128
3.2.2.Thiết kế, chế tạo lực kế
Để đo lực cắt khi gia công trên máy mài tròn ngoài, ta sử dụng 2 mũi tâm làm phần tử đàn hồi trên đó có dán các tenzo điện trở.
Nguyên lý đo: Trong quá trình mài, các thành phần lực cắt cần đo (lực pháp tuyến Py, lực tiếp tuyến Pz) thông qua chi tiết gia công 2 làm biến dạng
mũi tâm 3 (hình 3.1). Biến dạng này sẽ làm thay đổi điện trở của các tenzo đợc dán trên hai mũi tâm (hình 3.5), do đó sẽ làm thay đổi dòng điện qua tenzo. Sự thay đổi dòng điện này đợc lấy làm tín hiệu đo.
Độ lớn cực đại của các lực cần đo trong quá trình mài tinh theo tính toán lý thuyết trên máy mài GU-20.25A nh sau:
- Lực tiếp tuyến: PZmax = 60 N dùng để xác định công suất khi mài; - Lực xuyên tâm: Pymax = 100 N vuông góc với bề mặt làm việc.
Sử dụng phần mềm ANSYS để kiểm nghiệm chuyển vị của phần tử biến dạng (Hình 3.7). Kết quả kiểm nghiệm chuyển vị Ymax = 1,1àm
Hình 3.7. Kiểm nghiệm chuyển vị của phần tử biến dạng sử dụng phần mềm ANSYS
Trong khi mài phôi đợc gá lên hai mũi tâm, hai mũi tâm lắp chặt với thân cảm biến vì vậy kết cấu của thân cảm biến phải đủ độ cứng vững để trong quá
trình mài không làm ảnh hởng đến độ chính xác của sản phẩm và đồng thời phải đủ độ nhạy để đo đợc hai thành phần lực Py, Pz do đá mài tác dụng lên phôi nh trên hình 3.1.
Từ những yêu cầu trên cảm biến đợc thiết kế gồm hai phần chính là: thân cảm biến và mũi tâm. Ngoài ra còn có vỏ bao bên ngoài để quá trình làm việc cảm biến không bị ảnh hởng bởi dung dịch tới nguội và phoi khi mài.
Quá trình tính toán kích thớc, độ bền của phần tử đàn hồi phải giải quyết hai vấn đề cơ bản đó là: đảm bảo đủ độ cứng vững và độ biến dạng của thân cảm biến. Trong trờng hợp này phần tử cảm biến tem biến dạng sử dụng tổ hợp các biến dạng chịu uốn. Để đảm bảo độ nhạy của cảm biến và không gian để đấu dây, phía giữa thân cảm biến đợc khoan rỗng. Việc tính toán độ nhạy và thiết lập mạch cầu cảm biến của phần tử biến dạng sử dụng phần mềm tính toán chuyên dụng cho các cảm biến tem biến dạng Transcalc của hãng KYOWA (hình 3.8 ữ hình 3.11)
Hình 3.8. Tính toán độ nhạy và thiết lập mạch cầu cảm biến đo lực theo phơng Y sử dụng phần mềm Transcalc 1.11
Hình 3.9. Kiểm nghiệm độ nhạy của cảm biến theo phơng Y
Hình 3.10. Tính toán độ nhạy và thiết lập mạch cầu cảm biến đo lực theo phơng Z sử dụng phần mềm Transcalc 1.11
Hình 3.11. Kiểm nghiệm độ nhạy của cảm biến theo phơng Z
Tuy nhiên, để có đợc một cảm biến đo ổn định và tuyến tính trong miền làm việc cần thiết phải có những biện pháp bằng thực nghiệm và kinh nghiệm thực tế trong chế tạo cảm biến đo.