Như chúng ta đã biết trong ngành công nghiệp chế tạo máy và sản xuất linh kiện chính xác, ngoài các loại đồ gá hàn, gia công, lắp ráp, đo kiểm,..v..v… thì đồ gá đo kiểm sử dụng trong hệ thống Coordinate Measuring Machine (CMM) đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc kiểm soát đảm bảo chất lượng của sản phẩm.

Đồ gá này thường được gọi với nhiều cái tên khác nhau như: Đồ gá đo kiểm CMM, Holding Fixture for CMM, ….

Ở trong bài viết này tôi xin phép gọi là CMM Fixture.

Giới thiệu về CMM và CMM Fixture

Để có thể thiết kế được CMM Fixture thì trước hết chúng ta phải hiểu CMM là gì và xác định được vai trò của CMM Fixture trong quá trình đo kiểm bằng máy CMM là như thế nào?

Máy đo tọa độ CMM(Coordinate Measuring Machine)

Là một thiết bị đo lường hiện đại, được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý đo đạc các tọa độ không gian (X, Y, Z) của các điểm trên bề mặt vật thể thông qua việc tiếp xúc với đầu dò có gắn cảm biến. Kết quả đo đạc được so sánh với mô hình CAD hoặc dữ liệu kỹ thuật để đánh giá sự phù hợp của vật thể với yêu cầu thiết kế.

Vai trò của CMM Fixture trong quá trình đo kiểm CMM

CMM Fixture là một phần không thể thiếu trong quá trình đo kiểm CMM. Nó giữ vai trò quan trọng trong việc:

• Đảm bảo sự cố định và ổn định của sản phẩm đo lường trong quá trình đo đạc.
• Định vị sản phẩm vào đúng vị trí và góc độ yêu cầu.
• Tạo điều kiện cho đầu dò tiếp cận các điểm đo một cách dễ dàng và an toàn.
• Giảm thiểu ảnh hưởng của ngoại lực quá trình đo đạc.
• Đảm bảo tính lặp lại và khả năng tái lập của quá trình đo lường.

Thiết kế CMM Fixture đòi hỏi chúng ta cần phải hiểu về đồ gá, yêu cầu kỹ thuật và các nguyên tắc trong thiết kế đồ gá, …. ( các kiến thức này tôi đã nói rõ ở trong bài viết SƠ LƯỢC VỀ ĐỒ GÁ TRONG SẢN XUẤT Ô TÔ). Ngoài ra không thể thiếu là các kiến thức về đo kiểm,kiểm soát chất lượng của sản phẩm.

Các loại CMM Fixture phổ biến

1. Đồ gá cố định

Đồ gá cố định là loại đồ gá được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng đo kiểm CMM. Chúng được thiết kế để giữ chặt vật thể đo lường trong một vị trí cố định và không thay đổi trong suốt quá trình đo đạc. Đồ gá cố định thường được sử dụng cho các vật thể có hình dạng đơn giản và không yêu cầu việc di chuyển hoặc xoay trong quá trình đo lường.

Các ưu điểm của đồ gá cố định bao gồm:

• Đơn giản trong thiết kế và sử dụng.
• Ổn định và đáng tin cậy.
• Phù hợp cho các ứng dụng đo lường cơ bản và không yêu cầu nhiều điều chỉnh.

Tuy nhiên, hạn chế của đồ gá cố định là không linh hoạt trong việc đo lường các vật thể phức tạp hoặc yêu cầu nhiều góc độ khác nhau.

2. Đồ gá xoay

Đồ gá xoay là loại đồ gá cho phép vật thể đo lường có thể xoay hoặc di chuyển theo các trục khác nhau trong quá trình đo đạc. Điều này giúp đầu dò CMM tiếp cận được các điểm đo từ nhiều góc độ khác nhau mà không cần phải tháo lắp lại vật thể.

Các ưu điểm của đồ gá xoay bao gồm:

• Linh hoạt trong việc đo lường các vật thể phức tạp.
• Tiết kiệm thời gian và công sức trong việc thay đổi vị trí của vật thể.
• Cho phép đo lường các chi tiết ẩn hoặc khó tiếp cận.

Tuy nhiên, đồ gá xoay thường phức tạp hơn trong thiết kế và yêu cầu kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo tính chính xác.

3. Đồ gá di động

Đồ gá di động là loại đồ gá cho phép vật thể đo lường có thể di chuyển hoặc thay đổi vị trí trong quá trình đo đạc. Điều này giúp tối ưu hóa việc tiếp cận các điểm đo trên vật thể và đảm bảo tính linh hoạt trong quá trình đo lường.

Các ưu điểm của đồ gá di động bao gồm:

• Khả năng đo lường các vật thể lớn hoặc có hình dạng phức tạp.
• Cho phép thay đổi vị trí và góc độ của vật thể một cách linh hoạt.
• Tăng hiệu suất và chính xác trong quá trình đo lường.

Tuy nhiên, đồ gá di động đôi khi có thể gây ra sự không ổn định trong quá trình đo lường nếu không được thiết kế và sử dụng đúng cách.

Các điểm cần chú ý khi thiết kế CMM Fixture

1. Đặc tính vật lý của sản phẩm

Trước khi thiết kế đồ gá, cần phải hiểu rõ các đặc tính vật lý của vật thể đo lường như:

• Kích thước, hình dạng và khối lượng của vật thể.
• Vật liệu chế tạo và đặc tính cơ lý của vật liệu.
• Các đặc điểm hình học cần đo lường (đường kính, bậc thẳng, độ vuông góc, v.v.).
• Các yêu cầu về độ chính xác và dung sai.

Những thông tin này sẽ giúp chúng ta thiết kế CMM Fixture phù hợp nhất .

2. Vật liệu và kết cấu đồ gá

Lựa chọn vật liệu và kết cấu đồ gá phù hợp là rất quan trọng. Các yếu tố cần xem xét bao gồm:

• Khả năng chịu lực và độ cứng vững của vật liệu
• Độ co giãn nhiệt và hệ số dãn nở nhiệt
• Khả năng chống ăn mòn và chống mài mòn
• Trọng lượng và tính di động của đồ gá
• Khả năng lắp ráp,tháo dỡ và thay thế dễ dàng

Thông thường, các vật liệu phổ biến được sử dụng là thép cứng, nhôm, đồng hoặc các hợp kim đặc biệt. Tuy nhiên hiện nay hợp kim nhôm là loại vật liệu ưu tiên được sử dụng cho các bộ CMM Fixture.

3. Đảm bảo không gian cho đầu đo 

Đồ gá phải được thiết kế sao cho không gây cản trở cho đầu dò và đảm bảo an toàn cho cả snar phẩm và đầu dò trong quá trình thực hiện đo kiểm.

Một số giải pháp phổ biến bao gồm:

• Xác định hướng của Fixture ( một số chi tiết như các Part nhựa của xe máy,… hướng đã được quy định theo bản vẽ đo kiểm của sản phẩm) đảm bảo tất cả các điểm cần đo có thể thực hiện đo dễ dàng nhất.
• Sử dụng các cơ cấu xoay, trượt để có thể load in, load out sản phẩm dễ dàng và để đầu đo tiếp cận điểm đo một cách dễ dàng nhất.
• Cắt vát, đục lỗ trên các bộ phận của đồ gá tại các vị trí điểm đo để đầu đo dễ dàng đi vào.

4. Đảm bảo tính lặp lại và khả năng tái lập của quá trình đo lường

Một trong những mục tiêu quan trọng của thiết kế đồ gá là đảm bảo tính lặp lại và khả năng tái lập của quá trình đo lường. Điều này đòi hỏi đồ gá phải có khả năng định vị vật thể đo lường chính xác và nhất quán giữa các lần đo đạc khác nhau.

Một số giải pháp phổ biến bao gồm:

• Sử dụng các mặt phẳng đặc trưng hoặc các điểm tham chiếu chuẩn để định vị vật thể đo lường.
• Thiết kế các cơ cấu điều chỉnh để có thể lặp lại vị trí và góc độ của vật thể.
• Kiểm tra và hiệu chỉnh đồ gá định kỳ để đảm bảo tính chính xác và ổn định của quá trình đo lường.

Ưu điểm và ý nghĩa của việc thiết kế đồ gá đo kiểm CMM

• Tăng hiệu suất và chính xác trong quá trình đo lường
• Đảm bảo tính lặp lại và khả năng tái lập của quá trình đo lường
• Nâng cao chất lượng sản phẩm và tăng cường uy tín thương hiệu
• Tiết kiệm thời gian và chi phí sản xuất
• Khả năng tùy chỉnh và linh hoạt cho từng ứng dụng cụ thể

Trong quá trình đo kiểm CMM, việc CMM Fixture đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính chính xác, lặp lại và khả năng tái lập của quá trình đo lường. Bằng cách hiểu rõ đặc tính vật lý của vật thể đo lường, phân tích lực và ứng suất, lựa chọn vật liệu và kết cấu đồ gá phù hợp, chúng ta có thể tạo ra những sản phẩm đồ gá hiệu quả và linh hoạt cho mọi ứng dụng. Điều này không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn tăng cường hiệu suất và tiết kiệm chi phí sản xuất.