Hiểu về công nghệ đo, kích thước dung sai và thuộc tính liên quan

Các nội dung phần đo lường: ( xem chi tiết hơn ở các bài sau)
5.1 Kích thước, dung sai và các thuộc tính liên quan
5.1.1 Kích thước và dung sai
5.1.2 Các thuộc tính hình học khác
5.2 Dụng cụ đo thông thường
và dưỡng đo /cữ đo chuẩn
5.2.1 Các khối đo chính xác
5.2.2 Dụng cụ đo cho các kích thước thẳng
5.2.3 Dụng cụ so sánh
5.2.4 Dưỡng đo /cữ đo chuẩn cố định
5.2.5 Do lường góc độ
5.3 Bề mặt
5.3.1 Các đặc tính của bề mặt
5.3.2 Kết cấu của bề mặt
5.3.3 Tính nhất quán của bề mặt
5.4 Sự đo của bề mặt
5.4.1 Đo độ nhám bề mặt
5.4.2 Đánh giá tính nhất quán của bề mặt
5.5 Ảnh hưởng của quá trình sản xuất

Một số dụng cụ đo cơ khí cơ bản

Ngoài các thuộc tính cơ lý (cơ học – vật lý) của vật liệu, thì các yếu tố khác quyết định đến hiệu suất của một sản phẩm được sản xuất bao gồm kích thước và bề mặt của các thành phần chi tiết cấu thành sản phẩm đó.
Kích thước là các giá trị về độ lớn của khoảng cách thẳng (chiều dài) hoặc các góc của một thành phần được chỉ định trên bản vẽ chi tiết. Kích thước là rất quan trọng vì chúng xác định các thành phần chi tiết cấu thành nên sản phẩm khớp (phù hợp) với nhau như thế nào trong suốt quá trình lắp ráp. Khi chế tạo một linh kiện nhất định nào đó, thì gần như không thể và rất tốn kém để tạo ra các chi tiết theo kích thước chính xác được đưa ra trong bản vẽ. Thay vào đó, một biến thể về giới hạn được cho phép từ kích thước, và biến thể cho phép (biến đổi cho phép) đó được gọi là dung sai.

Các bề mặt của một linh kiện/ chi tiết cũng rất quan trọng. Chúng ảnh hưởng đến hiệu suất sản phẩm, sự lắp ráp phù hợp (các linh kiện/ chi tiết rời rạc khi lắp ráp/ phối bộ thì phù hợp/ ăn khớp với nhau) và tính thẩm mỹ mà một khách hàng tiềm năng có thể có đối với sản phẩm đó. Bề mặt là ranh giới bên ngoài của một vật thể với môi trường xung quanh nó, có thể là một vật thể khác, một chất lỏng hoặc khoảng trống không gian, hoặc sự kết hợp trong số những vật thể này. Các bề mặt bao quanh phần lớn các thuộc tính cơ lý của vật thể.
Chương này thảo luận về kích thước, dung sai và bề mặt – Đây là ba thuộc tính đã được chỉ định bởi nhà thiết kế sản phẩm và đã được xác định bởi các quy trình sản xuất sử dụng để tạo ra các chi tiết và các sản phẩm. Nó cũng xem xét cách những thuộc tính này được đánh giá như thế nào bằng cách sử dụng các thiết bị đo và dưỡng đo/ cữ đo chuẩn. Một chủ đề liên quan chặt chẽ là sử kiểm duyệt (kiểm tra – xác nhận – phê duyệt)

5.1 KÍCH THƯỚC, DUNG SAI VÀ CÁC THUỘC TÍNH LIÊN QUAN
Các thông số cơ bản đã được sử dụng bởi các kỹ sư thiết kế nhằm xác định kích thước của các tính năng hình học trên một bản vẽ chi tiết thì được định nghĩa trong phần này. Các thông số bao gồm các kích thước và dung sai, độ phẳng, độ tròn và góc độ.

HÌNH 5.1 Ba cách để xác định giới han dung sai cho một kích thước danh nghĩa của giá trị 2.500:
(a) dung sai đối xứng,
(b) dung sai đơn,
(c) kích thước giới hạn.

5.1.1 KÍCH THƯỚC VÀ DUNG SAI
ANSI [3] định nghĩa kích thước là ” một giá trị số được biểu diễn bằng các đơn vị đo phù hợp và được hiển thị trên một bản vẽ và trong các tài liệu khác cùng với các đường, các ký hiệu và các ghi chú để xác định kích thước hoặc đặc tính hình học, hoặc cả hai, của một chi tiết hoặc một phần tính năng”. Các kích thước trên bản vẽ chi tiết thể hiện kích thước danh nghĩa hoặc kích thước cơ bản của chi tiết đó và các tính năng của nó. Đây là những giá trị mà nhà thiết kế muốn kích thước chi tiết được hiển thị, nếu một chi tiết có thể được thực hiện với kích thước chính xác mà không có lỗi nào hoặc không có các biến đổi nào trong quá trình chế tạo. Tuy nhiên, có các sự biến đổi trong quá trình sản xuất, điều này được biểu thị dưới dạng các biến đổi trong phần kích thước chi tiết. Các dung sai được sử dụng để xác định các giới hạn của biến đổi được cho phép. Trích dẫn lại từ tiêu chuẩn ANSI [3], dung sai là “tổng số lượng mà theo đó là một kích thước cụ thể được phép biến đổi. Dung sai là sự khác biệt giữa giới hạn tối đa và giới hạn tối thiểu.
Dung sai có thể được chỉ định theo nhiều cách, được minh họa trong Hình 5.1. Có lẽ phổ biến nhất là dung sai đối xứng, trong đó sự biến đổi được cho phép theo cả hai hướng dương và âm từ kích thước danh nghĩa. Ví dụ: Trong hình 5.1 (a), kích thước danh nghĩa = 2.500 đơn vị chiều dài ( như: đơn vị mm, in) với một biến đổi cho phép là 0.005 đơn vị theo một trong hai hướng. Các phần bên ngoài những giới hạn này là không được chấp nhận. Nó có thể cho một dung sai đối xứng là không cân bằng (dung sai trên và dung sai dưới là không bằng nhau); ví dụ: 2.500 +0.010, -0.005 đơn vị kích thước (với +0.010 là dung sai trên, -0.005 là dung sai dưới). Dung sai đơn là một dung sai trong đó từ kích thước quy định thì sự biến đổi chỉ được phép theo một hướng, hướng dương hoặc âm, như trong hình 5.1 (b). Kích thước giới hạn là một phương pháp thay thế để chỉ định biến đổi cho phép trong một phần tính năng kích thước; chúng bao gồm các kích thước tối đa và kích thước tối thiểu được cho phép, như trong hình 5.1 (c).

Hình 2: Đo độ đồng trục bằng đồng hồ so

5.1.2 CÁC THUỘC TÍNH HÌNH HỌC KHÁC
Các kích thước và dung sai thường được biểu thị dưới dạng giá trị tuyến tính (giá trị kích thuớ thẳng, như: chiều dài, khoảng cách). Có các thuộc tính hình học khác của các chi tiết cũng rất quan trọng, chẳng hạn như độ phẳng của bề mặt, độ tròn của trục hoặc lỗ, độ song song giữa hai bề mặt, và v.v. Định nghĩa của các thuật ngữ này được liệt kê trong bảng 5.1.

BẢNG 5.1 Định nghĩa về các thuộc tính hình học của các chi tiết

*Góc độ  –  Là mức độ mà một phần đặc tính như một bề mặt hoặc trục nằm ở một góc xác định so với bề mặt tham chiếu. Nếu góc = 90º, thì thuộc tính được gọi là trực giao hoặc vuông góc. *Độ tròn – Đối với một bề mặt  xoay vòng như hình trụ, lỗ tròn hoặc hình nón, độ tròn là mức độ mà tất cả các điểm trên giao điểm của bề mặt và một mặt phẳng vuông góc với trục của biên dạng xoay vòng quanh là cách đều với trục. Đối với một hình cầu, độ tròn là mức độ mà tất cả các điểm trên giao điểm của bề mặt và một mặt phẳng đi qua tâm là cách đều nhau từ tâm. *Độ đồng tâm – Là mức độ mà bất kỳ hai (hoặc nhiều) phần đặc tính như bề mặt hình trụ và lỗ tròn có một trục chung. *Độ trụ – Là mức độ mà tất cả các điểm trên một bề mặt của biên dạng xoay vòng quanh như hình trụ là cách đều với trục của biên dạng xoay vòng quanh đó.

*Độ phẳng – là mức độ mà tất cả các điểm trên một bề mặt nằm trong một mặt phẳng duy nhất. *Độ song song – là mức độ mà tất cả các điểm trên một phần đặc tính như bề mặt, đường hoặc trục là các đều nhau từ một mặt phẳng tham chiếu hoặc một đường tham chiếu hoặc một trục tham chiếu. *Độ vuông góc/ trực giao – là mức độ mà tất cả các điểm trên một phần đặc tính như một bề mặt, một đường hoặc một trục là 90 º tính từ một mặt phẳng tham chiếu hoặc một đường thẳng tham chiếu hoặc một trục tham chiếu. *Độ tròn [Roundness] – Tương tự như Độ tròn [Circularity] *Độ vuông góc [Squareness] – Tương tự như Độ vuông góc/ trực giao [Perpendicularity] *Độ thẳng – là mức độ mà một phần đặc tính như một đường hoặc trục là một đường thẳng.