Hcmute nghiên cứu thiết kế và tối ưu hóa cơ cấu chính xác taọ chuyển động thẳng hai bậc tự do

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ TỐI ƯU HĨA CƠ CẤU CHÍNH XÁC TẠO CHUYỂN ĐỘNG THẲNG HAI BẬC TỰ DO SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2020 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ TỐI ƯU HÓA CƠ CẤU CHÍNH XÁC TẠO CHUYỂN ĐỘNG THẲNG HAI BẬC TỰ DO Mã số: T2019-08TĐ Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Phạm Huy Tuân TP HCM, 4/2020 Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ TỐI ƯU HĨA CƠ CẤU CHÍNH XÁC TẠO CHUYỂN ĐỘNG THẲNG HAI BẬC TỰ DO Mã số: T2019-08TĐ Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Phạm Huy Tuân Thành viên đề tài: PGS.TS Phạm Huy Hoàng ThS Nguyễn Văn Khiển TP HCM, 4/2020 Luan van MỤC LỤC Trang DANH SÁCH CÁC HÌNH iii DANH SÁCH CÁC BẢNG v DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT vi THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU vii PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tổng quan chung lĩnh vực nghiên cứu, nghiên cứu nước .1 1.1 Các nghiên cứu nước 1.2 Các nghiên cứu nước Tính cấp thiết đề tài 11 Nhiệm vụ, đối tượng phạm vi nghiên cứu 12 Phương pháp nghiên cứu .12 Kế hoạch thực .13 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 1.1 Cơ cấu đàn hồi ứng dụng 14 1.1.1 Khái niệm cấu đàn hồi 14 1.1.2 Các ứng dụng cấu đàn hồi 17 1.1.3 Ứng dụng cấu đàn hồi vào cấu ăn dao xác 21 1.2 Tổng quan phương pháp gia công kết hợp 23 1.2.1 Tổng quan phương pháp gia công kết hợp 23 1.2.2 Các phương pháp gia cơng cắt gọt có kết hợp dao động 24 1.2.3 Phương pháp gia công phay có kết hợp dao động 25 CHƯƠNG THIẾT KẾ BÀN GÁ HAI BẬC TỰ DO BẰNG CƠ CẤU ĐÀN HỒI 29 2.1 Phương án thiết kế 29 2.2 Mơ hình hóa toán thiết kế 31 2.3 Kết thảo luận 37 i Luan van C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an CHƯƠNG CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM .41 3.1 Chế tạo 41 3.2 Thử ngiệm 42 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 4.1 Kết luận 46 4.2 Kiến nghị 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC MINH CHỨNG BÀI BÁO 50 PHỤ LỤC BẢN SAO THUYẾT MINH ĐỀ TÀI ĐÃ ĐƯỢC PHÊ DUYỆT 51 ii Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình Cơ cấu bậc tự XY công ty PI Hình Các cấu bậc tự XY Hình Bốn cấu sử dụng khớp mềm song song để tao cấu hai bậc tự XY Hình Two Completely Decoupled XY Stages Hình Cơ cấu hai bậc tự theo phương XY Hình Cơ cấu mềm sử dụng khớp Z(ZFH) Hình Kết mơ cấu Hình Khớp chân giả sử dụng cấu đàn hồi Hình Bàn chân giả vật liệu POM Hình 10 Cơ cấu ổn định lực 10 Hình 1 Một số cấu cứng truyền thống 14 Hình Các cấu đàn hồi phổ biến 15 Hình Khớp đàn hồi với cấu tạo nguyên khối 16 Hình Kìm cộng lực cấu mềm 16 Hình Cơ cấu dẫn động với độ phân giải micro 17 Hình “Quả bóng đỉnh đồi” mô cho nguyên lý cấu song ổn định 18 Hình Cơ cấu đàn hồi song ổn định 18 Hình Cơ cấu kẹp với độ phân giải micro 19 Hình Tay gắp micron 19 Hình 10 Cơ cấu định vị bậc tự 20 Hình 11 Cơ cấu song song đàn hồi phẳng 20 Hình 12 Cơ cấu điều khiển nano sáu bậc tự 20 Hình 13 Cơ cấu đàn hồi sản phẩm MEMS 21 Hình 14 Bộ phận chạy dao sử dụng cấu đàn hồi cấu chấp hành piezo 21 Hình 15 Cơ cấu ăn dao 22 Hình 16 Cơ cấu đàn hồi với dụng cụ cắt kim cương 22 Hình 17 Tổng quan phương pháp gia cơng phay có kết hợp dao động 25 Hình 18 Tách dao - phơi Loại I 26 Hình 19 Tách dao - phơi Loại II 27 Hình 20 Tách dao - phơi Loại III 28 Hình Các ngun lý gia cơng có dao động hỗ trợ: 30 Hình 2 Cấu hình thiết kế khớp lề uốn rỗng với: 31 iii Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Hình Thơng số thiết kế gá 32 Hình Sơ đồ thuật tốn tối ưu hóa giải thuật di truyển dựa FEM 34 Hình Kết mơ FEM cho tổng chuyển vị cấu với chuyển vị đầu vào theo phương x (a) phân bố ứng suất tương tương (b) 36 Hình Phân tích mode dao động 37 Hình Kết mô chuyển vị 39 Hình Phân tích điều hịa (harmonic analysis) cấu 40 Hình Bản vẽ chi tiết gia công (trang bên) 41 Hình Chi tiết gia công 41 Hình 3.Cơ cấu chấp hành piezoelectric (Physik Instrument, model: P-225.10) 42 Hình Mơ hình 3D kết cấu bàn gá micro tích hợp dao động vào VAMill 43 Hình Bản vẽ phân rã (trang bên) 43 Hình Bố trí thí nghiệm đo dao động với cảm biến laser Keyences LK-G30 44 Hình Thiết bị đo lực cắt Kitsler (Dynamometer 9257B) 44 Hình Bố trí thiết bị đo lực cắt lên bàn gia công 45 iv Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng Mơ hình hóa tốn tối ưu cho bàn định vị micro 2-DOF 33 Bảng 2 Các biến thiết kế tối ưu cấu 38 v Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT DOF: Degree of Freedom EDM: Electrical Discharge Machining FEM: Finite Element Method GA: Genetic Algorithm PZT: Piezoelectric transducer TWS: Tool-workpiece separation VAM: Vibration Assissted Machining VAMill: Vibration Assissted Milling VATurn: Vibration Assissted Turning vi Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày 25 tháng năm 2020 THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thơng tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế tối ưu hóa cấu xác tạo chuyển động thẳng hai bậc tự - Mã số: T2019-08TĐ - Chủ nhiệm: PGS.TS Phạm Huy Tuân - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: 15 tháng Mục tiêu: - Mục đích nghiên cứu thiết kế cấu tạo chuyển động thẳng bậc tự có độ xác cao với khoảng di chuyển từ 0.5 đến 500 µm độ phân giải 0,1 µm có độ cứng cao cấu - Đối với đô cứng vững kết cấu: cứng cấu 5% - Đối với không gian hoạt động định vị: lớn cấu 10% - Giảm chuyển động không mong muốn: cải thiện cấu 7% - Để thực mục đích vấn đề quan tâm: ta cấp điện điều khiển PZT (piezo actuator) để tạo chuyển động đầu vào có khoảng di chuyển từ 0.05 đến 50µm với độ phân giải 0.01µm Chuyển động khuếch đại lên cấu đàn hồi tạo dịch chuyển từ 0.5 đến 500 µm, độ phân giải 0.1µm Tính sáng tạo: - Q trình thiết kế tối ưu hóa có sử dụng ANSYS Workbench kết hợp với ANSYS APDL MATLAB - Bộ định vị xác 2-DOF có tích hợp thiết kế khớp mềm có khả tích trữ lượng tốt, ứng suất tập trung nhỏ dẫn đến tuổi thọ khớp cao, vii Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an hợp ANSYS Mechanical ADPL, số hệ tiến hóa 60, kết thiết kế tối ưu cho biến thiết kế liệt kê Bảng 3.2 Bảng 2 Các biến thiết kế tối ưu cấu Biến thiết kế Giá trị (mm) Biến thiết kế Giá trị (mm) T 1.4 R 4.0 T 2.9 R 6.4 T 2.9 R 6.4 T 1.6 L 17.0 T 1.2 R 4.8 T 1.2 L 15 𝜃 109o Cơ cấu chấp hành PZT (Physik Instrument, model: P-225.10) với hành trình dịch chuyển tối đa 15𝜇𝑚 lực đẩy tối đa 12500N (Hình 4.4) sử dụng nghiên cứu Hình 2.7 kết dịch chuyển bàn máy trung tâm theo hướng x y cấu kích hoạt PZT-X Chuyển vị đầu vào cài đặt 5𝜇𝑚 chuyển vị đầu nhận 7𝜇𝑚, tương ứng với độ khuếch đại 1.4 Chuyển vị đầu bàn máy trung tâm thiết kế để đạt giá trị lớn hơn, nhiên q trình gia cơng VAMill biên độ dao động lớn khơng phải tham số định chất lượng gia công hàm chuyển vị không đưa hàm mục tiêu trình tối ưu hóa Với thiết kế tối ưu tìm được, chuyển vị theo bàn máy (phương y) nhỏ 1000 lần so với chuyển vị (phương x) Điều chứng minh khả cách ly dao động phương tốt 38 Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Hình Kết mơ chuyển vị Để đảm bảo đạt hiệu gia công tốt loại trừ khả xảy cộng hưởng, tần số dao động tự nhiên cấu cần phải lớn vài lần so với tần số gia công PZT Đối với cấu chấp hành tại, với chuyển vị đầu 5𝜇𝑚 tần số làm việc dự kiến khoảng 150𝐻𝑧 Hình 2.8 kết phân tích điều hịa với tần số đáp ứng cấu 498Hz tương tự phân tích mode dao động Hình 2.6 Tần số theo ghi nhận so với cơng trình nghiên cứu khác tương đối lớn cho phép tích hợp dao động với tần số nhỏ vào trình gia công VAMill 39 Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Hình Phân tích điều hịa (harmonic analysis) cấu 40 Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an CHƯƠNG CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM 3.1 Chế tạo Kích thước tối ưu thiết kế chương gia công phương pháp cắt dây EDM với vật liệu gia công nhôm Al7075-T6 Bản vẽ chi tiết gia cơng Hình 3.1 hình ảnh chi tiết sau gia cơng Hình 3.2 Hình Bản vẽ chi tiết gia cơng (trang bên) Hình Chi tiết gia cơng 41 Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an 3.2 Thử ngiệm Cơ cấu chấp hành PZT (Physik Instrument, model: P-225.10) lắp vào bàn gá điều khiển chuyển động thơng qua điều khiển gồm thiết bị phát sóng thiết bị khuếch đại Hình 3.3 Để tiến hành thử nghiệm hiệu thiết kế, toàn kết cấu bàn định vị micro 2-DOF gá lên bàn máy phay Hình 3.4 có vẽ phân rã Hình 3.5 Hình 3.Cơ cấu chấp hành piezoelectric (Physik Instrument, model: P-225.10) 42 Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Hình Mơ hình 3D kết cấu bàn gá micro tích hợp dao động vào VAMill Hình Bản vẽ phân rã (trang bên) 43 Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Keyences LK-G30 Hình Bố trí thí nghiệm đo dao động với cảm biến laser Keyences LK-G30 Để kiểm tra biên độ dao động bàn máy trước gia công thực tế, việc đo dao động cần thiết Dự kiến cảm biến laser Keyences LK-G30 sử dụng để đo đạc biên độ dao động tần số khác Bố trí thí nghiệm đo thiết kế Hình 3.6 Hình Thiết bị đo lực cắt Kitsler (Dynamometer 9257B) Cơng nghệ gia cơng có tích hợp dao động thường áp dụng cho việc gia công vật liệu có độ cứng cao Với dao động tích hợp này, kết nghiên cứu lực cắt giảm đáng kể giúp làm giảm q trình mịn dao gia tăng tuổi thọ cho dao Do vậy, trình thử nghiệm phương pháp VAMill đề 44 Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an tài dự kiến sử dụng thiết bị đo lực cắt hãng Kitsler (Dynamometer 9257B) Hình 3.7 Thiết bị gá lên bàn máy phay theo bố trí Hình 3.8 Dynamometer 9257B (Kitsler) Hình Bố trí thiết bị đo lực cắt lên bàn gia công 45 Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Cơ cấu đàn hồi song song sử dụng đề tài để thiết kế bàn định vị micro dùng gia công phay với hỗ trợ dao động Nguồn dao động với độ xác cao từ cấu chấp hành PZT truyền tới bàn máy gia công thông qua thiết kế cấu đàn hồi với kết hợp loại khớp đàn hồi khác Trong đề tài này, khớp đàn hồi rỗng kết hợp với khớp bán nguyệt loxo để hình thành nên kết cấu Phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp với giải thuật di truyền sử dụng để tối ưu hóa thơng số thiết kế Kết phân tích cho thấy thiết kế tối ưu có tần số dao động tự nhiên mode lớn gấp lần tần số dự kiến vận hành cấu PZT với biên độ dao động đầu vào 5𝜇𝑚, ứng suất tập trung lớn 101.9 MPa tương đương với hệ số an toàn 0.5 chuyển động theo nhỏ Tất đặc tính hồn tồn phù hợp cho q trình gia cơng có kết hợp dao động hỗ trợ Một thiết kế tối ưu cấu chế tạo phương pháp cắt dây Trong giai đoạn đề tài, cấu tiến hành đo dao động để kiểm tra đặc tính động học trước triển khai gia công thực tế để kiểm chứng hiệu dao động tích hợp vào q trình cắt gọt kim loại 4.2 Kiến nghị Mặc dù cấu chế tạo sẵn sàng để kết hợp vào q trình gia cơng thực tế Tuy nhiên, việc kiểm tra đo đạc đặc tính tĩnh động cần thiết Do điều kiện giới hạn kinh phí nhóm nghiên cứu chưa có thiết bị đo dao động laser với tần số cao thiết bị đo trực tiếp lực cắt trình gia cơng Nhóm đề xuất cần kết hợp với đơn vị đào tạo nghiên cứu khác khu vực phía Nam sở hữu thiết bị để hợp tác triển khai tiếp giai đoạn sau dự án 46 Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Awtar S and A H Slocum, “Constraint-based design of parallel kinematic XY flexure mechanisms,” Trans ASME, J Mech Des., vol.129, no 8, pp 816-830, 2007 [2] Chen W., 2018a, Surface texture formation by non-resonant vibration assisted micro milling, Journal of Micromechanics and Microengineering 28, 025006 [3] Chen W., Dehong Huo, Yilun Shi, J M Hal, 2018b, State-of-the-art review on vibration-assisted milling: principle, system design, and application, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 97, 2033-2049 [4] Choi K.B and Lee J.J., “Analysis and design of linear parallel compliant stage for ultra-precision motion based on 4-PP flexural joint mechanism,” in Proc Int Conf Smart Manuf Appl., pp 35-38, 2008 [5] Dagalakis N.G., J.A Kramar, E Amatucci and R Bunch, “Kinematic modeling and analysis of a planar micropositioner,” in Proc of the American Society of Precision Engineering 16th Annual Meeting, 2001 [6] Dang Quang-Khoa, et al (2019) "Ultrasonic spot welds of gas diffusion layer to proton exchange membrane of fuel cells." Journal of Materials Processing Tech 266: 208–216 [7] Gao P., S.-M Swei and Z Yuan, “A new piezo-driven precision micropositioning stage utilizing flexure hinges,” Nanotechnology, vol 10, pp 394-398, 1999 [8] Gu, Y and e al (2018) "Vibration-Assisted Roll-Type Polishing System Based on Compliant Micro-Motion Stage." Micromachines 9: 499 [9] Li Y and Q Xu, “A novel design and analysis of a 2-DOF compliant parallel micromanipulator for nanomanipulation,” IEEE Trans Autom Sci Eng., vol 3, no 3, pp 248-254, 2006 [10] Li Y and Q Xu, “Design and analysisof a totally decoupled flexure-based XY parallel micromanipulator,” IEEE Trans.Robot., vol 25, no.3, pp 645-657, 2009 [11] Nguyễn Văn Khiển, Phạm Huy Hoàng, Phạm Huy Tuân, 2015 "Cơ cấu đàn hồi hướng ứng dụng", Hội nghị Khoa học - Cơng nghệ Tồn quốc Cơ khí 47 Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an lần thứ IV, Đại học Sư Phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, 06/11/2015, tập 2, pp 778-786 [12] Nguyen Van-Khien, Pham H.H., Pham H.T., 2018, “Multi-objective Optimization of a Linear Flexure-Based Mechanism Using Pseudo Rigid-Body Diagram Analysis and FEA-Based Response Surface Methodology,” Modern Environmental Science and Engineering, Volume 4, No 5, pp 469-475 [13] Nguyen Van-Khien, D.L Tuong, H.T Pham, H.H Pham, 2019, “Design and Optimization of a New Hollow Circular Flexure Hinge for Precision Mechanisms,” Applied Mechanics and Materials, Vol 889, pp 337-345 [14] Ostasevicius V., et al (2013), “Study of vibration milling for improving surface finish of difficult-to-cut materials,” Journal of Mechanical Engineering 59(6):351 [15] Phạm Minh Tuấn, Phạm Huy Hồng (2013)."Thiết kế mơ cấu ăn dao xác" Tạp chí Cơ khí Việt Nam, 12, trang 91 - 97 [16] Phạm Huy Hoàng, Trần Văn Thùy, “Thiết kế hình dạng mơ hoạt động cấu dẫn động với độ phân giải micro” Tạp chí Phát Triển Khoa Học Cơng Nghệ, Tập 11, số 3, 2008 [17] Pham Huy-Tuan and Wang, D.A., 2011, “A Quadristable Compliant Mechanism with a Bistable Structure Embedded in a Surrounding Beam Structure,” Sensors and Actuators A – Physical, Vol 167, pp 438-448 [18] Pham Huy-Tuan, Nguyen V.K., 2013 “A Monolithic Flexural-Based Prosthetic Foot For Amputee” Journal of Engineering Technology and Education, National Kaohsiung University of Applied Sciences, Vol 9, pp 461 -467 [19] Pham Huy-Tuan, Nguyen Van Khien, and Mai Van Trinh, Shape Optimization And Fabrication Of A Parametric Curved-Segment Prosthetic Foot For Amputee, J.Science & Technology, Technical Universities, 2014, Vol 102, pp 89-95 [20] Pham Huy-Tuan, MN Le, VK Nguyen, 2015 "Design of a Multi-Axis Fully Compliant Prosthetic Foot for Amputee", The 4th International Conference on Sustainable Energy (4th ICSE), pp 223-228 48 Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an [21] Pham Huy-Tuan, Minh-Nhat Le, Van-Trinh Mai, 2016," A Novel Multi-axis Compliant Prosthetic Ankle Foot to Support the Rehabilitation of Amputees" The 3rd International Conferece on Green Techology and Sustainable Deevelopment (GTSD2016), Nov 24-25, Kaohsiung Taiwan [22] Pham Huy-Tuan and Nguyen Ha Ngoc Hieu, 2017, “Shape Optimization and Fabrication of a Compliant Constant-Force Mechanism,” J Science & Technology: Technical Universities, Vol 115, pp 63-68 [23] Pham Huy-Tuan, Nguyen Xuan Quang, Nguyen Ngoc Phuong, 2016, “Design and Fabrication of a High-Intensity Ultrasonic Transducer for Food Dehydration” J Science & Technology: Technical Universities, Vol 110, pp 115-120 [24] Wang, D.A., Chuang, W.Y., Hsu, K., and Pham, H.T., 2011, “Design of a Bézier-Profile Horn for High Displacement Amplification”, Ultrasonics, Vol 51, pp 148-156 [25] Yang S., W Chen, J Liu, “Design, analysis and testing of a novel decoupled 2DOF flexure-based micropositioning stage”, Journal of Micromechanics and Microengineering, 16(7), pp 1408-1415, 2018 [26] Yao Q., J Dong and P Ferreira, “Design, analysis, fabrication and testing of a parallel-kinematic micropositioning XY stage,” Int J Mach Tools Manuf., vol 47, no 6, pp 946-961, 2007 [27] Yong Y K., S Aphale and S O R Moheimani, “Design, identification and control of a flexure-based XY stage for fast nanoscale positioning,” IEEE Trans Nanotechnology, vol 8, no.1, pp 46-54, 2009 [28] Zhu W.L., Z Zhu, Y Shi, “Design, modeling, analysis and testing of a novel piezo-actuated XY compliant mechanism for large workspace nano-positionin”, Smart Mater Struct vol 25, 2016 49 Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an PHỤ LỤC MINH CHỨNG BÀI BÁO 50 Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an PHỤ LỤC BẢN SAO THUYẾT MINH ĐỀ TÀI ĐÃ ĐƯỢC PHÊ DUYỆT 51 Luan van Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn