Đồ gá (fixture) đã được nhắc đến trong quy trình gia công ở bài quy trình gia công cơ khí — bài này trình bày nguyên lý định vị nền tảng và phân biệt hai loại đồ gá thường bị nhầm lẫn.
Nguyên lý định vị 3-2-1
Một vật thể cứng trong không gian 3 chiều có 6 bậc tự do: 3 chuyển động tịnh tiến (theo trục X, Y, Z) và 3 chuyển động xoay (quanh mỗi trục đó). Nguyên lý 3-2-1 dùng đúng 6 điểm tiếp xúc phân bố trên 3 mặt của phôi để khử toàn bộ 6 bậc tự do này:
- 3 điểm trên mặt chính (mặt lớn nhất/phẳng nhất): khử 3 bậc tự do — tịnh tiến theo phương vuông góc mặt này và 2 chuyển động xoay (pitch, yaw). Ba điểm nên bố trí tạo thành tam giác rộng để ổn định tối đa.
- 2 điểm trên mặt phụ (cạnh dài nhất): khử thêm 2 bậc tự do — tịnh tiến ngang và xoay quanh trục vuông góc mặt chính.
- 1 điểm trên mặt thứ ba (cạnh ngắn nhất): khử bậc tự do cuối cùng — tịnh tiến dọc theo cạnh còn lại.
Sau khi định vị đủ 6 điểm, phôi hoàn toàn cố định về vị trí và hướng — đây là cơ sở lý thuyết cho mọi thiết kế đồ gá gia công CNC, dù đồ gá thực tế có thể phức tạp hơn nhiều để đáp ứng thêm yêu cầu kẹp chặt chịu lực cắt.
Phân biệt Jig và Fixture
Hai thuật ngữ thường bị dùng lẫn nhưng có khác biệt chức năng rõ ràng:
- Jig (đồ gá dẫn hướng): vừa định vị/giữ phôi, VỪA dẫn hướng trực tiếp dụng cụ cắt — điển hình là đồ gá khoan có bạc dẫn hướng (guide bushing) xác định chính xác vị trí mũi khoan đi vào phôi. Thường nhẹ, đơn giản hơn fixture.
- Fixture (đồ gá giữ phôi): chỉ định vị và giữ chặt phôi, KHÔNG dẫn hướng dụng cụ cắt — vị trí và đường chạy dao hoàn toàn do chương trình CNC quyết định, đồ gá chỉ đảm bảo phôi đứng yên đúng vị trí. Phổ biến trong gia công CNC hiện đại (phay, tiện, mài) vì chương trình đã kiểm soát chính xác đường chạy dao, không cần đồ gá dẫn hướng vật lý.
Với gia công CNC hiện đại (khác gia công thủ công truyền thống), phần lớn đồ gá sử dụng là fixture — vì máy CNC tự kiểm soát đường chạy dao theo chương trình, vai trò dẫn hướng dao vật lý của jig chủ yếu chỉ còn cần thiết cho nguyên công khoan bằng máy khoan đứng truyền thống hoặc nguyên công thủ công.
Thuật ngữ
- Bậc tự do (degree of freedom — DOF): một trong 6 khả năng chuyển động độc lập của vật thể cứng trong không gian 3 chiều.
- Bạc dẫn hướng (guide bushing): ống lót kim loại trên jig khoan, định vị chính xác vị trí và hướng mũi khoan.
Tài liệu tham khảo
- Yicen Precision, The 3-2-1 Locating Principle in Jig and Fixture Design: https://yicenprecision.com/the-3-2-1-locating-principle-in-jig-and-fixture-design/
- RapidDirect, Jigs vs. Fixtures: Key Differences, Uses, and Benefits: https://www.rapiddirect.com/blog/jig-and-fixture/