Thước cặp, một trong những dụng cụ đo lường được sử dụng phổ biến nhất trong lĩnh vực sản xuất cơ khí, đơn giản
để vận hành và được ứng dụng rộng rãi trong việc đo đường kính ngoài. Tuy nhiên, nó vẫn còn nhiều hạn chế kỹ thuật vốn có.
Với yêu cầu về độ chính xác ngày càng tăng trong sản xuất hiện đại, những nhược điểm của việc đo đường kính ngoài bằng thước cặp đã trở nên ngày càng rõ rệt, ảnh hưởng đến độ chính xác và
độ tin cậy của kết quả đo. Độ chính xác đo của thước cặp vernier tiêu chuẩn là ±0,02
milimet, trong khi đó của thước cặp điện tử có thể đạt ±0,01milimet. Tuy nhiên, trong các ứng dụng thực tế,
nó bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như kỹ năng vận hành, điều kiện môi trườngvà đặc điểm
của phôi, và sai số đo thực tế thường vượt quá phạm vi chính xác theo lý thuyết.I. Nguyên nhân cơ bản của việc hạn chế độ chính xác đo
1. Sai số vận hành của con người là nhược điểm chính khi sử dụng thước cặp để đo đường kính ngoài.
Việc kiểm soát
lựcđo trực tiếp ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả đo. Lực đo tiêu chuẩn
nên được kiểm soát trong khoảng 8-12 Newton, nhưng rất khó để duy trì một lực đo không đổi
trong thực tếvận hành. Sự thay đổi 1 Newton trong lực đo có thể dẫn đến
sai số đo 0,005-0,01 milimet. Đặc biệt khi đo các bộ phận thành mỏng hoặc mềm
vật liệu, lực đo quá mức có thể gây ra phôi bị biến dạng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ chính xác đo.
2. Sai số đọc là những sai sót kỹ thuật cố hữu của thước cặp vernier. Tính chủ quan của mắt người khi đọc các
vạch chia dẫn đến kết quả đo không nhất quán. Giá trị đọc tối thiểu của vernier nguyên tắc là 0,02
milimet, nhưng việc đọc thực tế bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như điều kiện ánh sáng, góc quan sátvà
thị lực của người vận hành. Sự khác biệt khi đọc cùng một kích thước bởi những người vận hành khác nhau có thể đạt
0,03 - 0,05 milimet.Loại sai số đọc của con người này là không thể chấp nhận được trong các phép đo chính xác.3. Giới hạn của diện tích tiếp xúc dẫn đến tính đại diện không đủ của kết quả đo.
Diện tích tiếp xúc
giữa hai má thước cặp và phôi thường chỉ là một vài milimet vuông. Đối với phôi có bề mặt cao
độ nhám hoặc các khuyết tật cục bộ, một thay đổi nhỏ trong vị trí tiếp xúc điểm có thể dẫn đến các phép đo khác nhau
kết quả. Sai số độ tròn thực tế và sai số hình elip của hình tròn phôi mặt cắt ngang không thể được phản ánh chính xác
bằng phép đo một điểm. Cần phải đo nhiều điểm để có được các thông số hình học đáng tin cậy.
II. Tác động của điều kiện môi trường đến độ chính xác đo1. Sự thay đổi nhiệt độ là một yếu tố môi trường quan trọng ảnh hưởng đến độ chính xác của thước cặp
phép đo.
Hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu kim loại làm cho kích thước thay đổi theo nhiệt độ. Tuyến tính
giãn nởhệ số của thép là khoảng 11×10^-6/℃.
Một nhiệt độ thay đổi 10℃ sẽ dẫn đến 0,011mm thay đổi trong 100mm
kích thước. Sự dao động trong xưởng nhiệt độ môi trường, sự truyền nhiệt độ tay của người vận hành, và dưnhiệt từ quá trình gia công phôi đều có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả đo. 2. Độ ẩm và chất gây ô nhiễm có tác động tiêu cực đến độ chính xác đo của thước cặp, đặc biệt là trong môi trường khắc nghiệt
môi trường sản xuất. Chất lỏng cắt kim loại và chất lỏng làm mát còn lại trên bề mặt của phôi, tạo thành một chất lỏng
màng làm thay đổi trạng thái tiếp xúc thực tế và tham chiếu đo. Độ dày của màng dầu bề mặt, dao động
từ 0,01 đến 0,05 milimet, được chồng trực tiếp
lên kết quả đo. Để có được chính xác đo dữ liệu,
bề mặt phôi phải được làm sạch hoàn toàn.3. Rung động và va đập có thể gây nhiễu cho các phép đo chính xác. Tại công trường sản xuất, hoạt động của máy
công cụ và sự di chuyển của thiết bị nặng đều có thể tạo ra rung động. Là một dụng cụ đo cầm tay, thước cặp là
đặc biệt nhạy cảm với nhiễu rung. Khi
biên độ rung vượt quá 0,02 milimet, nó sẽ đáng kể ảnh hưởng đến sự ổn định của việc đọc.
Trong quá trình đo, sự run rẩy của tay người vận hành cũng sẽđược truyền đến
kết quả đo, ảnh hưởng đến độ lặp lại và độ chính xác của phép đo. III. Ràng buộc của đặc điểm phôi đối với kết quả đo1. Sự khác biệt đáng kể về chất lượng bề mặt ảnh hưởng đến độ tin cậy của phép đo thước cặp. Các đỉnh
và thung lũng trên
bề mặt thô gây ra sự không chắc chắn trong các điểm tiếp xúc. Khi độ nhám bề mặt Ra vượt quá 1,6 micromet,
tính ngẫu nhiên của hình dạng hình học vi mô trên bề mặt làm tăng sự phân tán của
kết quả đo.Sai số đo đối với các bề mặt thô như
bề mặt đúc, bề mặt rèn và bề mặt hàn có thể đạt ±0,1 milimet, vượt xa
độ chính xác danh nghĩa của thước cặp.2. Sự phức tạp của hình dạng hình học của phôi giới hạn phạm vi ứng dụng của thước cặp. Không chuẩn
hình dạng hình học không thể được đo chính xác. Phôi có hình elip mặt cắt ngang, mặt cắt ngang đa giác,
và mặt cắt ngang không đều yêu cầu đo lường chuyên biệt phương pháp và thiết bị.
Thước cặp chỉ có thể đo kích thước cục bộ nhưng không thể toàn diện đánh giá độ chính xác hình học.
Đối với các bộ phận có yêu cầu độ chính xác hình học cao, tính đại diện của kết quả đo thước cặp là không đủ.3. Độ cứng và tính chất đàn hồi của vật liệu ảnh hưởng đến sự ổn định của kết quả đo. Vật liệu mềm
trải qua biến dạng đàn hồi hoặc dẻo dưới tác dụng của lực đo. Việc đo các vật liệu như
hợp kim nhôm, nhựa và cao su yêu cầu kiểm soát đặc biệt của lực đo.
Đối với vật liệu có độ cứng thấp hơn HB100, sai số đo có thể
vượt quá ±0,05 milimet. Các đặc tính bật lại của cao đàn hồi vật liệu gây ra
kết quả đo thay đổi theo thời gian, do đó ảnh hưởng đến độ lặp lại của dữ liệu đo.IV. Giới hạn về phạm vi đo và tính linh hoạt
1. Phạm vi đo bị giới hạn bởi kích thước cấu trúc của thước cặp và không thể đo
lớn
phôi có kích thước vượt quá phạm vi. Phạm vi đo tối đa của thước cặp tiêu chuẩn thường là 150-300 milimet.
Để đo đường kính ngoài của phôi lớn, chuyên dụng cỡ lớn thước cặp hoặc các phép đo khác
phương pháp là bắt buộc.Kích thước của các vị trí đặc biệt như bên trong
đường kính của lỗ sâu, đường kính đáy của lỗ mù và chiều rộng của rãnh không thể trực tiếp đo bằng thước cặp thông thường.
2. Ràng buộc về góc và vị trí đo ảnh hưởng đến tính khả thi của việc đo một số phôi nhất định. Thước cặp cần
phải vuông góc với bề mặt được đo để có được kết quả chính xác. Đối với phôi có hình dạng phức tạp, một số
các bộ phận có thể không được định vị chính xác bằng thước cặp.Một góc đo lệch 5 độ so với
dọc hướng sẽ dẫn đến khoảng
0,4% sai số cosin. Việc đo các bộ phận trong lắp ráp điều kiện thường bị giới hạn bởi không gian và không thể đạt được các điều kiện đo lý tưởng.
3. Khả năng đo động không đủ hạn chế việc ứng dụng thước cặp trong tự động hóa sản xuất,
ngăn cản việc thực hiện đo trực tuyến và giám sát thời gian thực. Sản xuất hiện đại yêu cầu nhanh chóng
phát hiện và phản hồi. Tuy nhiên, thước cặp có tốc độ đo chậm và yêu cầu vận hành thủ công,
do đó không đáp ứng được các yêu cầu về nhịp điệu sản xuất để đạt hiệu quả cao. Tự động hóa
dây chuyền sản xuất cần hệ thống đo lường tích hợp. Bản chất thủ công của thước cặp trở thành nút thắt cổ chai
đối với hiệu quả sản xuất.
