Trong gia công cơ khí, định vị, chuẩn và gá kẹp là những khái niệm cơ bản nhưng vô cùng quan trọng, quyết định trực tiếp đến độ chính xác và hiệu quả của quá trình gia công. Bài viết này sẽ đi sâu vào các khái niệm, nguyên tắc và ứng dụng của định vị, chuẩn và gá kẹp trong gia công cơ khí trên máy công cụ.
1. Khái niệm về định vị, chuẩn và gá kẹp
- Bậc tự do:
- Một vật rắn tuyệt đối trong không gian có 6 bậc tự do: 3 chuyển động tịnh tiến (Tx, Ty, Tz) và 3 chuyển động quay (Qx, Qy, Qz).
- Việc khống chế các bậc tự do giúp xác định vị trí của vật trong không gian.
- Nguyên tắc định vị:
- Định vị là quá trình xác định vị trí của vật bằng cách khống chế các bậc tự do.
- Điều kiện cần và đủ để định vị hoàn toàn một vật là khống chế đủ 6 bậc tự do.
- Một mặt phẳng khống chế 3 bậc tự do, một đường thẳng khống chế 2 bậc tự do và một điểm khống chế 1 bậc tự do.
- Các trường hợp siêu định vị cần tránh: khống chế quá 6 điểm, khống chế trùng lặp, khống chế quá nhiều bậc tự do trên cùng một đường thẳng hoặc mặt phẳng.
- Ký hiệu quy ước:
- Sử dụng các ký hiệu để biểu diễn tính chất công nghệ của bề mặt, chức năng thành phần công nghệ và các loại mặt tiếp xúc.
- Chuẩn:
- Là bề mặt của vật gia công được chọn làm cơ sở để định vị và gá kẹp.
- Chuẩn thô: Bề mặt được chọn lần đầu, quyết định đến toàn bộ quá trình gia công.
- Nguyên tắc chọn chuẩn thô: chỉ dùng một lần, chọn bề mặt không gia công hoặc có vị trí chính xác nhất, chọn bề mặt có lượng dư đều đặn.
- Chuẩn tinh: Bề mặt được chọn sau khi đã gia công một phần.
- Nguyên tắc chọn chuẩn tinh: chọn chuẩn trùng với chuẩn làm việc, trùng với gốc kích thước, tránh chọn chuẩn trên bề mặt dễ biến dạng, chọn chuẩn sao cho đồ gá thuận tiện và thống nhất.
- Gá kẹp:
- Là quá trình cố định vật gia công trên máy công cụ để đảm bảo vị trí và độ ổn định trong quá trình gia công cơ khí.
2. Các phương pháp định vị và gá kẹp phổ biến
- Định vị bằng mặt phẳng:
- Sử dụng mặt phẳng để khống chế 3 bậc tự do.
- Thường dùng cho các chi tiết có bề mặt phẳng lớn.
- Định vị bằng đường thẳng:
- Sử dụng đường thẳng để khống chế 2 bậc tự do.
- Thường dùng cho các chi tiết dạng trục hoặc có lỗ.
- Định vị bằng điểm:
- Sử dụng điểm để khống chế 1 bậc tự do.
- Thường dùng cho các chi tiết có hình dạng phức tạp.
- Định vị bằng khối V:
- Sử dụng khối V để định vị các chi tiết dạng trụ hoặc tròn xoay.
- Khối V ngắn khống chế 2 bậc tự do, khối V dài khống chế 4 bậc tự do.
- Định vị bằng chốt trụ:
- Sử dụng chốt trụ để định vị các chi tiết có lỗ.
- Chốt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự do, chốt trụ dài khống chế 4 bậc tự do.
- Định vị bằng mặt trụ:
- Sử dụng mặt trụ để định vị các chi tiết dạng trụ hoặc tròn xoay.
- Mặt trụ ngắn khống chế 2 bậc tự do, mặt trụ dài khống chế 4 bậc tự do.
- Định vị bằng mặt côn:
- Sử dụng mặt côn để định vị các chi tiết dạng côn.
- Mặt côn ngắn khống chế 2 bậc tự do, mặt côn dài khống chế 4 bậc tự do.
- Định vị bằng mặt cầu:
- Sử dụng mặt cầu để khống chế 3 bậc tự do.
- Thường dùng cho các chi tiết có hình dạng phức tạp.
- Định vị bằng chốt trám:
- Sử dụng chốt trám để khống chế 1 bậc tự do.
- Thường dùng để định vị chống xoay.
3. Các loại đồ gá kẹp phổ biến
- Ê tô:
- Dùng để kẹp chặt các chi tiết có hình dạng đơn giản.
- Mâm cặp:
- Dùng để kẹp chặt các chi tiết dạng tròn xoay trên máy tiện.
- Bàn từ:
- Dùng để kẹp chặt các chi tiết bằng vật liệu từ tính.
- Đồ gá chuyên dùng:
- Thiết kế riêng cho từng loại chi tiết và công đoạn gia công cụ thể.
- Đồ gá thủy lực:
- Sử dụng áp xuất dầu để kẹp chặt chi tiết.
- Đồ gá khí nén:
- Sử dụng áp xuất khí nén để kẹp chặt chi tiết.
- Đồ gá chân không:
- Sử dụng lực hút chân không để kẹp chặt chi tiết.
4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình định vị và gá kẹp
- Hình dạng và kích thước chi tiết:
- Hình dạng và kích thước chi tiết ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp định vị và đồ gá kẹp.
- Độ chính xác gia công:
- Độ chính xác gia công yêu cầu độ chính xác của định vị và gá kẹp.
- Lực cắt:
- Lực cắt ảnh hưởng đến độ ổn định của chi tiết trong quá trình gia công.
- Số lượng chi tiết gia công:
- Số lượng chi tiết gia công ảnh hưởng đến việc lựa chọn đồ gá chuyên dùng hay đồ gá vạn năng.
- Thời gian gia công:
- Thời gian gia công ảnh hưởng đến việc lựa chọn đồ gá có cơ cấu kẹp nhanh.
- Tính kinh tế:
- Chi phí đồ gá ảnh hưởng đến tính kinh tế của quá trình gia công.
5. Ứng dụng của định vị, chuẩn và gá kẹp
- Gia công chi tiết máy:
- Đảm bảo độ chính xác và độ ổn định trong quá trình gia công.
- Chế tạo khuôn mẫu:
- Định vị và gá kẹp chính xác các chi tiết khuôn mẫu.
- Gia công hàng loạt:
- Sử dụng đồ gá chuyên dùng để tăng năng suất và giảm thời gian gia công.
- Kiểm tra và đo lường:
- Định vị và gá kẹp chính xác các chi tiết để kiểm tra và đo lường.
- Gia công CNC:
- Sử dụng đồ gá chuyên dùng cho gia công tự động.
- Gia công robot:
- Sử dụng đồ gá chuyên dùng cho gá kẹp tự động.
Định vị, chuẩn và gá kẹp là những yếu tố then chốt để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả của quá trình gia công cơ khí. Việc lựa chọn và sử dụng đúng các phương pháp định vị, chuẩn và đồ gá kẹp giúp nâng cao năng suất, giảm chi phí và đảm bảo chất lượng sản phẩm.