Thiết kế, chế tạo và đánh giá đầu rung siêu âm (Luận văn thạc sĩ)

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ
ĐẦU RUNG SIÊU ÂM

NGÔ QUỐC HUY

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1.

TS. HỒ KÝ THANH

2.

PGS.TS NGUYỄN VĂN DỰ

NĂM 2017


LỜI CẢM ƠN
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới hai giáo viên hướng dẫn khoa học là
PGS.TS. Nguyễn Văn Dự và TS. Hồ Ký Thanh. Trong suốt quãng thời gian thực
hiện đề tài, các Thầy đã tận tình hướng dẫn, truyền cảm hứng và giúp đỡ triển khai ý
tưởng thiết kế. Bằng tất cả nhiệt huyết truyền đạt từ các Thầy, em đã học hỏi rút được
nhiều kinh nghiệm trong phát triển kiến thức, kỹ năng và hoạt động nghiên cứu khoa
học.
Em muốn gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giao trong Khoa Cơ khí –
Trường đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên, nơi em đang làm việc. Thầy cô đã
tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành đề tài luận văn này.
Em cũng muốn gửi lời cảm ơn chân thành đền Nghiên cứu sinh, ThS. Chu Ngọc
Hùng, người đã giúp đỡ em trong quá trình triển khai ý tưởng và thực nghiệm kiểm
chứng tại Trung tâm sáng tạo sản phẩm của Trường..
Em xin chân thành cảm ơn và muốn gửi những lời chúc tốt đẹp nhất đến các

Thầy cô.

Ngô Quốc Huy
Bộ môn Thiết kế cơ khí - Khoa Cơ khí


TÓM TẮT LUẬN VĂN

Gia công cắt gọt có sự trợ giúp của rung động đã được khẳng định có nhiều ưu
điểm nổi trội so với gia công truyền thống. Một vấn đề tồn tại khi khai thác rung động
trợ giúp gia công tiện lỗ là khó bố trí đầu rung – thường có kích thước lớn hơn nhiều
so với kích thước gia công.
Báo cáo này trình bày một số kết quả nghiên cứu và triển khai thiết kế, chế tạo
và đánh giá thực nghiệm đầu rung siêu âm có gắn dụng cụ cắt hỗ trợ quá trình tiện
cứng lỗ.
Một đầu rung siêu âm mang dao tiện lỗ có kết cấu thuận tiện cho việc gá kẹp
trên đài dao máy tiện đã được thiết kế, chế tạo và thử nghiệm. Đầu rung được phân
tích, hiệu chỉnh về tần số cộng hưởng, trở kháng cơ và biên độ rung động tại vị trí đầu
dụng cụ nhờ phương pháp Phần tử hữu hạn.
Đầu rung đã chế tạo được sử dụng để gia công thử nghiệm tiện tinh 20 lỗ đường
kính 12 mm trên vật liệu thép làm khuôn Cr12Mo, có độ cứng 60 - 62 HRC. Kết quả
cho thấy, rung động trợ giúp gia công làm lực cắt giảm từ 20% đến 30% và cải thiện ít
nhất 1 cấp nhám so với tiện truyền thống (không có rung động trợ giúp).
Các kết quả thu được đóng vai trò cơ sở quan trọng cho việc phát triển nghiên
cứu thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh dụng cụ cho gia công tiện lỗ có rung động trợ giúp.


CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CT

Conventional turning

Tiện truyền thống

DAQ

Data acquisitions

Bộ thu thập dữ liệu

FEM

Finite element modeling

Mô hình phần tử hữu hạn

PZT

Piezoelectric transducer

Bộ chuyển đổi áp điện

UAT

Ultrasonic assisted turning

Tiện có rung động siêu âm trợ giúp

UAD

Ultrasonic assisted Drilling

Khoan có rung động siêu âm trợ giúp

UVT

Ultrasonic vibratory tool

Dụng cụ giúp rung siêu âm trợ giúp

UAM

Ultrasonic assisted machining

Gia công rung siêu âm

1D

One-dimensional

Một phương

2D

Two-dimensional

Hai phương

DOE

Design of experiment

Thiết kế thí nghiệm

TWCR

Tool work-piece contact ratio

Tỉ số tiếp xúc giữa dụng cụ và phôi

EVA

Elliptic vibration-assisted cutting

Cắt có rung siêu âm dạng Elip

CDVA

Cutting directional vibration-assisted

Cắt rung theo phương chạy dao

NDVA

Normal-directional vibration-assisted

Cắt rung theo phương tiếp tuyến

CÁC KÝ HIỆU TOÁN HỌC

S
A
ac
c
D
t
E
Fx
Fy
Fz
f
h
i
K
L
M
n
Ra
r
s
sin

max
V

u
v
λ

xn
µ
ω

Area of cross section
Amplitude
Acceleration
Velocity of sound
Diameter of Horn
Depth of cut
Young’s modulus
Cutting force in X-axis direction
Cutting force in Y-axis direction
Cutting force in Z-axis direction
Frequency
Height
Complex number
Stress concentration
Length
Mass
Spindle speed
Surface roughness
Radius
Feed
Sine
Stress
Maximum stress
Cutting velocity
Density
Displacement

Vibration velocity
Wave length
Nodal point position
Poison’s ratio
Angular velocity

Diện tích mặt cắt
Biên độ
Gia tốc
Vận tốc truyền âm
Đường kính của đầu khuếch đại
Chiều sâu cắt
Mô đun đàn hồi
Lực cắt theo phương trục X
Lực cắt theo phương trục Y
Lực cắt theo phương trục Z
Tần số
Chiều cao
Số phức
Hệ số tập trung ứng suất
Chiều dài
Khối lượng
Tốc độ cắt trục chính
Độ nhám bề mặt
Bán kính
Lượng chạy dao
Hàm sin
Ứng suất
Ứng suất lớn nhất
Vận tốc cắt

Khối lượng riêng
Chuyển vị
Vận tốc rung động
Chiều dài bước sóng
Tọa độ điểm nút
Hệ số poat-xông
Vận tốc góc


MỤC LỤC
Chương 1. Giới thiệu ............................................................................................ 13
1.1. Vấn đề nghiên cứu .............................................................................................. 13
1.2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 14
1.3. Cách tiếp cận .......................................................................................................15
1.4. Các kết quả đạt được........................................................................................... 15
1.5. Cấu trúc luận văn ................................................................................................ 16
Chương 2. Tổng quan về rung động siêu âm trợ giúp gia công ...................... 17
2.1. Nguyên tắc tạo rung động siêu âm .....................................................................17
2.1.1. Rung động siêu âm .......................................................................................17
2.1.2. Siêu âm công suất.........................................................................................18
2.1.3. Nguyên tắc tạo rung động siêu âm ............................................................... 18
2.2. Nguyên tắc truyền rung động siêu âm ................................................................ 21
2.3. Một số ứng dụng siêu âm trong kỹ thuật ............................................................ 25
2.3.1. Làm sạch, tẩy rửa bằng siêu âm ...................................................................25
2.3.2. Hàn siêu âm (Ultrasonic welding) ............................................................... 26
2.3.4. Chế biến, bảo quản thực phẩm bằng siêu âm ...............................................27
2.3.5. Kiểm tra khuyết tật sản phẩm, thăm dò bằng sóng siêu âm .........................28
2.3.6. Siêu âm trong y học......................................................................................29
2.4. Rung động siêu âm trợ giúp gia công .................................................................30
2.4.1. Khoan có rung động siêu âm trợ giúp .......................................................... 32

2.4.2. Phay có rung động siêu âm trợ giúp............................................................. 33
2.4.3. Tiện có rung động siêu âm trợ giúp ............................................................. 34
2.5. Hệ thống thiết bị tạo rung trợ giúp gia công .......................................................43
2.5.1. Nguồn phát công suất siêu âm .....................................................................43
2.5.2. Bộ chuyển đổi siêu âm (Ultrasonic Transducer/ Convertor) .......................44
2.5.2.1. Chức năng ............................................................................................. 44
2.5.2.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ........................................................... 45
2.5.2.3. Cơ sở thiết kế bộ chuyển đổi siêu âm kiểu Langevin........................... 46
2.5.3. Đầu khuếch đại biên độ rung (Booster và Horn) .........................................51
2.5.3.1. Chức năng, cấu tạo ...............................................................................51
2.5.3.2. Cơ sở lý thuyết tính toán đầu khuếch đại biên độ rung ........................53
a. Dạng trụ có tiết diện không đổi .................................................................54
b. Dạng trụ bậc ( Double cylinder / Stepped Horn).......................................55
c. Dạng hình côn (Conically Tapered Horns) ................................................60
2.6. Kết luận chương ..................................................................................................62
Chương 3. Tính toán thiết kế kết cấu đầu rung mới ........................................63
3.1. Giới thiệu ............................................................................................................63
3.2. Nguyên lý cấu tạo bộ tạo rung trợ giúp tiện lỗ ...................................................64
3.3. Lựa chọn bộ phát rung siêu âm thương mại .......................................................65
3.4. Thiết kế đầu khuếch đại biên độ rung dạng trụ bậc ............................................66
3.5. Thiết kế kết cấu đồ gá mang cơ cấu rung cho tiện lỗ .........................................71
3.5.1. Sơ đồ nguyên lý............................................................................................ 71
3.5.2. Kết cấu đồ gá ............................................................................................... 72


3.6. Mô hình phân tích phần tử hữu hạn cho cơ cấu rung siêu âm (Finite Element
Modeling of Ultrasonic Vibratory Tool) ...................................................................73
3.6.1. Phân tích phần tử hữu hạn (Finite Element Analysis - FEA) .......................73
3.6.2. Mô hình phân tích tần số dao động riêng ( Modal Analysis).......................74
3.6.3. Mô hình phân tích ứng xử điều hòa (Harmonic response analysis).............77

3.7. Kết luận chương ..................................................................................................81
Chương 4. Thực nghiệm xác định tần số, biên độ rung ...................................82
4.1. Giới thiệu ............................................................................................................82
4.2. Xác định tần số cộng hưởng ...............................................................................82
4.2.1. Các phương pháp xác định tần số cộng hưởng ............................................84
a. Phương pháp mạch cầu (Bridge methods) .....................................................84
b. Sử dụng mạch đo độ lệch pha giữa điện áp với dòng điện (I-V Methods) ...84
c. Phương pháp cầu tự cân bằng (Auto-balancing bridge method) ...................85
d. Sử dụng thiết bị phân tích trở kháng thương mại TRZ Horn Analyzer ........85
4.2.2. Thực nghiệm xác định tần số cộng hưởng cụm đầu rung ............................ 86
4.3. Đánh giá biên độ rung động ................................................................................88
4.3.1. Các phương pháp đo biên độ .......................................................................88
a. Phương pháp đo không tiếp xúc ....................................................................89
a.1. Phương pháp đo trực tiếp biên độ bằng kính hiển vi .............................. 89
a.2. Sử dụng Laser Vibrometer......................................................................89
b. Phương pháp đo tiếp xúc ...............................................................................90
b.1. Sử dụng cảm biến khoảng cách .............................................................. 90
b.2. Sử dụng gia tốc kế (accelerometer) ........................................................91
b.3. Sử dụng đồng hồ so ................................................................................91
b.4. Sử dụng panme đo ngoài ........................................................................92
4.3.2. Kết quả đo biên độ rung động ......................................................................93
Chương 5. Thực nghiệm gia công đánh giá đầu rung ......................................94
5.1. Giới thiệu ............................................................................................................94
5.2. Thiết bị thí nghiệm .............................................................................................. 94
5.1.1. Máy tiện vạn năng V-Turn 410 ....................................................................94
5.1.2. Mẫu thí nghiệm ............................................................................................ 94
5.1.3. Dụng cụ cắt ..................................................................................................96
5.1.4. Cảm biến đo lực cắt......................................................................................96
5.1.5. Máy đo nhám bề mặt ....................................................................................97
5.2.1. Kiểm chuẩn xác định quan hệ lực với điện áp .............................................98

5.2.2. Thiết kế thí nghiệm tiện lỗ với phần mềm Minitab ...................................102
5.3. Kết quả đánh giá quá trình tiện lỗ .....................................................................102
5.3.1. Đánh giá về độ nhám bề mặt ......................................................................102
5.3.2. Đánh giá về lực cắt .....................................................................................106
Chương 6. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ............................................................107
6.1. Kết luận .............................................................................................................107
6.2. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo .................................................................107


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Vận tốc truyền âm của một số loại vật liệu (Sổ tay CRC) ...................................................22
Bảng 2.2. Các dạng mode truyền sóng [2]............................................................................................24
Bảng 2.3. Trở kháng âm của một số môi trường...................................................................................24
Bảng 2.4. Hướng rung, phương trình chuyển động của dụng cụ cắt với các phương pháp gia công ..35
Bảng 2.5. Thông số kỹ thuật của nguồn phát điện siêu âm ...................................................................44
Bảng 2.6. Bảng xác định hệ số tập trung ứng suất theo bán kính chuyển tiếp......................................57
Bảng 2.7. Bảng tra hệ số tập trung ứng suất theo r, h ..........................................................................58
Bảng 3.1. Thông số kỹ thuật bộ phát rung siêu âm CN2060-4Z ...........................................................66
Bảng 3.2. Cơ tính của Al 7075 ...............................................................................................................67
Bảng 3.3. Kết quả tính toán kích thước đầu khuếch đại cho một số vật liệu .........................................68
Bảng 3.4. Tần số rung tự nhiên ứng với các mode rung động ...............................................................76
Bảng 3.5.Tần số rung động tự nhiên đầu khuếch đại bằng một số loại vật liệu (Mode rung dọc trục).77
Bảng 5.1. Thông số kỹ thuật của máy tiện .............................................................................................94
Bảng 5.2. Thành phần hóa học chính của mẫu thí nghiệm ....................................................................95
Bảng 5.3. Thông số chế độ cắt khuyến nghị của nhà sản xuất ...............................................................96
Bảng 5.4. Thông số kỹ thuật của cảm biến lực ba thành phần KISTLER 9257BA ................................97
Bảng 5.5. Thông số ký thuật của máy đo nhám SJ-210..........................................................................98
Bảng 5.6. Quan hệ điện áp với giá trị lực cắt ......................................................................................100
Bảng 5.7. Trình tự thực hiện thí nghiệm được thiết kế (DOE) .............................................................102
Bảng 5.8 . Kết quả thí nghiệm đo nhám các mẫu tiện lỗ khi có rung hỗ trợ so với tiện truyền thống .103

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1. Các ngưỡng tần số rung động ................................................................................................17
Hình 2.2. Mạch từ giảo tạo rung siêu âm ..............................................................................................19
Hình 2.3. Ảnh hưởng của từ trường biến đổi đến cấu trúc vật liệu mang từ tính tạo ra dao động cơ
học [13] ..................................................................................................................................................19
Hình 2.4. Hiệu ứng áp điện ....................................................................................................................20
Hình 2.5. Bộ tạo rung dùng tấm piezo nhiều lớp (a) và bộ tạo rung kết cấu Sandwich (b ....................20
Hình 2.6. Mô hình liên kết nguyên tử .....................................................................................................21
Hình 2.7. Hình dạng một số mode truyền sóng ......................................................................................23
Hình 2.8. Bể rửa siêu âm........................................................................................................................25
Hình 2.9. Hiệu quả làm sạch rửa siêu âm so với các phương pháp rửa truyền thống. a. Rửa siêu âm,
b. Đánh rửa bằng tay, c. Làm sạch dầu mỡ bằng hơi nước, d. Sức chuyển động của chất lỏng, e.Tia
nước........................................................................................................................................................25
Hình 2.10. Quá trình hình thành và phát triển bóng khí ........................................................................26
Hình 2.11. Sơ đồ hệ thống hàn siêu âm..................................................................................................27
Hình 2.12. Dụng cụ thái lát bánh nhờ siêu âm ......................................................................................27
Hình 2.13. Kiểm tra khuyết tật nhờ siêu âm. (a) Sơ đồ nguyên lý cách xác định vết nứt gãy trong lòng
vật thể. (b) Kiểm tra kết cấu lõi thép dầm bê tông. ................................................................................28
Hình 2.14. Nguyên lý siêu âm khảo sát địa chất đáy biển và dò tìm đàn cá ..........................................29
Hình 2.15. Dao mổ siêu âm ....................................................................................................................30
Hình 2.16. Một số mô hình gia công có rung động siêu âm trợ giúp [2]...............................................31
Hình 2.17. Các phương án bổ sung rung động trong quá trình khoan. .................................................32
Nguyên tắc chung của UAD là bổ sung một rung động siêu âm vào chuyển động tương đối giữa mũi
khoan và chi tiết gia công. Có các phương án bổ sung rung động bao gồm: Bổ sung cho mũi khoan
(Hình 2.17a,c), bổ sung cho chi tiết gia công (hình 2.17b)....................................................................32
Hình 2.18. So sánh độ tròn lỗ khoan (a) và lực dọc trục (b) giữa khoan siêu âm so với khoan truyền
thống.......................................................................................................................................................33
Hình 2.19. Sơ đồ bổ sung rung động cho phay ......................................................................................34

Hình 2.20. Các kiểu bổ sung rung động siêu âm trợ giúp dao tiện........................................................34
Hình 2.21. Sơ đồ kĩ thuật rung 2D .........................................................................................................35
Hình 2.22. Sơ đồ tiện có trợ giúp rung theo phương tiếp tuyến .............................................................36
Hình 2.23. Đánh giá lực cắt và lượng mòn dụng cụ của tiện truyền thống với UAT .............................36
Hình 2.24. Mô hình bổ sung rung động (a) và đánh giá lực cắt tiếp tuyến khi tiện có rung so với tiện
truyền thống (b) ......................................................................................................................................37
Hình 2.25. Quan hệ giữa TWCR với biên độ rung (a), với chế độ cắt (f =20kHz, a=15 µm)(b) ...........38
Hình 2.26. Phân tích so sánh hiệu quả khi tiện có rung siêu âm ( f =19 kHz, a = 15µm) tốc độ cắt 10
m/phút; 0,1mm/vòng, chiều sâu cắt 0,1 mm so với tiện truyền thống. ...................................................38


Hình 2.27. (A) Sơ đồ thí nghiệm; (B) So sánh độ nhám bề mặt khi tiện truyền thống (a) với UVT (b)
với diện tích quét 0,53 mm x 0,7 mm ......................................................................................................39
Hình 2.28. Thông số khảo sát các thành phần lực cắt ...........................................................................39
Hình 2.29. Các thành phần lực cắt ở chiều sâu cắt 0,2 mm khi tiện không rung so với UVT ...............39
Hình 2.30. Mô hình bổ sung rung động cho dao tiện với chiều dài cả bước sóng.................................40
Hình 2.31. Kết quả phân tích tần số cộng hưởng với mode dọc trục .....................................................40
Hình 2.32. Mô hình thí nghiệm bổ sung rung động theo quỹ đạo Elip cho dao tiện..............................41
Hình 2.33. Mô hình bổ sung rung động tiếp tuyến cho dao tiện ............................................................41
Hình 2.34. Mô hình thí nghiệm với kết cấu dao tiện mới cho tiện trụ ngoài [32] .................................42
Hình 2.35. Sơ đồ cấu tạo chung một hệ thống rung hỗ trợ gia công ....................................................43
Hình 2.36. Máy phát điện siêu âm MPI_ WG3000W ............................................................................44
Hình 2.37. Cấu trúc bộ tạo rung siêu âm kiểu Langevin .......................................................................45
Hình 2.38. Các dạng kết cấu đầu chuyển đổi rung động siêu âm khác. ...............................................46
Hình 2.39. Mô hình 3D bộ chuyển đổi siêu âm kiểu Langevin (Ultrasonic transducer) ......................46
Hình 2.40. Sơ đồ tính bộ tạo rung siêu kiểu Langevin .........................................................................47
Hình 2.41. Mạch vòng Mason của bộ phát rung siêu âm .....................................................................49
Hình 2.42. Một số ứng dụng ứng với các giá trị tần số cộng hưởng và phản cộng hưởng của hiện
tượng áp điện (ATCP) ............................................................................................................................50
Hình 2.43. Vai trò của "hộp số" Booster...............................................................................................51

Hình 2.44. Khả năng khuếch đại biên độ của đầu Booster nối tiếp Horn ............................................52
Hình 2.45. Hình dáng một số đầu khuếch đại biên độ ..........................................................................52
Hình 2.46. Sơ đồ tính truyền sóng cho thanh tiết diện thay đổi .........................................................54
Hình 2.47. Sơ đồ tính bộ khuếch đại hình trụ tiết diện không đổi..........................................................54
Hình 2.48. Sơ đồ tính bộ khếch đại dạng trụ bậc ..................................................................................56
Hình 2.49. Kết cấu nút kẹp .....................................................................................................................57
Hình 2.50. Sơ đồ tính Horn điểm kẹp ở vị trí khác điểm giữa...............................................................58
Hình 2.51. Sơ đồ tính đầu khuếch đại dạng côn thẳng .........................................................................60
Hình 3.1. Các nguyên tắc bổ sung rung động trợ giúp tiện ...................................................................64
Hình 3.2. Sơ đồ kết cấu cụm đầu rung khi tiện lỗ .................................................................................65
Hình 3.3. Bộ phát rung thương mại CN2060-4Z...................................................................................66
Hình 3.4. Kết quả tính toán sử dụng phần mềm online SonoAnalyzer của trang PowerUltrasonics
Sonotrode Calculator .............................................................................................................................68
Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý cụm đầu rung ...............................................................................................68
Hình 3.6. Bản vẽ chế tạo đầu khuếch đại ...............................................................................................69
Hình 3.7. Ống kẹp dao tiện lỗ ................................................................................................................69
Hình 3.6. Sơ đồ minh họa kết quả tính toán biên độ rung tại đầu dụng cụ............................................70
Hình 3.7. Kết cấu cụm đầu rung ............................................................................................................71
Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý cụm giá kẹp đầu rung...................................................................................72


Hình 3.9. Kết cấu gá đầu rung trên đài gá dao......................................................................................72
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. ..............................................................................................................................72
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 ..........................................................................................................................................................73
Hình 3.11. Bản vẽ chế tạo đầu khuếch đại Horn ...................................................................................75
Hình 3.12. Thiết lập thông số vật liệu và điều kiện phân tích ................................................................75
Hình 3.13. Mode thứ 2 rung động dọc trục của đầu rung .....................................................................75

Hình 3.14. Một số mode rung động khác của đầu rung .........................................................................76
Hình 3.15. Tần số với mode rung dọc trục .............................................................................................76
Hình 3.16. Giao diện và trình tự thực hiện Harmonic response ............................................................78
Hình 3.17. Thiết lập lời giải Harmonic Response ..................................................................................78
Hình 3.18. Kết quả phân tích biên độ cộng hưởng đầu khuếch đại .......................................................79
Hình 3.19. Tần số cộng hưởng tự nhiên với mode dọc trục của kết cấu là 19117 Hz ...........................79
Hình 3.20. Lời giải Supernode tìm được tần số cộng hưởng tự nhiên là 19392 Hz..............................80
Hình 3.21. Kết quả phân tích ứng xử dao động với f =19177 Hz được A3 = 21.91µm..........................80
Hình 3.22. Kết quả phân tích ứng xử dao động với f = 19392 Hz được A3 = 21.15 µm........................81
Hình 4.1. Một số mẫu đầu rung được chế tạo và sử dụng trong quá trình thí nghiệm ..........................83
Hình 4.2. Vùng tần số làm việc của đầu rung ........................................................................................83
Hình 4.3. Sơ đồ mạch vòng đo tổng trở ...............................................................................................84
Hình 4.4. Phương pháp I - V .................................................................................................................84
Hình 4.5. Sơ đồ mạch cầu tự cân bằng đo tổng trở ..............................................................................85
Hình 4.6. Thiết bị phân tích tổng trở và tần số cộng hưởng TRZ .........................................................86
Hình 4.7. Giao diện phần mềm của thiết bị TRZ khi xác định fs (hình a) và fp (hình b) .......................86
Hình 4.8. Sơ đồ xác định tổng trở và tần số cộng hưởng của đầu rung.................................................87
Hình 4.9. Sơ đồ kiểm tra tần số cộng hưởng bộ đầu rung .....................................................................88
Hình 4.10. Sơ đồ nguyên lý đo biên độ bằng kính hiển vi ......................................................................89
Hình 4.11. Hệ thống đo Laser vibrometer .............................................................................................90
Hình 4.12. Sơ đồ cảm biến đo biên độ rung siêu âm..............................................................................90
Hình 4.13. Hệ thống đo gia tốc kế..........................................................................................................91
Hình 4.14. Sơ đồ đo biên độ rung của Cong (a) và Emmer(b) ..............................................................91
Hình 4.15. Sơ đồ đo biên độ rung cho cụm đầu rung thử nghiệm .........................................................92
Hình 4.16. Sơ đồ mạch đo biên độ kiểu tiếp xúc dùng panme đo ngoài 1 µm .......................................92
Hình 4.17. Mô hình và kết khảo sát biên độ với các tần số khác nhau ..................................................93
Hình 5.1. Kích thước mẫu tiện ...............................................................................................................95
Hình 5.2. Thông số dao tiện lỗ cho thí nghiệm ......................................................................................96
Hình 5.3. Cảm biến lực ba thành phần KISTLER 9257BA ....................................................................96

Hình 5.4. Máy đo độ nhám bề mặt SJ – 210, Mututoyo, Nhật Bản ........................................................97
Hình 5.5. Sơ đồ thí nghiệm xác định lực cắt khi tiện .............................................................................98
Hình 5.6. Sơ đồ Calib các thành phần lực cắt .......................................................................................99
Hình 5.7. Quan hệ giữa điện áp – trọng lượng quả cân khi calib lực dọc trục .....................................99
Hình 5.8. Kết quả hồi quy giữa lực và điện áp đo được ......................................................................100
Hình 5.8. Đồ thị hồi quy giá trị lực và điện áp, (a) Lực tiếp tuyến, (b) Lực hướng tâm ......................101
Hình 5.9. Khởi tạo thí nghiệm trên Minitab .........................................................................................102
Hình 5.10. Tương quan độ nhám bề mặt khi tiện có rung so với tiện truyền thống .............................104
Hình 5.11. Sự ảnh hưởng của các thông số cắt đến độ nhám bề mặt Ra .............................................105
Hình 5.12. Chế độ cắt tối ưu để đạt độ nhám bề mặt nhỏ nhất trong dải thí nghiệm (Tốc độ cắt n =
1500 v/ph; lượng chạy dao s =0.0824 mm/vòng; ciều sâu cắt t = 0.0559 mm)...................................105
Hình 5.13. Tương quan giá trị lực cắt khi tiện có rung trợ giúp và tiện truyền thống.........................106


Luận văn đủ ở file: Luận văn full