Chương 3 Tính toán thiết kế kết cấu đầu rung mới
3.5. Thiết kế kết cấu đồ gá mang cơ cấu rung cho tiện lỗ
Các yêu cầu chính khi thiết kế kết cấu đồ gá cho cơ cấu rung siêu âm hỗ trợ quá trình tiện lỗ bao gồm:
- Thuận lợi cho việc kẹp cơ cấu rung siêu âm tại điểm nút. Lưu ý là chỉ cho phép đặt lực kẹp tại vị trí có biên độ rung bằng không (điểm nút – node); tránh cản trở rung động truyền dọc trong đầu khuếch đại đến dao tiện lỗ; - Cho phép tạo đủ lực kẹp cho cơ cấu rung; đảm bảo cứng vững khi chịu lực
cắt và chống lại rung động khi truyền nguồn năng lượng siêu âm dọc cơ cấu rung;
- Thuận lợi khi lắp đặt các thiết bị đo lực cắt trong quá trình thực nghiệm tiện rung;
- Thuận lợi cho việc tháo lắp, điều chỉnh đặc biệt khi cần xoay cả đầu dao tạo góc và thay đổi phương chuyển động cắt (khi tiện lỗ côn).
Dưới đây sẽ trình bày chi tiết tiết trình thiết kế đồ gá đáp ứng các yêu cầu trên.
3.5.1. Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.8 mô tả nguyên lý bổ sung rung động cho dao tiện trong quá trình tiện lỗ. Phôi được kẹp trên mâm cặp của máy tiện, nhận được chuyển động quay từ trục chính máy. Kết cấu đầu rung như mô tả trên hình 3.7. Bộ phát rung (1) nối với bộ khuếch đại (2) bằng ren kẹp. Ống gá dao (3) lắp ren với đầu khuếch đại (2). Dao tiện lỗ (4) được kẹp trên ống gá bằng vít kẹp (5). Cả đầu rung được định vị trên bích (6) của giá kẹp nhờ tai kẹp (7). (8) là vị trí tạo lực kẹp giữ đầu rung cố định trên giá kẹp. Giá kẹp (10) được kẹp trên đài dao máy tiện bằng các vít kẹp (9). Vít (11) chống vào phần đuôi của đầu rung để tăng độ cứng uốn cho bộ đầu rung.
Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý cụm giá kẹp đầu rung
3.5.2. Kết cấu đồ gá
Từ sơ đồ nguyên lý nêu trên, kết cấu đồ gá được xây dựng phục vụ quá trình cắt thực nghiệm như minh họa trên hình 3.9 và 3.10.
Hình 3.9. Kết cấu gá đầu rung trên đài gá dao
Trên hình 3.9, thân đồ gá có tiết diện chữ nhật, có kích thước ngang tương đương kích thước tiết diện các thân dao để kẹp được trên đài dao máy tiện. Toàn bộ đồ gá được gá đặt trên đài dao như một dao tiện lỗ thông thường.
(a) (b)
Hình 3.10. Kết cấu gá đầu rung (a) Hai hình chiếu đồ gá đầu rung, (b) Kết cấu kẹp đầu rung trên giá kẹp
3.6. Mô hình phân tích phần tử hữu hạn cho cơ cấu rung siêu âm (Finite Element Modeling of Ultrasonic Vibratory Tool)
Phần mềm phân tích phần tử hữu hạn (Inventor, Ansys, Abaqus) được sử dụng để xây dựng mô hình và mô phỏng tính toán cho cơ cấu rung siêu âm.