Đề tài thiết kế và chế tạo cán dao tiện có dao động hỗ trợ

66 Trang 7 DANH MĂC TĈ VIÀT TÀT PZT: Piezoelectric UAT: Ultrasonic Assisted Turning UVC: Ultrasonic Vibration Cutting EDM: Electrical Discharge Machining CUVC: Conventional Ultrasonic

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠOSK C 0 0 3 9 C5 9 ÁN DAO TIỆN CÓ DAO ĐỘNG HỖ TRỢ Mà SỐ: SV2020-107 S KC 0 0 7 4 0 4 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2020 Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯àNG ĐH S¯ PH¾M KĀ THU¾T TPHCM BÁO CÁO TèNG KÀT Đ TÀI NGHIÊN CĆU KHOA HàC CĄA SINH VIÊN THIÀT KÀ VÀ CHÀ T¾O CÁN DAO TIàN CÓ DAO ĐìNG Hê TRĀ Mã så đà tài: SV2020-107 Chą nhiám đà tài: TS HOÀNG TRUNG KIÊN I Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2020 Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯àNG ĐH S¯ PH¾M KĀ THU¾T TPHCM BÁO CÁO TèNG KÀT Đ TÀI NGHIÊN CĆU KHOA HàC CĄA SINH VIÊN THIÀT KÀ VÀ CHÀ T¾O CÁN DAO TIàN CÓ DAO ĐìNG Hê TRĀ Mã så đà tài: SV2020-107 Thuác nhóm ngành khoa học: Khoa Học Ąng Dāng Lê Hoàng Anh Khoa Nam SV thực hián: Nam, Nữ: Nam Nam Trần Trí Nhân VIàT Dân tác: Kinh Trần Hoàng Khang Lãp, khoa: 16144CL2-Khoa đào t¿o chất l°ÿng cao Số năm đào t¿o: 4 Năm thą: 4 Ngành học: CNKT C¡ Khí Sinh viên chịu trách nhiám đề tài: Lê Hoàng Anh Khoa NAM Ng°ßi h°ãng dẫn: TS HCOàÀNNGGHTÒRAUNXGà KHIàÊINCHĂ NGH)A Đác lập – Tự do – H¿nh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày - tháng - năm 2014 NHIàM VĂ Đæ ÁN TäT NGHIà Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2020 II MĂC LĂC DANH MĂC TĈ VIÀT TÀT .VI MĂC LĂC VII DANH MĂC CÁC HÌNH ÀNH X CH¯¡NG 1 : TèNG QUAN 1 1 GIâI THIàU 1 1.1 Tìm hiểu về cán dao tián: 1 1.1.1 Cán dao tián d¿ng Insert: 1 1.1.2 Cán dao tián d¿ng Solid 2 1.1.3 Vật liáu: 2 1.1.4 Công nghá tián có dao đáng hß trÿ: 2 1.1.5 Nguồn dao đáng: 3 1.1.6 Nguồn dao đáng c°ỡng bąc: 3 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cąu thuác l*nh vực căa đề tài á trong và ngoài n°ãc: 4 1.2.1 Ngoài n°ãc: 4 1.2.2 Trong n°ãc: 4 1.3 Tính cấp thiết căa đề tài 5 1.4 Māc tiêu đề tài, đối t°ÿng nghiên cąu 5 1.4.1 Māc tiêu đề tài: 5 1.4.2 Đối t°ÿng nghiên cąu 5 1.5 Cách tiếp cận, ph°¡ng pháp nghiên cąu .6 1.5.1 Cách tiếp cận 6 1.5.2 Ph°¡ng pháp nghiên cąu 6 1.6 Kế ho¿ch thực hián 6 CH¯¡NG 2 C¡ SÞ LÝ THUYÀT QUÁ TRÌNH TIàN CÓ DAO ĐìNG Hê TRĀ .7 2.1 Giãi thiáu chung: .7 2.1.1Những °u điểm v°ÿt trái: 8 2.1.2 Kết luận 8 2.2 Công nghá cắt rung siêu âm (UCV) 8 III 2.3 Ph°¡ng pháp cắt tích hÿp siêu âm kiểu truyền thống (CUVC) 9 2.4 Ph°¡ng pháp cắt tích hÿp rung siêu âm kiểu elip (UEVC) 10 2.5 Công nghá rung đáng trÿ giúp gia công (VAM) .10 2.6 So sánh giữa các ph°¡ng pháp 11 2.7 Nguyên tắc khai thác rung siêu âm và ąng dāng hiáu ąng áp đián 12 2.7.1 Các tính toán c¡ bản về các c¡ cấu PZT 13 2.7.2 Các c¡ cấu PZT vãi đá bền thấp 14 2.8 Khái niám về khãp nối mềm: 17 2.8.1 Khãp mềm là gì? 17 2.8.2 C¡ chế uốn hình bình hành: 17 2.8.3 Nguyên lý ho¿t đáng khãp mềm: 20 2.8.4 Mô hình c¡ khí 20 2.9 Khái niám về đá chính xác khi gia công 29 2.9.1 Khái niám 29 CH¯¡NG 3: PH¯¡NG PHÁP MÔ PHâNG VÀ THÍ NGHIàM 32 3.1 Yêu cầu căa đề tài: 32 3.2 Giải pháp thực hián: 32 CH¯¡NG 4 TÍNH TOÁN, THIÀT KÀ SÀN PHÀM .34 4.1 Ph°¡ng án thiết kế khãp nối mềm cho cán dao: 34 4.1.1 Dữ liáu ban đầu 34 4.1.2 C¡ sá lí thuyết tính toán đá cąng vững căa cán dao: 34 4.1.3 Chọn mãnh dao tián hÿp kim phù hÿp: 35 4.1.4 Tính toán chế đá cắt phù hÿp: 36 4.1.5 Tính toán lực cắt: 37 4.2 C¡ sá công thąc tính toán khãp mềm: .39 4.3 Áp dāng tính toán khãp mềm vào cán dao .40 CH¯¡NG 5: MÔ PHâNG 43 5.1 Giãi thiáu phần mềm: 45 5.2 Phân tích biến d¿ng trên phần mềm: 45 5.2.1 Mô phỏng, phân tích biến d¿ng cán dao không khãp mềm: 46 5.2.1.1 Dữ liáu đầu vào: 46 IV 5.2.2 Mô phỏng, phân tích biến d¿ng cán dao có khãp nối mềm: 53 5.2.2.1 Dữ liáu đầu vào: .53 5.2.2.2 Dữ liáu đầu ra: 60 5.3 So sánh kết quả mô phỏng: 62 5.4 Nhận xét: 62 Ch°¢ng 6: THIÀT KÀ MÔ HÌNH THÍ NGHIàM 64 6.1.Giãi thiáu các bá phận PZT: .64 6.1.1.Bá khuếch đ¿i nguồn đián: 64 6.1.2.Bá điều khiển: 64 6.1.3 Bá chuyển đổi siêu âm: 65 6.2Thiết kế đồ gá cho bá phận t¿o rung đáng siêu âm: 66 6.2.1Đo kích th°ãc đồ gá dao trên máy tián 66 6.2.2.Mô phỏng lắp ráp bằng phần mềm Inventor: 67 6.2.3.Bản vẽ chi tiết : 67 6.3.Tiến hành thí nghiám: .68 6.3.1Chuẩn bị dāng cā thí nghiám: 68 6.3.2.Lắp đặt mô hình thí nghiám: 69 6.3.3.Quy trình thí nghiám: 70 6.4.Kết quả thí nghiám: 71 Ch°¢ng 7: KÀT LU¾N .77 7.1 Kết quả đ¿t đ°ÿc: 77 7.2 Ý ngh*a thực tißn .77 7.3 H°ãng phát triển căa đề tài: 77 V PZT: Piezoelectric DANH MĂC TĈ VIÀT TÀT UAT: Ultrasonic Assisted Turning UVC: Ultrasonic Vibration Cutting EDM: Electrical Discharge Machining CUVC: Conventional Ultrasonic Vibration Cutting VAM: Vibration Assisted Machining CAE: Computer- Aided Engineering VI Hình DANH MĂC HÌNH insert Hình 1.1: Các cán dao tián d¿ng insert Hình 1.2: Hình d¿ng các mảnh hÿp kim gắn á cán dao tián d¿ng Hình 1.3: Các cán dao tián d¿ng solid Hình 1.4: Các lo¿i PZT Hình 2.1: Mô hình rung đáng căa há thống 2.2 : Mô hình cắt theo kiểu elip BÁng 1.1 So sánh giữa các ph°¡ng pháp gia công Hình 2.3: Hiáu ąng áp đián Hình 2.4: Hiáu ąng áp đián thuận và nghịch Hình 2.5: Quan há giữa lực cản và hành trình Hình 2.6: PZT d¿ng miếng đ¡n Hình 2.8.1: C¡ chế uốn hình bình hành Hình 2.8.2: Góc nhìn khác căa c¡ chế uốn Hình 2.8.2: Đá uốn căa dầm Hình 2.8.4 (a) Kiểu khãp hình vuông Hình 2.8.4 (b) Kiểu khãp hình cầu Hình 2.8.5: Tham số căa khãp mềm Hình 5.1: Khái đáng Ansys Hình 5.2: Khái đáng moldul Hình 5.3: Vật liáu mũi dao và cán dao Hình 5.4: Biên d¿ng hình học Hình 5.5: Các kích th°ãc Hình 5.6: Mặt phăng liên kết Hình 5.7: Ph°¡ng căa lực Hình 5.8: Mặt phẳng đ°ÿc hß trÿ cố định Hình 5.9: Mặt phăng liên kết Hình 5.10: Ph°¡ng căa lực Hình 5.11: Mặt phẳng đ°ÿc hß trÿ cố định Hình 5.12: L°ãi trên chi tiết Hình 5.13: Biến d¿ng toàn phần khi chịu lực theo ph°¡ng X Hình 5.14: Biến d¿ng toàn phần khi chịu lực theo ph°¡ng Z Hình 5.15: Các điểm xét biến d¿ng theo ph°¡ng Z Hình 5.16: Biến d¿ng theo ph°¡ng Z căa điểm A Hình 5.17: Biến d¿ng theo ph°¡ng Z căa điểm B Hình 5.18: Biến d¿ng theo ph°¡ng Z căa điểm C Hình 5.19: Vật liáu mũi dao và cán dao Hình 5.20: Biên d¿ng hình học Hình 5.21: Các kích th°ãc Hình 5.22: Mặt phăng liên kết Hình 5.23: Ph°¡ng căa lực Hình 5.24: Mặt phẳng đ°ÿc hß trÿ cố định Hình 5.25: L°ãi trên chi tiết VII Hình 5.26: Mặt phăng liên kết Hình 5.27: Ph°¡ng căa lực Hình 5.28: Mặt phẳng đ°ÿc hß trÿ cố định Hình 5.29: L°ãi trên chi tiết Hình 5.30: Biến d¿ng toàn phần khi chịu lực theo ph°¡ng X Hình 5.31: Biến d¿ng toàn phần khi chịu lực theo ph°¡ng Z Hình 5.32: Các điểm xét biến d¿ng theo ph°¡ng Z Hình 5.33: Biến d¿ng theo ph°¡ng Z căa điểm A Hình 5.34: Biến d¿ng theo ph°¡ng Z căa điểm B Hình 5.35: Biến d¿ng theo ph°¡ng Z căa điểm C Hình 6.1: HVPZT-POWER-AMPLIFIER Hình 6.2: Bá điều khiển rung đáng Hình 6.3: Đầu phát rung đáng siêu âm Hình 6.4: Đo đế gá trên máy tián Hình 6.5: Mô phỏng gá đặt mô hình Hình 6.6: Bản vẽ đầu phát dao đáng PZT Hình 6.7: Dāng cā thí nghiám Hình 6.8: Gá đặt hoàn tất các chi tiết Hình 6.10: Tián vãi đián áp 2V BÁng 6.3: Thông số tián không có dao đáng BÁng 6.4: Thông số tián khi có dao đáng hß trÿ Hình 6.11: Phôi khi gia công không có dao đáng Hình 6.12: Phôi khi gia công có dao đáng Hình 6.13: Phoi khi gia công không có dao đáng hß trÿ Hình 6.14 Phoi khi gia công á tần số 1kHz Hình 6.15 Phoi khi gia công á tần số 1,5kHz Hình 6.16 Phoi khi gia công á tần số 2kHz VIII Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR¯àNG ĐH S¯ PH¾M KĀ THU¾T TPHCM THÔNG TIN KÀT QUÀ NGHIÊN CĆU CĄA Đ TÀI 1 Thông tin chung: - Tên đề tài: ThiÁt kÁ và chÁ t¿o cán dao tián có dao đíng hë trā - Chă nhiám đề tài: Lê Hoàng Anh Khoa Mã số SV:16144076 - Lãp: 161440CL2 Khoa: Đào t¿o chất l°ÿng cao - Thành viên đề tài: Stt Há và tên MSSV Lßp Khoa CLC 1 Trần Trí Nhân 16144119 16144CL2 CLC 2 Trần Hoàng Khang 16144072 16144CL2 - Ng°ßi h°ãng dẫn: TS Hoàng Trung Kiên 2 Măc tiêu đà tài: - Nghiên cąu, thiết kế cán dao tián có dao đáng hß trÿ - Phân tích, mô phỏng cán dao tián bằng phần mềm Moldex 3D - Thí nghiám thực tế quá trình tián - So sánh vãi ph°¡ng pháp tián truyền thống, tổng kết kết quả 3 Tính mßi và sáng t¿o: - Vận hành và kiểm chąng cho thấy sự °u viát căa viác tián có dao đáng hß trÿ về khả năng bẻ phoi, tuổi bền dao, nhám bề mặt, đá tròn, đá trā so vãi tián truyền thống inox304 nh° sau :  Rung đáng c°ỡng bąc làm tăng khả năng bẻ phoi cho tián cąng, phoi tián có rung th°ßng là phoi vān  S¡ bá đánh giá tuổi bền dao: Đá mòn mảnh dao căa tián cąng có rung chỉ bằng khoảng 1/3 so vãi tián cąng truyền thống  Nhám bề mặt chi tiết tián cąng rung so vãi tián cąng truyền thống kh¡ng những có giá trị trung bình nhỏ h¡n mà còn có ph¿m vi phân tán nhỏ h¡n hẳn Giảm cấp đá nhám từ 1 đến 2 cấp  Đá tròn căa tián rung chỉ bằng khoảng gần 1/3 lần so vãi đá tròn bề mặt khi tián th°ßng - Đá trā căa tián rung chỉ bằng khoảng gần 1/2 lần so vãi đá trā bề mặt khi tián th°ßng IX