Thước quang

Trong ngành gia công cơ khí chính xác, độ chính xác là yếu tố sống còn quyết định chất lượng sản phẩm cuối cùng. Đối với các loại máy công cụ như máy phay, khả năng định vị và kiểm soát chuyển động một cách tỉ mỉ có vai trò đặc biệt quan trọng. Đây chính là lúc thước quang máy phay phát huy tối đa công dụng của mình. Thước quang máy phay, thường được kết hợp với hệ thống hiển thị số (Digital Readout – DRO), là giải pháp hiện đại giúp nâng cao đáng kể độ chính xác, hiệu suất và năng suất trong gia công cơ khí.

Thước Quang (Linear Scale) Là Gì?

Thước quang là một thiết bị đo lường vị trí tuyến tính, hoạt động dựa trên nguyên lý quang học. Cấu tạo cơ bản của một thước quang bao gồm một dải kính khắc vạch (grating glass optical glass) có khoảng cách vạch khắc chính xác. Một đầu đọc quang học sẽ di chuyển dọc theo dải kính này, sử dụng hệ thống quang học hồng ngoại truyền tín hiệu để phát hiện các vạch khắc và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện tử.

Các nhà sản xuất như ADO, Rational, SINO và Sinpo đều cung cấp nhiều dòng thước quang với các đặc tính khác nhau:

ADO Linear Scale: Bao gồm các model AS-S5 (hành trình ≤ 500mm), AS-M5 (hành trình ≤ 1200mm) và AS-L5 (hành trình ≤ 3000mm).
Rational Linear Scale: Có các series WTA/B/H/X.
Sinpo Linear Scale: Các dòng sản phẩm như JCXFS, JCXF, JCXE, JCXG, JCXGL series.

Đặc Điểm Kỹ Thuật Nổi Bật Của Thước Quang:

Độ chính xác đo lường: Thường là ±10um/m. Một số loại thước quang của Rational có thể đạt độ chính xác cao hơn, từ ±3, ±5 đến ±10.
Độ phân giải: Rất đa dạng, từ 0.1um, 0.5um, 1um, 5um, 10um. Một số model của Sinpo còn có độ phân giải 0.05um.
Cơ sở đo lường: Kính quang học khắc vạch với khoảng cách vạch là 20um.
Hệ thống đo lường quang học: Sử dụng hệ thống quang học hồng ngoại truyền tín hiệu, bước sóng 880nm.
Tốc độ di chuyển tối đa: Có thể đạt từ 60M/phút đến 120M/phút.
Tín hiệu đầu ra: Hỗ trợ các định dạng TTL và EIA-422A (RS-422), đảm bảo khả năng tương thích rộng rãi với các hệ thống DRO.
Điểm tham chiếu (Reference mark): Được đặt cách nhau mỗi 50mm hoặc 100mm, giúp định vị lại vị trí ban đầu.
Hệ thống di chuyển đầu đọc: Sử dụng hệ thống trượt năm bạc đạn (perpendicular five bearings gliding system hoặc 45° five bearings gliding system) để đảm bảo chuyển động mượt mà và ổn định.
Cấp bảo vệ: Thường đạt tiêu chuẩn IP53, một số model Rational đạt IP54.
Nhiệt độ làm việc: Từ 0°C đến 50°C.

Hệ Thống Hiển Thị Số (Digital Readout – DRO)

Hệ thống DRO là bộ phận không thể tách rời của thước quang máy phay, có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ thước quang, xử lý và hiển thị vị trí của các trục máy. DRO không chỉ đơn thuần là một màn hình hiển thị số mà còn tích hợp nhiều chức năng thông minh, giúp tối ưu hóa quy trình gia công.

Các Model DRO Phổ Biến và Chức Năng Chính:

Phân loại theo số trục: Các model DRO có từ 1 đến 5 trục, như ADO WF160D (1 trục), AD-2M (2 trục), AD-3M (3 trục), AD-4M (4 trục), AD-5M (5 trục), hay Rational WE6800 series (2/3 trục), SINO SDS3, SDS5V, Sinpo DROII-1G, DROIII (2/3 trục).
Màn hình hiển thị: Thường là màn hình 8 chữ số hoặc 7 chữ số với dấu cộng/trừ và dấu thập phân. Một số model còn có màn hình LCD đa chức năng như LCD-2M/3M của ADO, LCD DS series của Sinpo.
Độ phân giải hiển thị: Có thể điều chỉnh để phù hợp với thước quang, từ 0.1um đến 50um.
Chuyển đổi hệ đo lường (Metric/Imperial): Dễ dàng chuyển đổi giữa hệ mét (mm) và hệ inch (inch).
Xóa về 0 (Zero Clear): Cho phép đặt lại giá trị hiển thị của một trục về 0 tại bất kỳ vị trí nào.
Tìm tâm chi tiết (Mid-split function/Center finding): Tự động chia đôi giá trị hiển thị để tìm tâm của phôi, giúp thiết lập gốc tọa độ nhanh chóng.
Hệ tọa độ tuyệt đối/tăng dần (ABS/INC/SDM): Cho phép làm việc với cả tọa độ tuyệt đối (ABS) và tọa độ tăng dần (INC). Nhiều DRO còn có bộ nhớ điểm 0 phụ trợ (SDM – Second Data Memory), ví dụ 200 nhóm hoặc 1000 nhóm (WE6800), hoặc 500 nhóm (Sinpo DROIII).
Bộ nhớ khi mất điện (Power off memory): Lưu trữ vị trí và chế độ làm việc cuối cùng khi tắt nguồn hoặc mất điện.
Chức năng tính toán tích hợp (Calculator function): Cho phép thực hiện các phép tính cơ bản (cộng, trừ, nhân, chia) và lượng giác (sin, cos, tan), với khả năng chuyển kết quả tính toán trực tiếp tới các trục.
Các chức năng gia công đặc biệt:
- PCD (Pitch Circle Diameter): Chia chu vi đường tròn, giúp xác định vị trí các lỗ khoan trên một đường tròn đồng tâm.
- PLD (Pitch Line Divided): Chia lỗ trên đường thẳng nghiêng, giúp xác định vị trí các lỗ khoan trên một đường thẳng.
- ARC (Arc processing/Simple/Smooth “R” function): Gia công cung tròn với nhiều chế độ khác nhau.
- INCL/RAMP (Bevel process): Gia công mặt nghiêng hoặc vát cạnh.
- Bù sai số tuyến tính và phi tuyến tính (Linear/Non-linear error compensation): Giúp hiệu chỉnh sai số của thước quang để đạt độ chính xác cao nhất.
- Lọc rung động (Vibration filtering function/Digital filter): Ổn định giá trị hiển thị khi máy bị rung, đặc biệt hữu ích cho máy mài hoặc máy phay tốc độ cao.
- Chức năng EDM: Một số DRO được thiết kế đặc biệt cho máy xung điện (EDM), ví dụ như Rational WE6800-EDM và Sinpo DRO cho EDM, cung cấp các chế độ và tính năng bù điện cực riêng biệt.

Ứng Dụng Của Thước Quang và DRO trong Máy Phay

Thước quang và DRO là những công cụ không thể thiếu để nâng cấp hoặc trang bị cho máy phay, giúp đạt được độ chính xác cao trong nhiều tác vụ gia công. Chúng đặc biệt hữu ích trong:

Định vị chính xác: Xác định vị trí của dao cắt hoặc phôi một cách nhanh chóng và chính xác.
Gia công các chi tiết phức tạp: Thực hiện các quy trình như khoan lỗ trên đường tròn (PCD), khoan lỗ trên đường thẳng nghiêng (PLD), gia công cung tròn (ARC), và vát cạnh (RAMP) một cách dễ dàng và hiệu quả.
Kiểm soát chất lượng: Đảm bảo các kích thước gia công tuân thủ dung sai chặt chẽ, giảm thiểu phế phẩm.
Nâng cao năng suất: Giảm thời gian thiết lập và đo lường thủ công, tăng tốc độ sản xuất.

Lợi Ích Khi Sử Dụng Thước Quang Máy Phay

Việc tích hợp thước quang và hệ thống DRO vào máy phay mang lại nhiều lợi ích vượt trội:

Độ chính xác vượt trội: Cho phép đo và định vị với độ chính xác đến hàng micromet, đáp ứng yêu cầu của các chi tiết phức tạp và có dung sai nhỏ.
Vận hành dễ dàng: Giao diện hiển thị số rõ ràng cùng bàn phím cảm ứng nhẹ giúp người vận hành thao tác thuận tiện.
Tăng cường hiệu quả: Các chức năng tự động tính toán, bù sai số và bộ nhớ giúp tiết kiệm thời gian, giảm thiểu lỗi do con người.
Độ bền và ổn định: Thước quang được làm từ kính quang học chất lượng cao, hệ thống đầu đọc có độ bền cơ học tốt, cùng với cấp bảo vệ chống bụi và nước, đảm bảo hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt của xưởng gia công.
Tương thích rộng rãi: Khả năng kết nối với nhiều loại máy công cụ khác nhau như máy tiện, máy mài, máy khoan, máy xung điện.

Lưu Ý Khi Lắp Đặt Và Bảo Dưỡng Thước Quang Máy Phay

Để đảm bảo hiệu suất tối ưu và tuổi thọ cho hệ thống thước quang và DRO, cần tuân thủ các hướng dẫn sau:

Môi trường lắp đặt: Tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời hoặc môi trường nhiệt độ cao (nhiệt độ làm việc điển hình 0°~50°C). Tránh xa các nguồn điện áp cao, dòng điện lớn hoặc máy có từ trường mạnh. Dây tín hiệu nên được đặt cách xa đường dây điện. Cần tránh lắp đặt trong môi trường có dầu, nước, bụi bẩn, rung động cao hoặc hóa chất ăn mòn.
Nối đất (Grounding): Đảm bảo nối đất đúng cách cho DRO để tránh nhiễu tín hiệu và nguy cơ điện giật.
Bảo dưỡng định kỳ: Tắt nguồn khi vệ sinh. Sử dụng vải mềm khô hoặc bông để lau chùi. Có thể dùng cồn hoặc chất tẩy rửa trung tính để lau màn hình hiển thị.
Kiểm tra và hiệu chuẩn: Kiểm tra xem DRO có bị hỏng sau khi mở hộp hay không. Định kỳ kiểm tra và bù sai số tuyến tính (linear error compensation) để duy trì độ chính xác của hệ thống.

Với những ưu điểm vượt trội về độ chính xác, hiệu quả và tính năng đa dạng, thước quang máy phay cùng hệ thống DRO là một khoản đầu tư xứng đáng, giúp nâng tầm khả năng gia công của máy phay và mang lại lợi thế cạnh tranh cho doanh nghiệp.