Cải tiến – Hình thành phương án 2

-Phương án 2 dùng ý tưởng sử dụng ren M8 trên dao để gắn trước tiếp vào thiết bị dao

động, và sử dung thêm bạc trượt làm bộ phận dẫn hướng cho dao cũng như làm độ đồng tâm giữa dao mà thiết bị PZT thêm chính xác.

- Vì thiết bị PZT chỉ dao động trên phương thẳng đứng nên 2 tấm giữ bạc trượt có tác

dụng làm giảm bớt lực tác dụng theo phương ngang trong quá trình gia công.

Bộ gá gồm các phần:

- 1 bạc trượt dọc có kích thước l=22, D=15, d=8

- 1 Tấm đỡ cụm dao có kích thước bao 110x160x8 mm.

- 1 thiết bị rung kích thướt 200x25x3

- 1 tấm kẹp thân PZTcó kích thước 80x45x20 mm.

- 1 tấm đỡ trên PZT có kích thước 100x50x20 mm.

- 1 tấm giữ bạc trượt trước có kích thước 70x20x20 mm.

- 1 tấm giữ bạc trượt sau có kích thước 70x20x20 mm.

Bảng 4.2: Bảng kê các chi tiết bộ gá

STT Tên gọi

1 Gá con trượt dọc

2 Tấm đỡ cụm dao

3 Thiết bị rung Piezo

4 Tấm đỡ thân pzt

5 Tấm đỡ trên pzt

6 Giữ bạc trượt trước

7 Giữ bạc trượt sau

8 Ốc bulong M8 9 Bạc trượt LM8UU 10 Dao miết 11 Ốc lục giác M6x40 12 Ốc lục giác M6x30 13 Ốc lục giác M6x20 14 Ốc lục giác M4x10 15 Ốc lục giác M6x16 16 Ốc lục giác M8x16

Theo quan sát trong quá trình thiết kế ta nhận biết được chi tiết (5) là chi tiết phải chịu phản lực từ trục Z nhiều nhất nên ta tiến hành kiểm nghiệm bền chi tiết (5).

- Phương án 2 so với phương án 1 thì hoàn toàn khả thi – đạt được tất cả các tiêu chí

đặt ra:

Bảng 4.3: Kết quả đạt được

+ Độ bền cao, dễ bảo trì sữa chữa thay thế khi có hư hỏng + Yêu cầu về kinh tế

+ Đảm bảo yêu cầu về độ chính xác khi gia công CNC miết tấm + Lắp trực tiếp vào pzt không cần đồ gá kẹp dao, khớp nối. + Độ rơ ít, cứng vững hơn

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ ĐỒ GÁ ĐO LỰC (LOADCELL) 5.1 Giới thiệu về cảm biến trọng lực loadcell

5.1.1 Khái niệm:

Loadcell là thiết bị cảm biến dùng để chuyển đổi lực hoặc trọng lượng thành tín hiệu điện. Khái niệm “strain gage”: cấu trúc có thể biến dạng đàn hồi khi chịu tác động của lực tạo ra một tín hiệu điện tỷ lệ với sự biến dạng này. Loadcell thường được sử dụng để cảm ứng các lực lớn, tĩnh hay các lực biến thiên chậm. Một số trường hợp loadcell được thiết kế để đo lực tác động mạnh phụ thuộc vào thiết kế của Loadcell.

5.1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động - Cấu tạo:

Loadcell được cấu tạo bởi hai thành phần, thành phần thứ nhất là “Strain gage” và thành phần còn lại là “Load“.Strain gage là một điện trở đặc biệt chỉ nhỏ bằng móng tay, có điện trở thay đổi khi bị nén hay kéo dãn và được nuôi bằng một nguồn điện ổn định, được dán chết lên “Load”. Load – một thanh kim loại chịu tải có tính đàn hồi.

Hình 5.1: Cảm biến trọng lực loadcell trên thị

trường - Nguyên lý hoạt động

Hoạt động dựa trên nguyên lý cầu điện trở cân bằng Wheatstone. Giá trị lực tác dụng tỉ lệ với sự thay đổi điện trở cảm ứng trong cầu điện trở, và do đótrả về tín hiệu điện áp tỉ lệ.

5.1.3. Thông số kĩ thuật cơ bản

- Độ chính xác: cho biết phần trăm chính xác trong phép đo. Độ chính xác phụ thuộc

tính chất phi tuyến tính, độ trễ, độ lặp.

- Công suất định mức: giá trị khối lượng lớn nhất mà Loadcell có thể đo được.

- Dải bù nhiệt độ: là khoảng nhiệt độ mà đầu ra Loadcell được bù vào, nếu nằm ngoài

khoảng này, đầu ra không được đảm bảo thực hiện theo đúng chi tiết kĩ thuật được đưa ra.

- Cấp bảo vệ: được đánh giá theo thang đo IP (ví dụ: IP65: chống được độ ẩm và bụi).

- Điện áp: giá trị điện áp làm việc của Loadcell (thông thường đưa ra giá trị lớn nhất

và giá trị nhỏ nhất 5 - 15 V).

- Độ trễ: hiện tượng trễ khi hiển thị kết quả dẫn tới sai số trong kết quả. Thường

được đưa ra dưới dạng % của tải trọng.

- Trở kháng đầu vào: trở kháng được xác định thông qua S-

và S+ khi Loadcell chưa kết nối vào hệ thống hoặc ở chế độ không tải.

- Điện trở cách điện: thông thường đo tại dòng DC 50V. Giá trị cách điện giữa lớp vỏ

kim loại của Loadcell và thiết bị kết nối dòng điện.

- Phá hủy cơ học: giá trị tải trọng mà Loadcell có thể bị phá vỡ hoặc biến dạng.

- Giá trị ra: kết quả đo được (đơn vị: mV).

- Trở kháng đầu ra: cho dưới dạng trở kháng được đo giữa Ex+ và EX- trong

điều kiện load cell chưa kết nối hoặc hoạt động ở chế độ không tải.

- Quá tải an toàn: là công suất mà Loadcell có thể vượt quá (ví dụ: 125% công suất).

- Hệ số tác động của nhiệt độ: Đại lượng được đo ở chế độ có tải, là sự thay đổi công

suất của Loadcell dưới sự thay đổi nhiệt độ, (ví dụ: 0.01%/10°C nghĩa là nếu nhiệt dộ tăng thêm 10°C thì công suất đầy tải của Loadcell tăng thêm

0.01%).

5.1.4 phân loại loadcell

Có thể phân loại loadcells như sau:

- Phân loại Loadcell theo lực tác động: chịu kéo (shear loadcell), chịu nén

(compression loadcell), dạng uốn (bending), chịu xoắn (TensionLoadcell).

- Phân loại theo hình dạng: dạng đĩa, dạng thanh, dạng trụ, dạng cầu, dạng chữ

S

Hình 5.2: Môt mô loại loadcell thông dụng.

-Điều quan trọng là sử dụng các loadcell với công suất và cơ cấu phù hợp với vị trí mà

nó sẽ được sử dụng.

-Các loadcell điểm đơn (Single point loadcell) thường được sử dụng cho các dạng cân

bình thường (có kích thước vừa và nhỏ). Điểm đặt tải của các loadcell điểm đơn, được đặt ở tâm của mặt bàn cân.

- Loadcell chữ “S” thường được sử dụng cho các máy đo lực.

Hình 5.4: Loadcell trên máy đo lực

5.1.5 Ứng dụng của Loadcell

Một ứng dụng khá phổ biến thường thấy của Loadcell là được sử dụng trong các loại cân điện tử hiện nay. Từ ứng dụng trong những chiếc cân kĩ thuật đòi hỏi độ chính xác cao cho tới những chiếc cân có trọng tải lớn trong công nghiệp như cân xe tải.

Một số ứng dụng khác:

- Trong ngành công nghệ cao: Với nền khoa học kĩ thuật tiên tiến hiện nay thì loại

Loadcell cỡ nhỏ cũng được cải tiến công nghệ và tính ứng dụng cao hơn.

Loại Loadcell này được gắn vào đầu của ngón tay robot để xác định độ bền kéo và lực nén tác động vào các vật khi chúng cầm nắm hoặc nhấc lên.

- Phân phối đều trọng lượng trong công nghiệp:

Công nghệ sử dụng:

Các thế bào tải (Loadcell LSB and LCF Series) kết hợp với các thiết bị định hướng và thu thập dữ liệu qua máy tính hoặc PLC

Sơ lược hoạt động:

- Các loadcell được thiết kế để phù hợp với các ứng dụng tự động hóa trong công

nghiệp để phân phối đều trọng lượng sản phẩm. Như thể hiện trong sơ đồ dưới đây, Loadcell được lắp đặt trong dây chuyền tự động hóa, giám sát việc phân phối khối lượng vào từng bao bì một cách chính xác.

Hệ thống hoạt động:

- Một tế bào tải được kết nối với thiết bị đo cần thiết.

- Khi khối lượng sản phẩm cho phân phối vào thùng đủ yêu cầu, Loadcell sẽ phát ra

tín hiệu tới bộ diều khiển băng tải để băng tải ngừng làm việc.

- Tín hiệu khi băng tải dừng được truyền đến hệ thống phân phối thùng chứa để xuất

- Khi thùng chứa được phân phối sẽ phát ra tín hiệu để hệ thống phân phối sản phẩm tiếp tục hoạt động.

Ứng dụng trong cầu đường

- Các Loadcell được sử dụng trong việc cảnh báo độ an toàn cầu treo. Loadcell được lắp đặt trên các dây cáp để đo sức căng của cáp treo và sức ép chân cầu trong các điều kiện giao thông và thời tiết khác nhau. Các dữ liệu thu được sẽ được gửi đến một hệ thống thu thập và xử lí số liệu. sau đó số liệu sẽ được xuất ra qua thiết bị truy xuất như điện thoại, máy tính, LCD. Từ đó có sự cảnh báo về độ an toàn của cầu. Từ đó tìm ra các biện pháp cần thiết để sửa chữa kịp thời.

5.1.6 Chống quá tải Loadcell

Các tình huống chú ý khi sử dụng Loadcell.

- Điện áp đầu vào vượt quá ngưỡng cho phép: gây sai số lớn trong việc đo lường.

ngoài ra gây hiện tượng đoản mạch làm hỏng Loadcell.

- Đo lực quá lớn: khi đo lực vượt mức giới hạn đo của Loadcell gây sai số lớn. có thể

gây hỏng phần cứng của Loadcell, ảnh hưởng tuổi thọ của Loadcell.

- Do sót trong lắp ghép: có thể khiến load cell không hoạt động hoặc hoạt động nhưng

cho kết quả sai.

Ngoài ra còn nhiều vấn đề ảnh hưởng chế độ làm việc và tuổi thọ của Loadcell nói riêng và hệ thống đo lường nói chung cần chú ý như: thời gian làm việc, môi trường làm việc và chế độ bảo dưỡng.

- Loadcell bị shock do tải trọng đặt lên đột ngột hoặc cân quá tải trọng cho phép của

loadcell trong một thời gian dài sẽ làm hỏng loadcell. Tuy nhiên, với việc sử dụng hợp lý, thường xuyên bảo trì và bảo vệ tránh quá tải, các loadcell có thể sử dụng được trong nhiều năm.

Khắc phục

- Để đảm bảo chế độ hoạt động tốt cho Loadcell trước tiên cần nắm vững các

thông số của Loadcell đang sử dụng. cần phải lắp ráp đúng và chính xác Loadcell trong mạch do. Tránh để Loadcell hoạt động ở chế độ quá tải. có chế độ bảo trì thường xuyên.

5.1.7 Cách xác định màu dây loadcell analog cân điện tử.

-Loadcell là một bộ chuyển đổi tiếp nhận lực dưới dạng môt loadcell và chuyển đổi nó

thành tín hiệu điện tử. Các thiết bị như màn hình hiễn thị, máy tính hoặc các thiết bị đo lường khác là rất cần thiết dùng để hiễn thị và xử lý các tín hiệu điện tử. Các giá trị

xuất ra sau đó có thể được lưu lại trong một cơ sở dữ liệu hoặc có thể in ấn và tổ chức, sắp xếp lại bằng nhiều cách khác nhau.

- Sau đây là một cách hướng dẫn làm thế nào để kết nối một loadcell với một màn hình

hiễn thị (đầu cân điện tử) :

- Loadcell thông thường và được sử dụng phổ biến ở Việt Nam có 5 dây. Các loại cáp

đầu ra của một loadcell bao gồm 2 dây nguồn (+ / -), hai dây tín hiệu (+ / -), và một dây max.

Để giảm bớt nguy cơ bị lỗi hoặc các sản phẩm dành riêng cho các thị trường Châu Âu, Châu Mỹ, đôi khi người ta sử dụng 7 dây, với 2 dây cảm biến bổ sung

- Trong hướng dẫn sử dụng hoặc thông số của loadcell, có mô tả chi tiết các loại dây

và màu sắc của chúng. Thường hai dây nguồn là màu đỏ và đen, hai dây tín hiệu là xanh và trắng. Đọc hướng dẫn sử dụng của đầu cân và hàn jack theo đúng sơ đồ chân kết nối. Lưu ý, mỗi hãng cân điện tử sử dụng một phương thức kết nối riêng, vì vậy cần đọc kỹ các hướng dẫn để thực hiện. Sau khi hàn jack và kết nối với đầu cân, bắt buộc phải calibration ( hiệu chỉnh) lại loadcell để đảm bảo tính chính xác.

Hình 5.5: Cách xác định dây loadcell qua màn hình điện tử

5.2 Thiết kế đồ gá Loadcell5.2.1 Yêu cầu với đồ gá 5.2.1 Yêu cầu với đồ gá

Đồ gá đo lưc loadcell trên máy ISF phải đáp ứng những yêu cầu chung sau:

- Đồ gá phải linh động được, để dễ thay đổi.

- Đối với đồ gá sử dụng trong biến dạng cục bộ liên tục đơn điểm thì yêu cầu chủ yếu

5.2.1 Tham khảo một số đồ gá loadcell thông dụng trên thị trường

Hình 5.6: Một số loadcell mẫu

Hình 5.7: Một số loadcell mẫu

5.2.3 Phương án thiết kế đồ gá lực loadcell:

Đồ gá đo lực loadcell gồm phần:

- 1 cảm biến trọng lực loadcell 15kg.

- Tấm giữ phôi bằng POM có kích thước bao 100x100x20 mm.

- 1 tấm đế có kích thướt 100x55x20

- 1 Tấm Thâm đồ gá có kích thước 30x40x80 mm.

- 2 con trượt rãnh nhôm

- 1 màn hình điệnn tử hiển thị kết quả

- Phôi nhôm sử dụng có kích thướt 110x110x0.73 (mm)

- 2 con bulong M8 dài 25.

Bảng 5.1: Bảng kê các chi tiết bộ gá Stt Tên gọi 1 Ốc lục giác M4x10 2 Long đền 3 Nhôm tấm 100x100 4 Ốc lục giác M4x16 5 Bệ gá nhôm tấm 6 Ốc lục giác M4x25 7 Loadcel (cân) 8 Thân đồ gá 9 Ốc lục giác M8x25 10 Đế đồ gá 11 Bàn máy 12 Ốc lục giác M8x30

13 Con trượt rãnh nhôm

5.3 Tính toán thiết kế đồ gá5.3.1 Xác định bề dày tấm đỡ 5.3.1 Xác định bề dày tấm đỡ

Ứng suất uốn. Trong đó:

- M: moment uốn: Mmax = Fmax . L

2

- W là moment chống uốn theo phương x.

- W =bh2

6

- W =100.h2 (mm)

6

Với [σ] = 178 MPa là ứng suất uốn cho phép của POM.

 h ≥ √600

178 = 1.83 mm

Mà h = 5 mm vậy chiều cao của tấm đỡ phôi thõa mãn yêu cầu cho phép.

5.3.2 Xác định số bulong để kẹp tấm nhôm lực tác dụng lên bulong

Fn =

F

n n: là số bu long cần lắp

Lực xiết bu long cần lắp: V =

k.F i.t k = 1,6: hệ số an toàn (1,2 – 1,6) i = 2: Số bề mặt ghép t = 0.17: hệ số ma sát  V =1,6.200 =941.17 (N) 2.0,17nn 4.1,3.V

Ứng suất tương đương : σtđ = π.d2

d = 4 (mm): Là đường kính chân ren

σtđ =

Để thỏa mãn yêu cầu thì:

σtđ ≤ [ σk ] = 70 MPa  97.36 ≤ 70 => n ≥97.36 = 1.39 n70 Chọn n = 6

Như vậy ta chọn 6 bu long M4 để kẹp chặt phôi nhôm lên đồ gá.

CHƯƠNG 6: QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ, CHẾ TẠO DAO MIẾT CNC. 6.1 Khảo sát – thực nghiệm xem xét kỹ lại dao miết cũ từ đó hình thành ý tưởng dao miết mới phù hợp với thiết bị

- Qua thực nghiệm và khảo sát đàn anh đi trước, trên một sản phẩm miết tấm đẹp phụ

thuộc vào rất nhiều yếu tố từ vật liệu tấm phoi miết, cách lập trình các thông số miết phoi tấm (Z_bước nhấn đầu miếc đi xuống, cách chạy đầu miết nhấn đơn một điểm, nhấn đa điểm, chạy kiểu xoắn ốc, miết đè tăng gốc nhiều lần, F-vận tốc chạy bàn máy khi miết…), cách gá đặt phoi tấm miết, góc miết, t_bề dày tấm phoi, biên dạng sản phẩm thù hình sản phẩm cuối, chất lượng đầu miết tấm.

- Trong đó có thể kể đến một trong số các yếu tố quan trọng để hoàn thiện một sản

phẩm phôi miết tấm đẹp là dao miết tấm bởi vì trong máy miết tấm thì đầu miết tiếp xúc trực tiếp với bề mặt sản phẩm khi chạy CNC miết tấm, vậy nên cần cải tiến dao miết để thuận tiện cho việc miết tấm cũng nhứ gá đặt vào cụm dao chứa thiết bị rung.

- Trong đó nhóm nhận thấy đầu miếc cũ của đành anh k15 còn quá thô và có những

hạn chế nhất định như:

+ Quá trình miếc ma sát giữa phôi và đầu miếc cũ là rất lớn

+ Sinh nhiệt, làm xấu bề mặt biến dạng, quá trình miếc không êm. + Vận tốc chạy của bàn còn hạn chế do đầu miết chưa trơn (bóng nhẵn) + Đầu miếc rất thô chưa được cải tiến cho giảm ma sát.

+ Còn làm hư hỏng bề mặt xấu bề mặt rất nhiều.