ điểm đo nhận đ−ợc khi đo trên máy đo ba tọa độ Ph−ơng pháp bình ph−ơng nhỏ nhất Xây dựng thuật toán Xác định ph−ơng trình tổng quát của các bề mặt bậc Xác định ph−ơng trình mặt phẳng bằng ph−ơng pháp bình ph−ơng nhỏ nhất Ph−ơng pháp xác định bán kính cầu và độ cầu khi đo trên máy đo ba tọa độ .
- MộT Số KếT QUả NGHIÊN CứU Về Độ CHíNH XáC PHéP ĐO TRÊN MáY ĐO BA TọA Độ CMM .
- Ph−ơng pháp thực nghiệm Thiết bị đo Đánh gía độ chính xác phép đo của căn mẫu Đánh giá độ chính xác phép đo của đ−ờng kính căn mẫu lỗΦ 50.002mm No 177-146.
- Japan của hãng Mitutoyo Ch−ơng 4: kết luận chung và ph−ơng pháp bù sai số trên máy CMM .
- Ph−ơng pháp bù sai số trên máy CMM Vấn đề kỹ thuật khi lựa chọn mua máy CMM Hạn chế của máy đo tọa độ CMM Kết luận Chung iiDANH MụC CáC CHữ VIếT TắT CMM Co-or.
- CNC CAQ CAD CAM 3D I/O CAP Coordinate Measuring Machine Sys Coordinate System Computer Numerical Control Computers Aided QualityControl Computer Aided Design Computer Aided Manufacturing 3 Dimension Input/Output Computer Aided Planning Máy đo toạ độ 3 chiều Hệ toạ độ Điều khiển số bằng máy tính Kiểm tra chất l−ợng sản phẩm Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính Sản xuất có sự trợ giúp của máy tính 3 chiều Vào/ ra Lập kế hoạch có trợ giúp của máy tính iiiDANH MụC CáC BảNG, biểu đồ Bảng 1.1 Tên và chức năng của các bộ phận cụm điều chỉnh áp Bảng 1.2.
- Độ chính xác của hệ đo chính Bảng 1.6.
- Các thông số kỹ thuật của máy CMMLKV-SL Bảng 1.7.
- Các thông số kỹ thuật của máy đo RAPID CMM Bảng 1.8 Các thông số kỹ thuật của máy đo Strato CMM Biểu đồ đo căn mẫu: Biểu đồ 3.1 Biểu thị giá trị sai số theo số lần đo(0=α) máy Beyond 504 Biểu đồ 3.2 Biểu thị giá trị sai số theo số lần đo(15=α) máy Beyond 504 Biểu đồ 3.3 Biểu thị giá trị sai số theo số lần đo(30=α) máy Beyond 504 Biểu đồ 3.4 Biểu thị giá trị sai số theo số lần đo(45=α) máy Beyond 504 Biểu đồ 3.5 Biểu thị giá trị sai số theo số lần đo(0=α) máy Beyond Crysta544 Biểu đồ 3.6 Biểu thị giá trị sai số theo số lần đo(15=α)Crysta544 Biểu đồ 3.7 Biểu thị giá trị sai số theo số lần đo(30=α)Crysta544 Biểu đồ 3.8 Biểu thị giá trị sai số theo số lần đo(45=α)Crysta544 Biểu đồ đo Bạc Biểu đồ 3.9 Biểu thị giá trị sai số theo số lần đo máy Beyond 504 Biểu đồ 3.10 Biểu thị giá trị sai số theo số lần đo máy Beyond 504 Biểu đồ 3.11 Biểu thị giá trị sai số theo số lần đo Crysta544 Biểu đồ 3.12 Biểu thị giá trị sai số theo số lần đo Crysta544 ivDANH MụC CáC HìNH Vẽ, Đồ THị Hình 1.1: Hệ tọa độ máy và hệ tọa độ bộ phận Hình 1.2: Mô hình máy đo ba toạ độ Hình 1.3: Sơ đồ khối Hệ đo QM Hình 1.4: Cấu tạo máy đo Mitutoyo Hình 1.5: Sơ đồ cụm điều chỉnh áp suất Hình 1.6: Gá lắp đầu đo tín hiệu tiếp xúc Hình1.7: Đầu đo dẫn động bằng động cơ Hình 1.8 Đầu đo bằng tay Hình 1.9 Mô hình máy CMM LKV-SL Hình 1.10:Mô hình máy đo RAPID Hình 1.11 Máy đo CNC CMM của hãng Mitutoyo Hình 1.12 Mặt phẳng trong không gian Hình 1.13.
- Mặt cầu trong không gian Hình 1.14 Mặt trụ trong không gian 1PHầN Mở ĐầU Trong những năm đầu thấp kỷ 90 cỏc lĩnh vực cụng nghệ tin học, điện tử, điện tử số, tự động hoỏ phỏt triển mónh mẽ trờn thế giới.
- Nhờ sự ghộp nối thành cụng giữa mỏy tớnh và mỏy đo tọa độ đó cho ra đời cỏc thiết bị đo tọa độ với những ưu điểm vượt trội như khả năng tự động thu nhập số liệu đo từ cỏc trục tọa độ và truyền thẳng vào mỏy tớnh, lưu trữ và sử lý số lượng thụng tin lớn thụng tin đo, đưa ra kết quả đo nhanh chúng, chớnh xỏc theo cỏc chương trỡnh phần mềm đó được định sẵn.
- Mỏy đo tọa độ cú thể xỏc định kớch thước, hỡnh dỏng, sai số vị trớ rừ ràng, chớnh xỏc và nhanh chúng với khả năng tiếp cận đối tượng đo phong phỳ, đồng thời từ bộ tọa độ điểm đo cú thể dựng lại bề mặt khụng gian của vật đo trợ giỳp cho quỏ trỡnh tạo mẫu và gia cụng sản phẩm.
- Ngoài ra đo trờn mỏy đo tọa độ cũn giảm được cỏc khú khăn về gỏ đặt.
- Mỏy đo tọa độ cú khả năng đặt độ chớnh xỏc cao, độ chớnh xỏc mỗi trục cỡ 0,1àm hoặc cao hơn nữa.
- Hiện nay việc trang bị mỏy đo tọa độ đang đ−ợc sử dụng rộng rãi trong cỏc lĩnh vực như: cơ sở sản xuất, phũng thớ nghiệm, quõn đội song vấn đề ở đây là làm sao giảm đ−ợc các yếu tố ảnh h−ởng nh− ph−ơng đo, số điểm đo đến độ chính xác phép đo trên máy đo ba tọa độ.
- Chương 1: Ph−ơng pháp ba tọa độ đo các thông số hình học của chi tiết máy • Chương 2: Ph−ơng pháp xử lý số liệu đo trên máy đo CMM • Chương 3: Một số kết quả nghiờn cứu về độ chính xác phép đo trên máy đo ba tọa độ CMM • Chương 4: Kết luận chung của đề tài và ph−ơng pháp bù sai số trên máy CMM.
- 3Ch−ơng I ph−ơng pháp ba toạ độ đo các thông số hình học của chi tiết máy 1.1 .
- Ph−ơng pháp đo tọa độ cho chi tiết máy.
- Đo các thông số hình học của chi tiết máy đ−ợc chia ra: ph−ơng pháp đo trực tiếp và ph−ơng pháp gián tiếp Ph−ơng pháp đo trực tiếp là ph−ơng pháp đo mà đại l−ợng đ−ợc đo chính là đại l−ợng cần đo ví dụ nh− khi ta đo đ−ờng kính, chi tiết bằng panme, th−ớc cặp.
- Ph−ơng pháp này có độ chính xác cao nh−ng kém hiệu quả.
- Ph−ơng pháp đo gián tiếp là ph−ơng pháp đo trong đo đại l−ợng đo không phải là đại l−ợng cần đo mà nó có quan hệ hàm số với đại l−ợng cần đo ví dụ nh− khi ta đo đ−ờng kính chi tiết thông qua các yếu tố trong cung hay qua chu vi..
- Ph−ơng pháp đo gián tiếp thông qua các mối quan hệ toán học hoặc vật lý học giữa các đại l−ợng cần đo và đại l−ợng đ−ợc đo.
- Dựa vào các điểm đo của bề mặt chi tiết.
- Đây là ph−ơng pháp đo toạ độ, nó có độ chính xác t−ơng đối cao và đạt hiệu quả đo tốt.
- Tuy nhiên nếu hàm quan hệ phức tạp thì độ chính xác đo càng thấp.
- Ph−ơng pháp đo tọa độ đ−ợc chia ra là ph−ơng pháp đo tiếp xúc và không tiếp xúc.
- Ph−ơng pháp đo tiếp xúc là ph−ơng pháp đo giữa đầu đo và bề mặt chi tiết đo tồn tại một áp lực đo.
- Ví dụ nh− khi đo bằng dụng cụ cơ khí , quang cơ, điện tiếp xúc..
- áp lực này làm cho vị trí đo ổn định nên kết quả đo tiếp xúc rất ổn định.
- Tuy nhiên do có áp lực đo mà khi đo tiếp xuc không tránh khỏi sai số do các biến dạng có liên quan đến áp lực đó gây ra.
- Đặc biệt khi đo các chi tiết bằng vật liệu mềm, dễ biến dạng hoặc các vật đo kém cứng vững.
- Ph−ơng pháp đo không tiếp xúc là ph−ơng pháp đo không có áp lực giữa yếu tố đo và bề mặt chi tiết đo nh− khi ta đo bằng máy đo 3 tọa độ, máy quang 4học..Vì không có áp lực đo nên khi đo bề mặt chi tiết không bị biến dạng hoặc bị cào x−ớc..Ph−ơng pháp này thích hợp với các chi tiết nhỏ, dễ biến dạng.
- Ưu điểm của ph−ơng pháp đo tọa độ là có thể đo các kích th−ớc chi tiết phức tạp, khó đo, không yêu cầu rà chỉnh chi tiết đo tr−ớc khi đo, giảm một cách đáng kể động tác chuẩn bị khi đo.
- Tuỳ theo số toạ độ có thể của thiết bị đo mà thao tác đo và cách tính toán kết quả đo khác nhau.
- Số tọa độ của thiết bị càng nhiều thì thao tác đo càng đơn giản.Số tọa độ càng nhiều, số điểm đo càng nhiều việc tính toán kết quả đo càng khó khăn.
- Vì thế để nâng cao độ chính xác khi đo ng−ời ta cần đo nhiều điểm đo và cần có sự trợ giúp của thiết bị tính toán, th−ờng đ−ợc biểu diễn tọa độ chi tiết theo đề các thuận lợi cho trực quan và biểu diễn bản vẽ thiết kế để giảm nhẹ lao động và lầm lẫn trong tính toán.
- Độ chính xác của ph−ơng pháp đo phụ thuộc vào số điểm đo và cách phân bố số điểm đo trên chi tiết đo.
- 1.2.Ph−ơng pháp đo toạ độ bằng tiếp xúc.
- Đây là ph−ơng pháp th−ờng đ−ợc sử dụng nhiều nhất vì có độ chính xác cao.
- Để xác định các toạ độ điểm trên bề mặt chi tiết ta phải dùng đầu dò tiếp xúc trực tiếp với bề mặt chi tiết.
- Mũi dò hình cầu là thích hợp nhất để đo vì khi tiếp xúc tại một điểm bất kỳ nào trên bề mặt chi tiết điểm tiếp xúc đều cách tâm một khoảng bằng bán kính cầu.
- Tọa độ hiển thị trên máy tính luôn là tọa độ tâm cầu.
- Đối với những vật thể đơn giản thì máy tính chỉ việc thêm vào hay trừ đi bán kính mũi dò, còn những vật phức tạp thì chúng tuân thủ theo định luận học là: Bán kính cầu đi qua tiếp xúc luôn vuông góc với mặt phẳng tiếp xúc tại điểm đó.
- Đầu dò đơn giản nhất gồm một mũi dò liên kết chặt chẽ với một cơ cấu khoá mà cung cấp sự đàn hồi theo năm hay sáu h−ớng trong hệ tọa độ, nó bao 5gồm ba đôi hình trụ và ba quả cầu tiếp xúc.
- Khi mũi dò chạm vào điểm đo, điểm tiếp xúc đ−ợc mở ra, mạch điện bị ngắt và kết quả đo tức thời đ−ợc ghi lại trên tất cả các trục và dẫn đến việc đọc của máy.
- Hệ thống tọa độ trên máy CMM Mỗi chi tiết cơ khí đ−ợc tạo nên bởi những bề mặt xác định.
- Nếu ta đặt chi tiết đó vào một hệ tọa độ thì mỗi điểm trên bề mặt chi tiết sẽ có một tọa độ xác định.
- Thông qua các điểm đó ta có thể tái hiện đ−ợc các bề mặt của chi tiết để kiểm tra so sánh với yêu cầu của thiết kế.
- Có hai hệ thống trong máy đo tọa độ đó là: Hệ thống tọa độ máy và hệ thống tọa độ bộ phận.
- Hình 1.1.Hệ tọa độ máy và hệ tọa độ bộ phận Hệ thống tọa độ máy MCS: là hệ thống tọa độ gồm 3 trục: X, Y, Z đ−ợc gắn cho ba trục của máy đo phối hợp (CMM).
- Điểm gốc của tọa độ máy có thể thay đổi nh−ng h−ớng của các trục tọa độ máy không thể thay đổi đ−ợc.
- Hệ thống tọa độ máy là hệ thống tọa độ cơ bản, dựa vào nó mà đơn vị sử lý dữ liệu 3D( QM Data) thực hiện các tính toán khác nhau.
- Điểm gốc của hệ thống tọa độ máy đ−ợc đặt ở trung tâm của quả cầu chuẩn ( Master ball).
- 6Hệ thống tọa độ bộ phận PCS: Hệ tọa độ bộ phận đ−ợc thiết lập bởi ng−ời sử dụng để xếp thẳng hàng vị trí và h−ớng của chi tiết đo.
- Hệ tọa độ bộ phận đ−ợc định nghĩa bằng các phép đo trên chi tiết đo với các phép đo tham chiếu.
- Các khoảng cách t−ơng đối từ các vị trí tham chiếu đó đạt đ−ợc bằng việc tính toán các giá trị tọa độ trong hệ tọa độ bộ phận.
- Đối với việc phép đo tức thời, việc khởi tạo một hệ tọa độ bộ phận là rất quan trọng để phù hợp với các giá trị định tr−ớc của bản vẽ hoặc của máy.
- Nếu tọa độ bộ phận không đ−ợc định nghĩa, hệ tọa độ máy sẽ đ−ợc sử dụng thay cho nó.
- Giới thiệu về máy đo tọa độ CMM Máy đo tọa độ - Coordinate Méảuing Machine- CMM là tên gọi chung của các thiết bị vạn năng có thể thực hiện việc đo thông số hình học theo ph−ơng pháp tọa độ.
- Thông số cần đo đ−ợc tính từ các tọa độ điểm đo.
- Có hai loại máy đo tọa độ thông dụng là máy đo bằng tay (đầu đo đ−ợc dẫn động bằng tay) và máy đo CNC ( đầu đo đ−ợc điều khiển tự động bằng ch−ơng trình số) Máy đo tọa độ th−ờng là các máy đo 3 ph−ơng chuyển vị đo X,Y,Z.
- Đầu đo đ−ợc gắn trên gía đầu đo lắp trên thân tr−ợt theo ph−ơng Z.
- Khi đầu đo đ−ợc điều chỉnh đến một điểm nào đó thì 3 đầu đọc sẽ cho ta biết 3 tọa độ X,Y,Z t−ơng ứng với độ chính xác có thể lên đến 0,1 micromét.
- Hình 1.2: Mô hình máy đo ba toạ độ 7 1.5.
- Đơn vị đo chính • Bàn chuyên dụng • Bộ phận đo nhiệt • Cáp nối • Bộ phận sử lý dữ liệu • Các đầu đo Cụm xử lý dữ liệuCụm đo chính Cụm đo nhiệtCác đầu đo Hình 1.3: Sơ đồ khối Hệ đo QM 1.5.2.
- Các bộ phận chính của máy Nhìn một cách tổng thể từ ngoài vào thì máy đo 3D gồm các bộ phận chính sau: (1) Cụm đo nhiệt độ( tuỳ chọn)

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt