Dung sai trong cơ khí và những điều cần biết

Gia công CNC đòi hỏi độ chính xác cao, độ chính xác trong gia công của chi tiết máy được thể hiện bằng mức độ giống nhau về kích thước, hình dáng hình học, vị trí tương quan của chi tiết máy được gia công so với chi tiết máy lý tưởng trên bản vẽ kỹ thuật. Từ ảnh hưởng của vật liệu cho đến quá trình gia công, có nhiều yếu tố khác nhau có thể gây ra sự khác biệt trong kích thước của mỗi sản phẩm. Đây là lý do tại sao phải có dung sai gia công áp dụng cho các chi tiết cần sản xuất trong quá trình thiết kế. Nó là một lượng sai lệch có thể chấp nhận được về kích thước của sản phẩm.

Trên thực tế, việc gia công bất kỳ một chi tiết máy nào có độ chính xác tuyệt đối là hầu như không thể, điều này có nghĩa là tất cả các thông số, tính chất kỹ thuật được đưa trên bản vẽ sẽ chính xác tuyệt đối đối với chi tiết máy. Nhưng hầu hết là không thể làm được việc này, do đó chúng ta sử dụng dung sai để đo độ chính xác của chi tiết.

Khái niệm về dung sai

Dung sai được định nghĩa như là một phạm vi cho phép của sai số, việc tính dung sai sẽ dựa trên hiệu số của kích thước có giới hạn cao nhất đối với kích thước có giới hạn thấp nhất. Điều này liên quan đến việc thiết lập giới hạn kích thước tối đa và tối thiểu cho chi tiết sản phẩm và nếu hiệu số càng nhỏ thì độ chính xác trong gia công của chi tiết càng lớn, còn hiệu số càng lớn thì độ chính xác của chi tiết sẽ bị giảm đi làm ảnh hưởng trực tiếp đến chi tiết khi gia công.

Trong gia công cơ khí trên máy CNC, dung sai chủ yếu đề cập về các kích thước tuyến tính, góc và các kích thước vật lý khác. Nhưng bất kể đơn vị gì, một dung sai cơ khí đều chỉ ra một phạm vi đo có thể chấp nhận được từ điểm cơ bản (giá trị danh nghĩa).

Trong thiết kế và gia công, dung sai là phạm vi thay đổi có thể chấp nhận được của các kích thước của một bộ phận. Dung sai được xác định bởi nhà thiết kế và dựa trên chức năng, sự phù hợp về hình thức của bộ phận. Chúng đặc biệt quan trọng đối với các thành phần cấu tạo khác.

• Kích thước danh nghĩa: Kích thước lý tưởng của chi tiết.
• Sai lệch giới hạn trên: Sự khác biệt giữa kích thước tối đa có thể có của chi tiết so với kích thước danh nghĩa.
• Sai lệch giới hạn dưới: Sự khác biệt giữa kích thước tối thiểu có thể có của chi tiết so với kích thước danh nghĩa.
• Trị số dung sai: Là giá trị mô tả lượng biến thiên tối đa giữa kích thước giới hạn nhỏ nhất và kích thước giới hạn lớn nhất.
• Vị trí miền dung sai: Phạm vi cho phép thay đổi kích thước danh nghĩa của chi tiết, miền dung sai có thể nằm trên, nằm dưới hoặc cả hai phía của đường biểu diễn kích thước danh nghĩa của chi tiết.
• Cấp dung sai: Chênh lệch tối đa giữa kích thước cho phép và kích thước danh nghĩa.

Các loại dung sai cơ khí

Dung sai giới hạn

Dung sai cơ khí về giới hạn là các giá trị hai chiều xác định phạm vi chấp nhận được của một thứ nguyên. Giới hạn trên quy định kích thước tối đa có thể chấp nhận được trong khi giới hạn dưới chỉ định kích thước tối thiểu có thể chấp nhận được.

Bất kỳ giá trị nào ở giữa hai giá trị này đều có thể chấp nhận được 0,55 – 0,65 mm là một ví dụ về dung sai giới hạn. Với 0,55 mm là giới hạn trên và 0,65 mm là giới hạn dưới.

Dung sai đơn và song phương

Dung sai đơn là dung sai trong đó chỉ cho phép một hướng thay đổi so với kích thước đã chỉ định. Hướng có thể là dương hoặc âm (cộng hoặc trừ giá trị được chỉ định). Một ví dụ về dung sai đơn phương là 1,5 mm +.000 / -. 005.

Điều này có nghĩa là kích thước có thể lệch cao tới 1,505 mm. Nhưng không được thấp hơn bất kỳ giá trị được chỉ định ban đầu là 1,5 mm.

Trong dung sai đơn phương, giới hạn thay đổi trên hoặc dưới kích thước cơ bản của đối tượng. Nhưng trái lại, trong dung sai song phương, giới hạn thay đổi trên và dưới kích thước cơ bản của đối tượng.

Trong các ngành công nghiệp, dung sai đơn phương được sử dụng rộng rãi vì có thể dễ dàng hơn để tính toán chỉ theo một hướng.

Dung sai hình học

Dung sai hình học là một hệ thống vượt trội, khó hơn so với hệ thống đo kích thước và dung sai tiêu chuẩn (SD&T). Nó không chỉ cung cấp kích thước và dung sai của một bộ phận. Mà còn xác định đặc tính hình học chính xác của bộ phận mà dung sai áp dụng,

Trong khi SD&T đề cập đến hình dạng thì kích thước hình học và dung sai đo lường (GD&T) còn rộng hơn. Bao gồm cả các đặc điểm hình học như độ phẳng, vị trí thực và độ đồng tâm.

Dung sai lắp ghép

Dung sai lắp ghép bao gồm 2 hay một số chi tiết phối hợp nhau một cách cố định (ví dụ đai ốc vặn chặt vào bulông) hoặc di động (ví dụ pittông trong xi lanh) tạo thành một mối ghép. Bề mặt lắp ghép là bề mặt bao bề ngoài và bề mặt bị bao bên trong.

Cách biểu diễn dung sai cơ khí trên bản vẽ kỹ thuật

Biểu diễn dung sai kích thước trên bản vẽ chi tiết

Trên bản vẽ chi tiết, dung sai cơ khí kích thước được ghi theo một trong ba dạng sau:

• Ghi kích thước định nghĩa, miền dung sai và cấp chính xác.

Ví dụ: Φ50n7, Φ 120H8,…

Cách ghi dung sai cơ khí trong bản vẽ chi tiết

• Ghi kích thước danh nghĩa kèm theo sai lệch trên và sai lệch dưới.
• Hoặc nếu sai lệch trên, hoặc sai lệch dưới bằng 0 thì không ghi số 0. Nếu cả sai lệch trên và sai lệch dưới có giá trị tuyệt đối bằng nhau thì ghi: Ví dụ 50 +- 0.02

Biểu diễn dung sai các yếu tố hình học

Dung sai cơ khí hình học kiểm soát:

• Hình dạng
• Hướng
• Vị trí

Theo TCVN 5906:1995, chỉ dẫn dung sai hình dạng và vị trí các bề mặt trên bản vẽ gồm có các ký hiệu quy ước, trị số sai lệch và ký hiệu bề mặt so sánh A, B. Các chỉ dẫn này được thể hiện trong khung hình chữ nhật. Khung này được chia ra hai hay nhiều ô.

Thứ tự các ô

Trong đó theo thứ tự từ trái sang phải là:

• Ô thứ nhất: Ký hiệu dung sai.
• Ô thứ hai: trị số dung sai cùng đơn vị với kích thước danh nghĩa. Với kích thước tròng hay trục dấu phi ở trước giá trị dung sai.
• Ô thứ ba: ghi ký hiệu chuẩn bằng chữ cái in hoa trong trường hợp cần thiết.

Quy tắc ghi dung sai trên bản vẽ

Các đường dẫn nét liền mảnh được dùng để nối khung hình chữ nhật với phần tử ghi dung sai. Cuối đường dẫn có mũi tên chỉ vào hoặc cuối đường dẫn có tam giác tô kín và được đặt lại.

Quy tắc ghi dung sai trên bản vẽ

• Nếu dung sai thuộc đường hay mặt đó thì đường bao hay đường kéo dài sẽ được dùng.

Đường bao/đường kéo dài khi dung sai thuộc đường hoặc mặt đó

• Dùng đường kích thước kéo dài của đường kính khi dung sai liên quan đến đường trục hay mặt phẳng đối xứng của phần tử ghi kích thước.
• Khi khung chữ nhật không thể nối được với mốc chuẩn thì dùng chữ hoa để ký hiệu mốc. Chữ hoa đó cũng được ghi trong hình chữ nhật liên quan. Dùng các chữ hoa khác nhau để ký hiệu các mốc chuẩn khác nhau.

Đường kéo dài khi dung sai liên quan đến đường trục

• Nếu cần ghi dung sai cho một độ dài xác định thì kích thước độ dài đó được ghi sau trị số dung sai và phân cách bằng một gạch nghiêng “〃”.

Dấu gạch nghiêng dùng để ghi dung sai cho một độ dài xác định

Dung sai cơ khí là một trong những thông số cơ bản cần nắm rõ trong ngành gia công cơ khí nói chung và gia công CNC nói riêng