Chương 3 : GIỚI THIỆU MƠ HÌNH VÀ MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG
3.1. Tổng quan mơ hình
3.1.1. Cấu tạo mơ hình thí nghiệm bàn dao
Các thí nghiệm được khảo sát lấy dữ liệu trên mơ hình thí nghiệm bàn ăn dao Hình 3.1.
1. Cơ cấu chấp hành áp điện Piezo 2. Cơ cấu đàn hồi/mềm
3. Vị trí gá dao
4. Cảm biến đo chuyển vị GT2-H12K 5. Bàn thí nghiệm
6. Driver điều khiển cơ cấu chấp hành áp điện Piezo MDT694A 7. Bộ chuyển đổi cảm biến chuyển vị GT2-71 MCN
8. Board điều khiển và thu thập dữ liệu STM32F407
9. Mạch khếch đại điện áp ngõ ra điều khiển 0-3V0-10V 10. Mạch chuyển đổi dòng áp 4-20mA 0-10V
3.1.2. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu ăn dao
Cơ cấu ăn dao chính xác là thiết bị định vị có độ chính xác cao thường được tích hợp vào các máy công cụ giúp điều khiển dụng cụ cắt khi thực hiện các bước gia công tinh và siêu tinh. Dịch chuyển của đầu dao khi này chỉ nằm trong phạm vi micromet hoặc thậm chí dưới micromet. Khi phải thực hiện các yêu cầu khắt khe này, hệ thống truyền động truyền thống bằng các khâu cứng và các bộ truyền thông thường không thể đảm nhận được do luôn tồn tại khe hở và độ rơ giữa các khớp truyền động. Cơ cấu chấp hành PZT là thiết bị có thể tạo nguồn dẫn động vơ cùng chính xác. Tuy nhiên, hành trình tối đa của loại cơ cấu này cũng bị hạn chế ở phạm vi nhỏ. Ý tưởng thiết kế của cơ cấu ăn dao chính xác là sử dụng cơ cấu mềm để khuếch đại nguồn dẫn động từ PZT. Hình 3.3 mơ tả kết cấu tổng thể của cơ cấu. Cơ cấu này kết hợp cả cơ cấu đòn bẩy và cơ cấu bốn khâu bản lề để đảm nhận nhiệm vụ đặt ra. Trong thiết kế này cơ cấu đòn bẩy được sử dụng hai lần với mục đích khuếch đại chuyển vị. Cơ cấu bốn khâu bản lề vừa làm nhiệm vụ gia tăng độ cứng vững, giảm chuyển động theo của cơ cấu và cũng được dùng để khuếch đại một phần cho chuyển động đầu vào. Trong nghiên cứu này khớp đàn hồi dạng bán nguyệt được chọn để tổng hợp cơ cấu. Loại khớp này có các ưu điểm như ứng suất tập trung nhỏ, tâm quay của khớp bán nguyệt gần như khơng chuyển vị, có khả năng truyền chuyển động chính xác,
24
đơn giản dễ chế tạo hơn nhiều so với các loại khớp khác như ellipse, parabolic hay hyperbolic.
Cung cấp một điện áp cho cơ cấu chấp hành PZT làm nó chuyển vị và tác động vào cơ cấu đàn hồi/mềm. Cơ cấu đàn hồi/mềm sẽ đóng vai trò như một bộ truyền động khuếch đại biên độ chuyển vị. Kết quả cuối cùng là tạo được chuyển động tại đầu ra của cơ cấu ăn dao, đưa dao đi một lượng ăn dao tinh cỡ micrometer.