Hiệu chuẩn đồng hồ so theo ISO 463 và đồng hồ chân gạt ISO 9493: đặc tính sai số và sai số cosin

Ngày đăng: 17/10/2026

Mục lục [Ẩn]

1. Đồng hồ so và đồng hồ chân gạt
2. Các đặc tính sai số
3. Hiệu chuẩn trên máy hiệu chuẩn đồng hồ so
4. Ví dụ kết quả
5. Đồng hồ chân gạt và sai số cosin
6. Lưu ý khi sử dụng
7. Những lỗi hay gặp
8. Xem thêm

Hiệu chuẩn đồng hồ so theo ISO 463: sai số trong 1/10 vòng, 1 vòng, toàn dải, trễ, lặp lại; trình tự trên máy hiệu chuẩn, ví dụ kết quả, sai số cosin của đồng hồ chân gạt.

Đồng hồ so là dụng cụ đo chuyển vị phổ biến nhất trong xưởng cơ khí: kiểm tra độ đảo trục, độ phẳng, độ song song, căn chỉnh máy, đo so sánh kích thước. Vì rẻ và bền nên đồng hồ so hay bị coi là "đúng mãi", trong khi bánh răng mòn, lò xo yếu, đầu đo kẹt có thể làm nó sai vài chục micromét mà kim vẫn quay bình thường. Bài này trình bày các đặc tính sai số của đồng hồ so theo ISO 463, cách hiệu chuẩn trên máy hiệu chuẩn, cách đọc kết quả, sai số cosin của đồng hồ chân gạt theo ISO 9493 và những lưu ý khi sử dụng.

Đồng hồ so mặt tròn vạch chia 0,01 mm gắn trên giá từ, đầu đo chạm vào ống kẹp trên trục chính máy tiện để kiểm tra độ đảo — Đồng hồ so gắn trên giá từ kiểm tra độ đảo trên máy tiện. Ảnh: David English, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons, đã cắt và thu nhỏ.

1. Đồng hồ so và đồng hồ chân gạt

Đồng hồ so (dial gauge): đầu đo trượt dọc trục, thanh răng trên trục đo quay bộ bánh răng khuếch đại, kim quay một vòng ứng với 1 mm (loại vạch chia 0,01 mm) hoặc 0,2 mm (loại 0,002 mm). Lò xo kéo đầu đo ra và lò xo xoắn khử khe hở bánh răng. Tiêu chuẩn: ISO 463.
Đồng hồ chân gạt (dial test indicator): đầu đo là một cần nhỏ quay quanh chốt, dải đo nhỏ (0,2–0,8 mm), dùng để rà độ đảo, căn tâm ở chỗ chật. Tiêu chuẩn: ISO 9493.
Đồng hồ hiện số: dùng thước điện dung hoặc quang thay cho bánh răng, đặc tính tương tự và được hiệu chuẩn theo cùng cách.

2. Các đặc tính sai số

Đồ thị sai số chỉ thị theo vị trí đầu đo từ 0 đến 10 mm: đường chiều đi dao động tuần hoàn theo mỗi vòng kim và tăng dần theo hành trình, đường chiều về nét đứt cao hơn một khoảng do trễ; đánh dấu fr là sai số trong một vòng, fe là sai số trên toàn dải; bên phải giải thích ft, fr, fe, fu, fw — Sai số của đồng hồ so gồm phần tuần hoàn theo vòng kim và phần tích lũy theo hành trình (hình tự vẽ, mô hình minh họa).

Sai số của đồng hồ so có hai phần: phần tuần hoàn lặp lại sau mỗi vòng kim (do bánh răng lệch tâm, không đều) và phần tích lũy tăng dần theo hành trình (do bước thanh răng sai). ISO 463 đặc trưng chúng bằng các chỉ tiêu:

Ký hiệu	Đặc tính	Cách xác định
ft	Sai số trong 1/10 vòng	Chênh sai số lớn nhất giữa hai điểm cách nhau 1/10 vòng
fr	Sai số trong 1 vòng	Khoảng sai số (lớn nhất trừ nhỏ nhất) trong một vòng bất kỳ
fe	Sai số trên toàn dải	Khoảng sai số của chiều đi trên cả dải đo
fu	Trễ	Chênh lệch lớn nhất giữa chiều đi và chiều về tại cùng vị trí
fw	Lặp lại	Khoảng phân tán khi đo lặp nhiều lần tại một điểm

Giới hạn cho phép của từng chỉ tiêu phụ thuộc vạch chia và dải đo, lấy theo tiêu chuẩn hoặc theo công bố của nhà sản xuất. Lực đo (lực lò xo ở đầu, giữa và cuối hành trình) cũng là một đặc tính cần kiểm khi đồng hồ dùng đo chi tiết mềm hoặc mỏng.

3. Hiệu chuẩn trên máy hiệu chuẩn đồng hồ so

Sơ đồ đồng hồ so kẹp trên giá đứng, đầu đo tì vào đầu vi kế của máy hiệu chuẩn có màn hình vị trí chuẩn 2,000 mm; bên phải là sáu bước trình tự hiệu chuẩn — Đồng hồ so trên máy hiệu chuẩn (hình tự vẽ).

Máy hiệu chuẩn đồng hồ so tạo ra dịch chuyển đã biết bằng một đầu vi kế chính xác, thước quang hoặc giao thoa kế laser. Độ không đảm bảo của máy nên nhỏ hơn khoảng một phần tư giới hạn cần kiểm, ví dụ dưới 1 µm khi hiệu chuẩn đồng hồ 0,01 mm. Với đồng hồ 0,001 mm cần máy có độ phân giải 0,1 µm. Khi không có máy, có thể kiểm tra sơ bộ bằng căn mẫu trên giá đo cứng, nhưng chỉ kiểm được một số điểm.

Kiểm tra bên ngoài: kim không cong, mặt số không lỏng, đầu đo trượt êm, không kẹt; để đồng hồ cân bằng nhiệt với phòng.
Gá đồng hồ trên giá cứng của máy, trục đo trùng phương dịch chuyển của chuẩn; nén trước một đoạn nhỏ và đặt 0.
Chiều đi: đo ở mỗi 1/10 vòng (0,1 mm) trong vòng đầu, sau đó mỗi vòng (1 mm) tới hết dải. Nếu cần kỹ hơn, đo dày ở cả vòng giữa và vòng cuối.
Chiều về: đo lại các điểm theo chiều ngược để có trễ.
Lặp lại: năm lần đọc tại một điểm, mỗi lần nhấc đầu đo lên rồi hạ xuống.
Tính ft, fr, fe, fu, fw và so với giới hạn; ghi cả đồ thị sai số vào giấy chứng nhận.

4. Ví dụ kết quả

Đồ thị kết quả hiệu chuẩn đồng hồ so 10 mm với các điểm đo mỗi 0,1 mm trong vòng đầu và mỗi 1 mm sau đó, chiều đi màu xanh và chiều về màu cam; bảng kết quả ft 1,5, fr 4,6, fe 8,0, fu 2,0, fw 2,0 micromét, đều đạt so với giới hạn ví dụ 5, 10, 15, 3, 3 micromét — Ví dụ kết quả và so sánh với giới hạn (hình tự vẽ, số liệu minh họa).

Đồng hồ trong ví dụ đạt mọi chỉ tiêu. Đồ thị cho thấy sai số tăng đều khoảng 0,6 µm mỗi milimét: nếu đồng hồ được dùng để đo so sánh trong khoảng hẹp (vài phần mười milimét quanh điểm đặt 0), sai số thực tế chỉ cỡ ft và fr; nếu dùng đo trực tiếp trên cả dải 10 mm, sai số có thể tới fe. Đây là lý do nên dùng đồng hồ so theo kiểu so sánh với căn mẫu, trong khoảng hành trình ngắn.

5. Đồng hồ chân gạt và sai số cosin

Bên trái là chân gạt đặt song song với bề mặt đo ở góc 0 độ và chân gạt nghiêng 30 độ; bên phải là đồ thị số đọc lớn hơn thực tế theo góc θ: 1,5 phần trăm ở 10 độ, 6,4 phần trăm ở 20 độ, 15,5 phần trăm ở 30 độ, 41,4 phần trăm ở 45 độ; công thức giá trị thật bằng số đọc nhân cos θ — Sai số cosin khi chân gạt không song song với bề mặt (hình tự vẽ).

Đồng hồ chân gạt được hiệu chuẩn với chân gạt song song với bề mặt đo. Khi chân gạt nghiêng một góc θ, đầu chân gạt đi một quãng dài hơn dịch chuyển thật của bề mặt, nên số đọc lớn hơn; giá trị thật bằng số đọc nhân cos θ. Nghiêng 30° đã làm số đọc lớn hơn 15 %. Khi rà độ đảo, sai số này làm phóng đại độ đảo; khi đo so sánh với căn mẫu ở cùng góc thì ảnh hưởng nhỏ hơn vì hai lần đọc cùng bị nhân một hệ số.

Đồng hồ so loại trục đo cũng có sai số tương tự khi trục đo không vuông góc với bề mặt: luôn đặt trục đo vuông góc hoặc theo đúng phương cần đo.

6. Lưu ý khi sử dụng

Giá đỡ cứng: giá từ, cần nối dài, khớp lỏng làm đồng hồ dịch chuyển theo lực đo; dùng cần ngắn nhất có thể, siết chặt các khớp.
Nén trước một đoạn (thường 0,2–0,5 mm) để đầu đo luôn tì vào vật cả khi bề mặt thấp xuống.
Không để đầu đo va đập hay trượt mạnh vào bậc của chi tiết; va đập là nguyên nhân hàng đầu làm hỏng bánh răng.
Đọc vuông góc mặt số để tránh thị sai; đồng hồ hiện số tránh được sai số này.
Nhiệt độ: cần dài bằng thép giãn khi nóng; đo so sánh nhanh sau khi đặt 0.
Bảo quản: không tra dầu vào trục đo (dầu bám bụi làm kẹt), cất trong hộp, tránh rơi.
Chu kỳ: đồng hồ dùng hằng ngày nên hiệu chuẩn hằng năm và kiểm tra nhanh bằng căn mẫu trước các phép đo quan trọng.

7. Những lỗi hay gặp

Lỗi	Hậu quả	Cách đúng
Chỉ kiểm một điểm bằng căn mẫu rồi coi là đạt	Không thấy sai số tuần hoàn và tích lũy	Hiệu chuẩn đủ điểm trên máy hiệu chuẩn
Đo trực tiếp trên cả dải 10 mm khi cần chính xác	Sai số tới fe	Đo so sánh với căn mẫu, hành trình ngắn
Chân gạt nghiêng lớn khi rà đảo	Phóng đại độ đảo hơn 15 % ở 30°	Đặt chân gạt song song bề mặt hoặc hiệu chính cos θ
Bỏ qua chiều về	Không biết trễ, sai khi đo bề mặt nhấp nhô	Đo cả hai chiều
Tra dầu vào trục đo	Kẹt, lặp lại kém	Lau khô, chỉ vệ sinh theo hướng dẫn