Độ đồng tâm là gì?

Độ đồng tâm là mức độ trùng nhau về vị trí tâm của hai hoặc nhiều yếu tố hình tròn trên cùng một tiết diện, được xác định so với tâm chuẩn đã chọn. Đối với trục bậc, lỗ và bề mặt trụ hoặc các chi tiết lắp ghép, kiểm soát độ đồng tâm giúp duy trì đúng quan hệ vị trí giữa những bề mặt tham gia gia công và làm việc.

Khái niệm độ đồng tâm trong cơ khí

Khi kiểm tra độ đồng tâm, một bề mặt được chọn để thiết lập tâm hoặc trục chuẩn, sau đó so sánh tâm của bề mặt cần kiểm tra với chuẩn này. Tâm thực tế phải nằm trong vùng dung sai quy định trên bản vẽ. Độ lệch giữa hai tâm càng nhỏ thì độ đồng tâm của chi tiết càng cao.

Tâm và trục chuẩn không phải là đường nhìn thấy trực tiếp trên chi tiết mà được xác lập từ bề mặt thực tế bằng phương pháp đo phù hợp. Vì vậy, trước khi đo độ đồng tâm cần xác định rõ bề mặt chuẩn, vị trí tiết diện đo và yêu cầu dung sai. Đây là cơ sở để lựa chọn đúng cách đo độ đồng tâm và đánh giá kết quả chính xác.

Phân biệt độ đồng tâm và độ đồng trục

Độ đồng tâm chủ yếu biểu thị quan hệ giữa các tâm trên một tiết diện. Trong khi đó, độ đồng trục đánh giá quan hệ giữa các đường trục của hai hoặc nhiều bề mặt trụ trên một chiều dài xác định. Với trục bậc, cổ trục, lỗ dài hoặc cụm hai trục nối với nhau, yêu cầu kỹ thuật thường liên quan đến độ đồng trục.

Trong thực tế sản xuất, cụm từ cân chỉnh độ đồng tâm trục thường được dùng để chỉ quá trình đưa đường tâm của hai trục quay về cùng một phương và vị trí. Xét chính xác về kỹ thuật, đây là quá trình căn chỉnh đồng trục, bao gồm xử lý sai lệch song song và sai lệch góc giữa hai trục.

>> Máy mài phẳng DAE SAN dòng DGS-520A phù hợp xưởng quy mô trung bình khá trở lên, chạy hàng theo lô và ưu tiên tính nhất quán giữa các mẻ gia công. Mức tự động hoá cao giúp giảm phụ thuộc tay nghề, tối ưu thời gian đứng máy và vận hành ổn định.

Phân biệt độ đồng tâm với độ tròn và độ đảo

Độ tròn đánh giá sai lệch hình dạng của một đường tròn riêng lẻ và không cần tham chiếu đến trục chuẩn. Độ đồng tâm đánh giá vị trí tương quan giữa các tâm. Độ đảo phản ánh sự thay đổi vị trí của bề mặt khi chi tiết quay quanh trục chuẩn, vì vậy kết quả có thể chịu ảnh hưởng đồng thời của độ lệch tâm, sai số hình dạng và sai số gá đặt.

Khi kiểm tra độ đồng tâm bằng đồng hồ so, hiệu giữa số chỉ lớn nhất và nhỏ nhất là lượng biến thiên chỉ thị tại vị trí đo. Giá trị này thường được dùng để đánh giá độ đảo nhưng không mặc nhiên là độ đồng tâm thực của chi tiết. Muốn kiểm tra độ đồng tâm chính xác cần xem xét thêm độ tròn, cách thiết lập chuẩn, độ cứng vững của đồ gá và phương pháp xử lý dữ liệu đo.

Ảnh hưởng của sai lệch độ đồng tâm

Sai lệch độ đồng tâm có thể làm khe hở lắp ghép phân bố không đều, tải tác dụng lệch, chi tiết quay rung và phát nhiệt. Trong các cụm trục chính, ổ trục, khớp nối và vòng làm kín, tình trạng này còn làm tăng mài mòn, giảm độ chính xác quay và ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công. Vì vậy, đo độ đồng tâm và kiểm tra độ đồng tâm là công đoạn cần thiết sau gia công, trước lắp ráp và trong quá trình bảo dưỡng thiết bị.

>> Máy mài phẳng tự động 3 trục thủy lực DAE SAN dòng DGS-630A hợp xưởng chạy theo lô cần vận hành tự động 3 trục để mài ổn định và ra bề mặt đồng đều

Khi nào cần đo và kiểm tra độ đồng tâm?

Đo độ đồng tâm cần được thực hiện khi quan hệ giữa các tâm hoặc đường trục có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng gia công, lắp ráp và vận hành của chi tiết. Kiểm tra độ đồng tâm không chỉ tiến hành khi máy xuất hiện rung động mà còn cần được bố trí tại những công đoạn có nguy cơ làm thay đổi tâm chuẩn hoặc trục chuẩn.

Kiểm tra sau khi gia công chi tiết

Các nguyên công tiện, mài, doa và gia công lỗ có thể tạo ra sai lệch độ đồng tâm nếu chi tiết phải gá đặt lại, đảo đầu hoặc thay đổi bề mặt chuẩn. Biến dạng sau nhiệt luyện, ứng suất dư, mòn dụng cụ và sai số của đồ gá cũng có thể làm tâm của bề mặt vừa gia công lệch khỏi trục chuẩn.

Do đó, cần đo độ đồng tâm đối với trục bậc, cổ lắp ổ trục, vị trí lắp bánh răng, bề mặt lắp vòng làm kín, lỗ đồng trục và các bề mặt trụ có yêu cầu vị trí chính xác. Với chi tiết có dung sai nhỏ, nên kiểm tra độ đồng tâm sau nguyên công tạo chuẩn, trước bước gia công tinh và sau khi hoàn thiện. Cách kiểm tra theo từng công đoạn giúp phát hiện sai lệch sớm và hạn chế phải gia công sửa chữa.

Kiểm tra trước và sau khi lắp ráp trục

Trước khi lắp động cơ với bơm, hộp giảm tốc, trục chính hoặc thiết bị quay, cần kiểm tra độ đồng tâm của các cổ trục và độ đảo của bề mặt khớp nối. Bước này giúp phân biệt sai số hình học sẵn có trên chi tiết với sai lệch phát sinh trong quá trình lắp ráp.

Sau khi lắp đặt, cân chỉnh độ đồng tâm trục cần được thực hiện để xử lý sai lệch song song và sai lệch góc giữa hai đường trục. Kết quả phải được kiểm tra lại sau khi thêm hoặc bớt tấm căn, dịch chuyển thân máy và siết chặt bu lông chân đế. Lực siết không đều, chân máy không tiếp xúc ổn định hoặc lực truyền từ đường ống có thể làm thay đổi vị trí đã cân chỉnh.

Đối với thiết bị làm việc ở nhiệt độ cao, việc đo độ đồng tâm và cân chỉnh độ đồng tâm trục còn phải xét đến độ dịch chuyển tương đối do giãn nở nhiệt. Giá trị cho phép cần tuân theo bản vẽ, hướng dẫn của nhà chế tạo và điều kiện vận hành thực tế.

>> Máy mài phẳng tự động DAE SAN dòng DGS-650 2S phù hợp xưởng sản xuất theo lô có nhu cầu mài chi tiết phẳng rộng hơn, đồ gá lớn hơn

Kiểm tra khi máy rung, nóng hoặc mòn bất thường

Cần kiểm tra độ đồng tâm khi thiết bị xuất hiện rung động tăng, tiếng ồn bất thường, ổ trục phát nhiệt, khớp nối hoặc vòng làm kín mòn nhanh, rò rỉ tại vị trí làm kín hay tuổi thọ ổ trục giảm. Tuy nhiên, các dấu hiệu này không đủ để kết luận trục bị lệch tâm vì chúng cũng có thể bắt nguồn từ mất cân bằng, lỏng chân máy, hư hỏng ổ trục hoặc sai số truyền động.

Trong trường hợp này, cần đo độ đồng tâm và kiểm tra độ đảo trước khi tiến hành cân chỉnh độ đồng tâm trục. Việc kiểm tra cũng cần thực hiện sau khi thay ổ trục, thay khớp nối, di chuyển máy, sửa chữa nền móng hoặc khi thiết bị chịu va đập và quá tải. Lựa chọn đúng cách đo độ đồng tâm và thiết bị kiểm tra độ đồng tâm sẽ giúp xác định chính xác nguồn sai lệch, tránh điều chỉnh máy khi nguyên nhân thực tế nằm ở chi tiết hoặc hệ thống gá lắp.

Thiết bị đo độ đồng tâm và thiết bị kiểm tra độ đồng tâm

Thiết bị đo độ đồng tâm cần được lựa chọn theo loại chi tiết, chuẩn đo và dung sai trên bản vẽ. Mỗi thiết bị kiểm tra độ đồng tâm có phạm vi ứng dụng khác nhau, từ kiểm tra nhanh tại xưởng đến đo chính xác trong phòng đo lường.

Đồng hồ so, khối chữ V và hai mũi tâm

Đồng hồ so kết hợp với khối chữ V hoặc hai mũi tâm phù hợp để đo độ đồng tâm và kiểm tra độ đảo của trục, lỗ hoặc chi tiết tròn xoay. Chi tiết được quay chậm một vòng để ghi lại số chỉ lớn nhất và nhỏ nhất. Tuy nhiên, chênh lệch số chỉ chủ yếu phản ánh độ đảo tại vị trí đo, không mặc nhiên là độ đồng tâm thực của chi tiết.

Máy đo độ tròn và máy đo tọa độ

Máy đo độ tròn có thể đánh giá độ tròn, độ đồng tâm và độ đồng trục tại nhiều tiết diện. Máy đo tọa độ thu thập các điểm trên bề mặt để xác lập tâm, đường trục và so sánh với chuẩn. Đây là nhóm thiết bị đo độ đồng tâm phù hợp với chi tiết phức tạp hoặc có dung sai nhỏ.

>> Máy mài phẳng kiểu cột DAE SAN dòng DGS-2080 2S dành cho nhà máy quy mô lớn cần xử lý tấm phẳng dài, khổ rộng và đồ gá nặng, yêu cầu bề mặt đồng đều giữa nhiều mẻ gia công. 

Thiết bị căn chỉnh trục bằng tia laser

Thiết bị laser xác định sai lệch song song và sai lệch góc giữa hai trục máy, từ đó hỗ trợ cân chỉnh độ đồng tâm trục theo phương đứng và phương ngang. Thiết bị này phục vụ căn chỉnh trục đã lắp ráp, không thay thế thiết bị kiểm tra độ đồng tâm hình học của chi tiết riêng lẻ.

Lựa chọn thiết bị theo yêu cầu dung sai

Đồng hồ so phù hợp với kiểm tra độ đồng tâm nhanh trong gia công và bảo dưỡng. Máy đo độ tròn hoặc máy đo tọa độ được sử dụng khi cần độ chính xác cao, còn thiết bị laser phù hợp với cân chỉnh độ đồng tâm trục. Dù áp dụng cách đo độ đồng tâm nào, thiết bị phải được hiệu chuẩn và chi tiết cần được thiết lập đúng chuẩn đo.

Cách đo và kiểm tra độ đồng tâm chính xác

Cách đo độ đồng tâm phải được lựa chọn theo đặc tính ghi trên bản vẽ, bề mặt chuẩn và mức dung sai yêu cầu. Để kiểm tra độ đồng tâm chính xác, cần thiết lập đúng trục quay, đo tại đủ vị trí và tách ảnh hưởng của độ tròn, độ đảo và sai số gá đặt.

Chuẩn bị bề mặt, dụng cụ và trục chuẩn

Trước khi đo độ đồng tâm, cần xác định rõ bề mặt chuẩn và bề mặt cần kiểm tra. Làm sạch dầu, bụi, ba via và kiểm tra tình trạng lỗ tâm, trục kiểm hoặc đồ gá. Thiết bị đo độ đồng tâm phải được hiệu chuẩn, có độ phân giải phù hợp và được gá đủ cứng vững. Chi tiết cùng dụng cụ đo cũng cần ổn định nhiệt độ trước khi tiến hành.

Cách đo độ đồng tâm bằng đồng hồ so

Định vị chi tiết theo trục chuẩn, đặt đầu đo gần vuông góc với bề mặt cần kiểm tra và tạo lượng ép ban đầu phù hợp. Chỉnh kim về vị trí thuận tiện, sau đó quay chậm chi tiết đủ một vòng và ghi lại số chỉ lớn nhất, nhỏ nhất. Thực hiện lại tại nhiều tiết diện nếu cần đánh giá quan hệ giữa các đường trục trên toàn bộ chiều dài.

Chênh lệch giữa số chỉ lớn nhất và nhỏ nhất là độ biến thiên chỉ thị tại vị trí đo, thường phản ánh độ đảo hướng kính. Giá trị này không mặc nhiên là độ đồng tâm thực vì còn chứa ảnh hưởng của độ tròn, trục chuẩn và đồ gá. Chỉ khi bề mặt gần tròn lý tưởng và sai số gá đặt không đáng kể mới có thể ước lượng độ lệch tâm bằng một nửa chênh lệch chỉ thị.

>> Máy mài phẳng kiểu cột đôi DAE SAN dòng DGS-10150 2S phù hợp xưởng cần máy mài phẳng kiểu cột đôi để mài bề mặt rộng và chi tiết nặng trong sản xuất theo lô ở mức vừa.

Kiểm tra độ đồng tâm trên khối chữ V

Đặt bề mặt chuẩn của chi tiết lên khối chữ V sạch và ổn định, sau đó cho đầu đồng hồ so tiếp xúc với bề mặt cần đo. Quay chi tiết từ từ và ghi lại biến thiên số chỉ. Cách đo độ đồng tâm này phù hợp để kiểm tra nhanh trục bậc và chi tiết tròn xoay tại xưởng.

Kết quả có thể bị ảnh hưởng bởi góc khối chữ V, độ tròn của bề mặt tỳ và lực quay chi tiết. Vì vậy, phương pháp này phù hợp với kiểm tra so sánh hoặc sàng lọc, không nên dùng để nghiệm thu dung sai rất nhỏ nếu chưa đánh giá sai số đo.

Đo độ đồng tâm giữa hai mũi tâm

Gá chi tiết bằng hai lỗ tâm, điều chỉnh lực ép vừa đủ rồi đặt đồng hồ so lên bề mặt cần kiểm tra. Quay trục một vòng và đo tại các tiết diện quy định. Phương pháp này chỉ phù hợp khi đường nối hai lỗ tâm chính là trục chuẩn cần sử dụng. Lỗ tâm bị mòn, xước, bám bẩn hoặc không đúng hình học sẽ làm kết quả kiểm tra độ đồng tâm sai lệch.

Đo bằng máy đo độ tròn hoặc máy đo tọa độ

Với máy đo độ tròn, chi tiết được căn tâm và cân bằng trên bàn quay chính xác. Đầu dò đo bề mặt chuẩn và bề mặt cần kiểm tra tại một hoặc nhiều tiết diện, sau đó xác định vị trí tâm hoặc đường trục tương ứng.

Máy đo tọa độ thu thập các điểm trên đường tròn hoặc bề mặt trụ để xây dựng tâm và trục chuẩn, sau đó so sánh với yếu tố cần đo. Cách đo độ đồng tâm này phù hợp với chi tiết phức tạp và dung sai nhỏ nhưng kết quả phụ thuộc vào số lượng điểm, vị trí lấy mẫu, cách dựng yếu tố hình học và điều kiện nhiệt độ.

Đọc kết quả và hạn chế sai số đo

Kết quả đo phải được đối chiếu với đúng đặc tính và dung sai trên bản vẽ, không sử dụng một giới hạn chung cho mọi chi tiết. Nên đo lặp lại ít nhất vài lần để kiểm tra độ ổn định. Nếu kết quả thay đổi lớn, cần kiểm tra lại bề mặt chuẩn, độ cứng của giá đỡ, góc đặt đầu đo và tình trạng thiết bị kiểm tra độ đồng tâm trước khi kết luận.

>> Máy mài phẳng CNC DAE SAN DGS-850CNC là lựa chọn phù hợp cho xưởng quy mô trung bình đến lớn thường xuyên mài đế khuôn, tấm đế, bàn gá và các chi tiết khổ lớn, yêu cầu độ phẳng ổn định giữa nhiều ca sản xuất.

Cân chỉnh độ đồng tâm trục đúng kỹ thuật

Trong lắp đặt máy, cụm từ cân chỉnh độ đồng tâm trục thường được dùng để chỉ quá trình đưa đường tâm của trục dẫn động và trục bị dẫn về trạng thái đồng trục. Quá trình này phải xử lý đồng thời sai lệch song song và sai lệch góc theo cả phương đứng lẫn phương ngang. Cần phân biệt với sai lệch hình học của một chi tiết trục: nếu cổ trục bị lệch tâm, cong hoặc gia công sai thì việc dịch chuyển chân máy không thể khôi phục độ đồng tâm; chi tiết phải được sửa chữa hoặc thay thế.

Kiểm tra điều kiện máy trước khi cân chỉnh

Trước khi cân chỉnh độ đồng tâm trục, cần ngắt và khóa nguồn năng lượng để máy không thể khởi động ngoài ý muốn. Sau đó vệ sinh bệ máy, kiểm tra bu lông móng, ổ trục, khớp nối, độ đảo của trục và tình trạng chân máy không tiếp xúc đều với bệ.

Chân máy không tiếp xúc đều phải được xử lý trước vì có thể làm thân máy biến dạng và khiến kết quả kiểm tra độ đồng tâm thay đổi sau khi siết bu lông. Đồng thời, cần loại trừ lực kéo từ đường ống, tải trọng bên ngoài và độ rơ bất thường của ổ trục. Đây là bước quan trọng để kết quả cân chỉnh độ đồng tâm trục được duy trì ổn định khi máy vận hành.

Xác định dạng sai lệch giữa hai trục

Sai lệch song song xuất hiện khi hai đường tâm trục song song nhưng dịch chuyển khỏi nhau. Sai lệch góc xảy ra khi hai đường tâm tạo thành một góc. Trong thực tế, hai dạng sai lệch này thường xuất hiện đồng thời nên không thể chỉ điều chỉnh theo một số đo đơn lẻ.

Cách đo độ đồng tâm của cụm trục cần xác định sai lệch tại mặt phẳng khớp nối và tính lượng dịch chuyển tại chân trước, chân sau của máy có thể di chuyển. Khoảng cách từ vị trí đo đến các chân máy ảnh hưởng trực tiếp đến lượng điều chỉnh, vì vậy không được tự động chia đôi số đọc của đồng hồ so.

Cân chỉnh bằng đồng hồ so

Khi dùng đồng hồ so, có thể áp dụng phương pháp đo vành kết hợp mặt đầu hoặc phương pháp hai đồng hồ so ngược. Với phương pháp vành và mặt đầu, đồng hồ đo trên vành dùng để xác định sai lệch song song, còn đồng hồ đo trên mặt đầu hỗ trợ xác định sai lệch góc.

Giá đỡ đồng hồ phải đủ cứng và được lắp chắc chắn. Khi điều kiện cho phép, hai trục được quay đồng thời qua các vị trí 12 giờ, 3 giờ, 6 giờ và 9 giờ để ghi số đọc. Trong quá trình đo độ đồng tâm cần tính đến độ võng của giá đỡ, độ đảo bề mặt khớp nối và độ dịch chuyển dọc trục. Nếu bỏ qua các yếu tố này, kết quả cân chỉnh độ đồng tâm trục có thể chứa sai số đáng kể.

>> Máy mài phẳng tự động 3 trục thủy lực DAE SAN dòng DGS-1050A giúp giữ nhịp chạy ổn định, phù hợp hoàn thiện các tấm/khối chi tiết và đồ gá cỡ lớn.

Cân chỉnh bằng thiết bị sử dụng tia laser

Thiết bị căn chỉnh bằng tia laser được lắp trên hai trục hoặc hai nửa khớp nối. Người thực hiện nhập khoảng cách giữa các vị trí đo, mặt phẳng khớp nối và chân máy, sau đó quay trục theo phạm vi được hướng dẫn. Hệ thống sẽ tính sai lệch song song, sai lệch góc và lượng điều chỉnh cần thiết tại từng chân máy.

Một số thiết bị đo độ đồng tâm và thiết bị kiểm tra độ đồng tâm có thể hiển thị trực tiếp sự thay đổi khi dịch chuyển máy. Tuy nhiên, thiết bị chỉ hỗ trợ căn chỉnh hai trục đã lắp đặt; nó không thay thế việc kiểm tra độ cong, độ đảo hoặc sai lệch hình học của từng chi tiết trục.

Điều chỉnh máy theo phương đứng và phương ngang

Theo phương đứng, cân chỉnh độ đồng tâm trục được thực hiện bằng cách thêm hoặc bớt các tấm căn phẳng, sạch và không biến dạng dưới từng chân máy. Tấm căn phải đỡ đủ diện tích chân, được xếp gọn và hạn chế số lớp để tránh mất ổn định.

Theo phương ngang, nới bu lông ở mức cần thiết rồi dịch chuyển máy bằng vít điều chỉnh. Không nên dùng búa tác động trực tiếp vì có thể làm máy dịch chuyển quá mức hoặc ảnh hưởng đến bệ. Thông thường, phương đứng được xử lý trước, sau đó điều chỉnh phương ngang và đo lại cả hai phương do các bước điều chỉnh có thể tác động lẫn nhau.

Nếu máy làm việc ở nhiệt độ cao, lượng dịch chuyển do giãn nở nhiệt chỉ được đưa vào kết quả cân chỉnh độ đồng tâm trục khi có giá trị thiết kế hoặc thông số do nhà sản xuất quy định. Không nên tự ước lượng lượng bù nhiệt.

Siết bu lông và xác nhận kết quả

Sau khi hoàn tất điều chỉnh, siết bu lông chân máy theo trình tự kiểm soát và đúng mômen quy định, rồi thực hiện kiểm tra độ đồng tâm lần cuối. Nếu số đo thay đổi sau khi siết, cần kiểm tra lại chân máy, tấm căn, lực từ đường ống và biến dạng của bệ.

Kết quả cân chỉnh độ đồng tâm trục phải được đối chiếu với dung sai của nhà sản xuất máy, khớp nối hoặc quy trình kỹ thuật của nhà xưởng. Không có một giới hạn chung phù hợp cho mọi thiết bị vì yêu cầu còn phụ thuộc vào tốc độ quay, kết cấu khớp nối và điều kiện làm việc. Nên lưu cả số liệu trước và sau khi điều chỉnh, đồng thời kiểm tra rung động sau khi chạy thử để xác nhận máy vận hành ổn định.

Kiểm soát độ đồng tâm để nâng cao độ chính xác gia công

Đo độ đồng tâm, kiểm tra độ đồng tâm và cân chỉnh độ đồng tâm trục đúng kỹ thuật giúp hạn chế rung động, giảm tải cho ổ trục, khớp nối và duy trì độ chính xác của thiết bị. Khi thực hiện, cần lựa chọn cách đo độ đồng tâm phù hợp, xử lý các sai lệch cơ khí trước khi điều chỉnh và kiểm tra lại kết quả sau khi siết chặt máy.

Để nâng cao năng lực sản xuất và chất lượng chi tiết, hãy liên hệ CTCP Thương mại và Công nghệ Á Châu để được tư vấn lựa chọn các dòng máy gia công cơ khí chất lượng cao, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật, quy mô và điều kiện vận hành của từng nhà xưởng.

Hà Nội: 0912 002 160 – 083 602 9594

Hồ Chí Minh: 097 958 0571 – 098 858 9709

Chúng tôi cam kết mang đến sản phẩm chính hãng, dịch vụ chuyên nghiệp và giải pháp tối ưu giúp khách hàng nâng cao hiệu quả sản xuất.