Cách chọn kim đo máy đo 3D CMM phù hợp với nhu cầu sử dụng

Kim đó máy đo 3D CMM thì có rất nhiều loại khác nhau được sử dụng cho việc đo các mẫu khác nhau. Người dùng nên xem xét nhiều yếu tố như đường kính của đầu bi, chiều dài, vật liệu và lực quét.

1. Kim đo là gì?

Kim đo (Stylus) là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với bề mặt của chi tiết cần đo để thu thập các dữ liệu về tọa độ, kích thước, hình dáng hình học hoặc độ nhám bề mặt. Nó đóng vai trò như một "đầu ngón tay" truyền tín hiệu vật lý từ vật đo về đầu cảm biến (Probe), từ đó máy tính sẽ phân tích và xuất ra kết quả đo lường.

2. Cấu tạo chi tiết của một kim đo tiêu chuẩn

Một cây kim đo thông thường được cấu thành từ 3 thành phần chính:

• Đầu bi đo (Stylus Ball): Là điểm tiếp xúc trực tiếp với chi tiết. Bộ phận này yêu cầu độ tròn cực cao (độ vi sai hình cầu cực nhỏ) để không làm sai lệch kết quả. Vật liệu phổ biến nhất là Hồng ngọc nhân tạo (Ruby) nhờ độ cứng cao và khả năng chống mài mòn tuyệt vời.
• Thân kim (Stem): Là phần kết nối giữa đầu bi và ren vặn. Thân kim cần có độ cứng kết cấu tối đa để không bị uốn cong (biến dạng đàn hồi) khi chạm vào chi tiết.
• Phần khớp nối/Ren vặn (Base/Thread): Dùng để vặn chặt kim đo vào đầu gắn (thường có các cỡ ren tiêu chuẩn như M2, M3, M4, M5).

3. Các vật liệu cấu tạo phổ biến (Lý thuyết vật liệu)

Việc lựa chọn vật liệu cho kim đo phụ thuộc vào ứng dụng và môi trường đo:

Đầu bi đo:

• Synthetic Ruby (Hồng ngọc): Tiêu chuẩn ngành, cứng và chống mài mòn tốt. Tuy nhiên, không nên dùng để đo các chi tiết bằng Nhôm vì dễ xảy ra hiện tượng "mài mòn dính" (nhôm bám dính vào bề mặt ruby làm tăng kích thước bi).
• Silicon Nitride ($Si_3N_4$): Rất cứng, không bị dính nhôm, lý tưởng để đo các chi tiết bằng Nhôm.
• Zirconia ($ZrO_2$): Thích hợp để đo các bề mặt bằng Chất liệu gang nhờ tính chất chống mài mòn bề mặt ráp rất tốt

Thân kim:

• Vonfram (Tungsten Carbide): Rất cứng, tối ưu cho kim có đường kính thân nhỏ (dưới 1mm) nhưng trọng lượng khá nặng.
• Gốm (Ceramic): Rất nhẹ và cứng, không bị giãn nở nhiệt, thường dùng cho kim đo có chiều dài trung bình. Nếu va chạm mạnh, gốm sẽ gãy thay vì cong, giúp bảo vệ đầu đo (CMM Probe) đắt tiền bên trong.
• Sợi Carbon (Carbon Fibre): Siêu nhẹ, độ cứng cao, cực kỳ ổn định về nhiệt. Đây là vật liệu hoàn hảo cho các cây kim có chiều dài lớn (trên 100mm đến hàng trăm mm).

4. Phân loại các kiểu dáng kim đo

• Mô tả cấu tạo kim đo bao gồm:
  - Ren (M2, M3, M4).
  - Tay cầm và lỗ vặn khóa ren.
  - Chiều dài thân kim đo có chiều dài từ  10, 20, 30, 40, đến 100(mm).
  - Đường kính đầu kim đo có kích thước từ 0.5, 1, 2, 3, đến 20 (mm).
  
  
  

5. Nguyên tắc cốt lõi khi chọn kim đo (Quy tắc vàng)

Trong lý thuyết đo lường, để giảm thiểu sai số, người kỹ sư luôn phải tuân theo nguyên tắc:

• Càng ngắn càng tốt: Kim càng dài thì độ uốn cong khi chạm vào chi tiết càng lớn, gây ra sai số đo. Luôn chọn cây kim ngắn nhất có thể vừa đủ để chạm tới vị trí cần đo.
• Mối nối ít nhất có thể: Hạn chế việc nối dài kim bằng quá nhiều khúc nối (extensions), vì mỗi mối nối sẽ tạo ra một điểm uốn và làm giảm độ cứng của hệ thống kim.
• Bi đo càng lớn càng tốt: Bi lớn giúp tăng khoảng cách từ thân kim đến chi tiết (tránh việc thân kim bị chạm quẹt vào thành lỗ), đồng thời bi lớn giúp "làm mịn" bề mặt, giảm ảnh hưởng của độ nhám cục bộ lên kết quả đo kích thước.

*Ngoài ra, bạn nên xem xét lực dò và phạm vi chiều dài cho phép khi sử dụng kim đo.
Hình dưới đây mô tả cho chiều dài nên dùng của các đầu đo phổ biến:

 


















Tại Việt Nam, Công ty TNHH Công nghệ M (MTECHNOLOGY) là đơn vị tư vấn và cung cấp Máy đo 3D CMM, sẽ hỗ trợ quý khách lựa chọn kim đo Máy đo 3D CMM phù hợp với nhu cầu và ngân sách. Đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi hoặc xem thêm Danh sách các Máy đo 3D CMM, hãng REDONTEK, do chúng tôi làm đại diện phân phối chính thức.