Trả lời trực tiếp: Đầu phân độ giải bài toán chia một vòng tròn thành nhiều vị trí chính xác. Nó không đo góc mà đếm: qua bộ truyền trục vít – bánh vít, một số vòng quay tay biết trước ứng với đúng một phần của vòng tròn, nên sai số không cộng dồn theo số vị trí.
Nội dung thuộc chuyên trang Gia công CNC của cokhi.net — ở góc nguyên lý chia vị trí, không giới thiệu hay so sánh thiết bị.
Vì sao chia vòng tròn lại khó hơn chia đoạn thẳng?
Chia một đoạn thẳng thì đo và vạch từng khoảng; sai lệch mỗi khoảng nhỏ, nhưng khi vạch liên tiếp thì sai lệch cộng dồn và vạch cuối lệch xa nhất.
Với vòng tròn, vấn đề còn nặng hơn vì kết quả phải khép kín: vị trí cuối cùng phải trùng vị trí đầu tiên. Nếu chia bằng cách đo góc từng bước, sai lệch cộng dồn sẽ hiện ra thành một khe hở ở chỗ khép vòng. Đây cũng chính là lý do phép đo góc trực tiếp khó đạt độ chính xác cao, đã trình bày ở bài thước sin và dụng cụ đo góc.
Đầu phân độ tránh hẳn bài toán đó bằng cách không đo góc. Nó biến vị trí góc thành số vòng quay tay đếm được, mà đếm thì không có sai số tích lũy.
Bộ truyền trục vít làm gì trong cụm này?
Trái tim của đầu phân độ là một cặp trục vít – bánh vít. Nó được chọn vì ba đặc tính khớp đúng bài toán:
- Tỷ số truyền lớn từ một cặp duy nhất: quay tay nhiều vòng thì trục mang phôi mới quay một phần nhỏ, nên một sai lệch nhỏ ở tay quay chỉ thành sai lệch rất nhỏ ở phôi. Đây là khuếch đại độ chính xác.
- Tự hãm: bộ truyền giữ nguyên vị trí khi buông tay, nên phôi không bị lực cắt đẩy quay.
- Ăn khớp liên tục, không có bước nhảy.
Phần còn lại là đĩa có các vòng lỗ với số lỗ khác nhau. Khi số vòng quay cần thiết không phải số nguyên, phần lẻ được thực hiện bằng cách đếm số lỗ trên một vòng lỗ thích hợp. Chọn đúng vòng lỗ chính là chọn mẫu số cho phần lẻ đó.
⇒ Điều kiện để chia được một số phần cho trước: phải tồn tại một vòng lỗ chia hết cho phần lẻ cần đạt. Đây là ràng buộc số học, không phải ràng buộc cơ khí — và nó giải thích vì sao có những số phần chia được dễ dàng còn có những số thì không.
Ba cách chia và ràng buộc của từng cách
| Cách | Làm thế nào | Chia được số phần nào |
|---|---|---|
| Chia trực tiếp | Xoay trục mang phôi rồi cài chốt vào một đĩa chia gắn sẵn | Chỉ các số là ước của số lỗ trên đĩa đó |
| Chia gián tiếp (qua trục vít) | Quay tay một số vòng và một số lỗ tính trước | Phần lớn số phần thông dụng, miễn có vòng lỗ phù hợp |
| Chia vi sai | Chia gián tiếp, đồng thời cho đĩa lỗ tự quay chậm qua bộ bánh răng thay thế | Các số mà chia gián tiếp không giải được |
Bảng nêu quan hệ cách chia – phạm vi số phần chia được; bảng không nêu tỷ số truyền, số lỗ trên đĩa hay công thức tính vòng quay, vì các trị số này gắn với từng đầu phân độ cụ thể và phải lấy từ tài liệu của chính thiết bị đó.
Trục thứ tư trên máy CNC thay thế đầu phân độ tới đâu?
Trên máy CNC, bàn xoay điều khiển số làm cùng nhiệm vụ nhưng theo cách khác hẳn: vị trí góc do hệ điều khiển và phản hồi vị trí quyết định, chứ không do đếm lỗ. Cơ chế phản hồi và khác biệt giữa hai loại encoder trình bày ở bài encoder tuyệt đối và tương đối.
Hai khác biệt đáng kể về mặt công nghệ:
- Bàn xoay CNC chia được số phần bất kỳ, không bị ràng buộc số học của đĩa lỗ — nó chỉ cần chia 360 cho số phần.
- Bàn xoay CNC còn nội suy được: nó quay đồng thời với các trục khác để cắt biên dạng xoắn, việc mà đầu phân độ cơ khí không làm được vì nó chỉ định vị rồi dừng.
Nhưng ràng buộc cơ khí thì vẫn còn nguyên: khe hở ăn khớp trong bộ truyền vẫn là nguồn sai lệch vị trí, và cụm vẫn phải đủ cứng vững để chịu lực cắt mà không xoay — cùng vấn đề nêu ở bài độ cứng vững máy công cụ. Vai trò của cụm định vị trong việc khống chế bậc tự do trình bày ở bài đồ gá gia công CNC.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao phải quay tay theo một chiều duy nhất khi chia? Vì khe hở ăn khớp giữa trục vít và bánh vít. Đổi chiều thì phải "ăn hết" khe hở đó trước khi phôi bắt đầu quay, và lượng khe hở này không kiểm soát được. Lỡ quay quá thì phải lùi lại một đoạn rồi tiến lên lại theo đúng chiều cũ.
Đầu phân độ có dùng để gia công bánh răng không? Có, và đây là một ứng dụng kinh điển: chia đủ số răng rồi cắt từng rãnh. Cách này chính xác về mặt chia vị trí nhưng chậm, và biên dạng răng phụ thuộc dao chứ không được tạo bằng bao hình — thông số hình học của răng trình bày ở bài bánh răng: phân loại, module và công thức.
Chia sai một vị trí thì có phát hiện được không? Thường phát hiện được ở vị trí cuối cùng, vì vòng chia sẽ không khép kín. Đó là lý do nên kiểm khép vòng trước khi cắt thật: quay đủ chu trình chia trên phôi thử hoặc chỉ vạch dấu, xem vị trí cuối có trùng vị trí đầu không.