32 CHƯƠNG 2 NGUYÊN LÝ GIA CÔNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2 1 Nguyên lý gia công Đầu tiên, lưu chất từ biến được kết hợp với dung dịch mài tạo thành hỗn hợp dung dịch gia công Khi chưa có tác động của từ trường, các hạt sắt từ trong dung dịch sẽ ở trạng thái tự do Khi đó, độ nhớt của dung dịch mài tương đối bé nên khi chi tiết chuyển động trong vùng gia công thì hạt mài sẽ không tạo ra được sự cắt gọt bề mặt chi tiết gia công Khi có tác động của từ trường, các hạt sắt từ trong lưu chất từ bi.
CHƯƠNG NGUYÊN LÝ GIA CÔNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Nguyên lý gia công Đầu tiên, lưu chất từ biến kết hợp với dung dịch mài tạo thành hỗn hợp dung dịch gia công Khi chưa có tác động từ trường, hạt sắt từ dung dịch trạng thái tự Khi đó, độ nhớt dung dịch mài tương đối bé tiết chuyển động vùng gia cơng hạt mài khơng tạo cắt gọt bề mặt chi tiết gia cơng Khi có tác động từ trường, hạt sắt từ lưu chất từ biến liên kết lại thành nhóm, lúc độ nhớt chất lỏng tăng lên hạt mài kết dính chung với hạt sắt từ tạo thành đĩa mài linh hoạt để tiến hành gia cơng Q trình gia cơng tinh bề mặt chi tiết cầu thực cách kết hợp chuyển động quay chi tiết vùng dung dịch mài từ tính Ngun lý q trình gia cơng dung dịch mài từ tính thể hình 2.1 Hình 2.1 Nguyên lý trình gia cơng 32 Ngun lý q trình gia cơng trình bày sau: trước tiên chi tiết gắn trục động điều khiển di chuyển lên xuống để tiếp xúc với dung dịch mài Hỗn hợp dung dịch mài từ tính bao gồm chất lỏng từ tính (MRF) hạt mài Hỗn hợp dung dịch chứa thùng chứa Một nam châm điện từ sử dụng để tạo từ trường tác động vào dung dịch mài bên thùng chứa Từ trường thay đổi cách thay đổi thông số cường độ dịng điện thơng qua điều khiển Khi chi tiết di chuyển xuống tiếp xúc với dung dịch mài nguồn điện cấp vào nam châm điện để tạo lực từ trường Lúc đó, chi tiết quay trịn để tạo trình cắt gọt Để tăng khả tiếp xúc dung dịch mài đến bề mặt chi tiết gia cơng chi tiết cịn thay đổi vị trí thơng qua động điều khiển Trong q trình gia cơng, chất lỏng từ tính sử dụng dung dịch MRF 132DG Thơng số chất lỏng từ tính thể bảng 2.1 Bảng 2.1 Thông số chất lỏng MRF 132DG Thông số Giá trị Độ nhớt, Pa-s 40°C 0.112 ± 0.02 Khối lượng riêng, g/cm3 (lb/gal) 2.95-3.15 (24.6-26.3) Tỷ trọng, % 80.98 Nhiệt độ chảy, °C (°F) >150 (>302) Nhiệt độ làm việc, °C (°F) -40 to +130 (-40 to +266) Hạt mài bao gồm hạt có hình dáng lưỡi cắt vơ định hình pha trộn với chất lỏng từ tính để đạt nồng độ thích hợp Nồng độ dung dịch hạt mài từ tính kích thước hạt mài tác động đến chất lượng bề mặt gia công Tùy thuộc vào độ cứng bề mặt chi tiết cần gia công, chất lượng bề mặt cần đạt, chi phí gia cơng để làm sở lựa chọn loại hạt mài phù hợp Có loại hạt mài thường 33 sử dụng gia công tinh bề mặt chi tiết kim loại là: silicon carbide SiC (hình 2.2a), nhơm ơxít -Al2O3 (hình 2.2b), boron carbide - B4C (hình 2.2c) kim cương (hình 2.2d) Hình dáng loại hạt mài thể hình 2.2 (a) Silicon carbide -SiC (b) Nhơm ơxít -Al2O3 (d) Bột kim cương (c) Boron carbide - B4C Hình 2.2 Các loại hạt mài 34 Ngoài yếu tố dung dịch hạt mài từ tính ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia cơng tốc độ gia cơng, cường độ dòng điện nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết 2.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế Dựa nguyên lý hoạt động thiết bị gia công, tác giả đề xuất phương án thiết kế sau: • Phương án 1: Sơ đồ nguyên lý phương án Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động thiết bị (theo phương án 1) 35 Trong đó: 1: Động servo 2: Khớp nối 3: Trục vít me 4: Động servo 5: Khớp nối 6: Trục vít 7: Khớp nối 8: Phơi 9: Kẹp phơi 10: Bánh vít 11: Động xoay 12: Bàn trượt Theo phương án (1) tác giả sử dụng động số để điều khiển cụm di trượt lên, xuống theo phương Z điều khiển khoảng cách tồn cụm máy Động số dùng để điều chỉnh góc quay cho chi tiết, thông qua truyền động trục vít-bánh vít Bộ phận kẹp phơi dùng khối kẹp V để di chuyển thùng chứa mặt phẳng X-Y, nam châm điện di trượt theo phương X Mơ hình thiết kế 3D cho thiết bị phương án (1) mơ tả hình 2.4 Hình 2.4 Mơ hình 3D thiết bị (theo phương án 1) Ưu điểm: o Hai động servo hoạt động độc lập, điều khiển tốc độ tốt, điều khiển vị trí xác, momen-xoắn, quán tính thấp, tiếng ồn thấp, hiệu suất vận hành cao 36 o Đảm bảo độ cứng vững thùng chứa dung dịch mài định vị kẹp chặt Nhược điểm: o Hiệu suất cấu kẹp thùng chứa giảm phải di chuyển đồng thời cấu kẹp cho đồng tâm o Gia công khối V phức tạp o Chi phí khối kẹp V cao • Phương án 2: Sơ đồ nguyên lý phương án Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý hoạt động thiết bị (theo phương án 2) 37 Trong đó: 1: Động servo 2: Khớp nối 3: Trục vít me 4: Động servo 5: Khớp nối 6: Trục vít 7: Khớp nối 8: Phơi 9: Bánh vít 10: Động xoay 11: Bàn trượt Theo phương án (2) tác giả sử dụng động số để điều khiển cụm di trượt lên, xuống điều chỉnh tồn khoảng cách cụm máy Các tác giả sử dụng động số để điều chỉnh góc xoay cho chi tiết thơng qua trục vít bánh vít Ở phương án này, tác giả loại bỏ khối V, phần giúp cho việc di chuyển thùng chứa dung dịch trở nên linh hoạt hơn, lúc việc di chuyển đồng thời lồng nam châm điện thực tay, lồng trượt theo phương X lồng vuông lồng vuông trượt theo phương Y Mô hình thiết kế 3D cho thiết bị phương án (2) mơ tả hình 2.6 Hình 2.6 Mơ hình 3D thiết bị (theo phương án 2) 38 Ưu điểm: o Dễ dàng điều khiển tốc độ vị trí xác, hiệu suất vận hành cao o Có đồng tâm cao di chuyển đồng thời lồng nam châm điện o Gia công dễ dàng cấu định vị Nhược điểm: o Các bước tiến hành định vị thùng chứa dung dịch thực tay nên độ xác suất cịn hạn chế • Phương án 3: Sơ đồ nguyên lý phương án Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý hoạt động thiết bị (theo phương án 3) 39 Trong đó: 1: Động servo 2: Động servo 3: Khớp nối 4: Trục vít 5: Khớp nối 6: Bàn trượt 7: Bánh vít 8: Động trục 9: Hiển thị góc độ 10: Phơi 11: Khớp nối 12: Trục vít me 13 Ổ lăn 14 Trục gá động 15 Nam châm điện Với phương án (3), lồng nam châm điện cố định đồng tâm lồng ngoài, lồng trượt theo phương X lồng vuông lồng vuông trượt theo phương Y so với bàn máy Nâng thêm chiều cao chân đế để thuận tiện điều khiển có khơng gian bố trí thiết bị điều khiển Q trình điều khiển thực tự động thông qua hình cảm ứng Giao diện hình thiết kế đơn giản, trực quan hóa thơng số hoạt động thiết bị Mơ hình thiết kế 3D cho thiết bị phương án (3) mô tả hình 2.8 Hình 2.8 Mơ hình 3D thiết bị (theo phương án 3) 40 Ưu điểm: o Dễ dàng điều khiển tốc độ vị trí xác, hiệu suất vận hành cao o Điều khiển tự động q trình gia cơng hình cảm ứng lập trình sẵn thơng số cơng nghệ o Giao diện hình thiết kế đơn giản, trực quan hóa thơng số hoạt động thiết bị Nhược điểm: o Kích thước máy lớn gây khó vận chuyển Trên sở phân tích ưu nhược điểm phương án thiết kế, tác giả chọn phương án (3) cho q trình tính tốn, thiết kế chế tạo chi tiết thiết bị Phương án đảm bảo tiêu chí điều khiển xác, giao diện hình trực quan, kiểm soát tốc độ, điều khiển đơn giản 41 ... với chất lỏng từ tính để đạt nồng độ thích hợp Nồng độ dung dịch hạt mài từ tính kích thước hạt mài tác động đến chất lượng bề mặt gia công Tùy thuộc vào độ cứng bề mặt chi tiết cần gia công, chất. .. khơng gian bố trí thiết bị điều khiển Q trình điều khiển thực tự động thơng qua hình cảm ứng Giao diện hình thiết kế đơn giản, trực quan hóa thơng số hoạt động thiết bị Mơ hình thiết kế 3D cho thiết. .. dịch hạt mài từ tính ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia cơng tốc độ gia cơng, cường độ dịng điện nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết 2.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế Dựa nguyên