Nghiên cứu phương pháp tạo hình lưỡi cắt kéo mổ y tế đầu cong nhằm cải thiện chất lượng làm việc của kéo

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.65 MB, 189 trang )

i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung trình bày trong luận án này được nghiên cứu
bởi bản thân tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của tập thể hướng dẫn. Các số liệu và kết
quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công
trình nghiên cứu nào khác.

Hà Nội, ngày … tháng 08 năm 2018
Người hướng dẫn

Người hướng dẫn

Khoa học 1

Khoa học 2

PGS.TS Phan Bùi Khôi

PGS.TS Bùi Ngọc Tuyên

Nghiên cứu sinh

Lê Văn Thắm

ii

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bản luận án này, bên cạnh sự cố gắng nỗ lực của bản thân, Tôi đã
nhận được sự động viên và sự giúp đỡ rất lớn của nhiều thày giáo và tập thể nghiên cứu

khoa học.
Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới PGS.TS Phan Bùi
Khôi và PGS.TS Bùi Ngọc Tuyên, những người Thày đã tận tình hướng dẫn và động viên
tôi trong nhiều năm tháng học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận án.
Tôi xin cảm ơn các Thày, Cô trong Bộ môn Gia công Vật liệu và Dụng cụ công
nghiệp, Viện cơ khí, Viện sau đại học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã giảng dạy,
chỉ bảo, góp ý và tận tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho Tôi hoàn thành
bản luận án này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn GS.TSKH.NGND Bành Tiến Long, GS.TS Trần Văn
Địch, PGS.TS Trịnh Minh Tứ cùng nhiều nhà khoa học khác … đã có nhiều chỉ bảo, góp
ý để tôi chỉnh sửa và hoàn thiện luận án.
Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của Trường Đại học Bách khoa Hà Nội,
Trường Đại học công nghiệp Hà Nội, Trường ĐH Công nghệ giao thông, Viện nghiên cứu
tên lửa, Học viện kỹ thuật quân sự, Công ty cổ phần MEINFA, Công ty Mavitec, Công ty
AIE… …. đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu, thực nghiệm để đạt
được kết quả này.
Tôi xin cảm ơn Lãnh đạo Trường CĐN Kỹ thuật công nghệ, tập thể giáo viên
Khoa cơ khí chế tạo đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện về thời gian và cơ sở vật chất để tôi có
điều kiện học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn các Anh, Em nghiên cứu sinh, cao học, và sinh viên
trong Bộ môn Gia công Vật liệu và Dụng cụ công nghiệp – Viện cơ khí Trường Đại học
Bách khoa Hà Nội, đã nhiệt tình hỗ trợ động viên tôi trong suốt thời gian tôi làm luận án.
Cuối cùng tôi chân thành cảm ơn các Nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp và gia
đình, đặc biệt là người vợ Nguyễn Thị Minh Thuận và các con trai tôi đã chung vai sát
cánh, động viên giúp tôi vượt qua mọi khó khăn trong quá trình học tập và hoàn thành bản
luận án này.
Hà Nội, ngày … tháng 08 năm 2018
Tác giả luận án
Lê Văn Thắm

iii

DANH MỤC PHỤ LỤC
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................. I
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................... II
DANH MỤC PHỤ LỤC...................................................................................................... II
DANH MUC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .........................................................VI
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................. VIII
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ......................................................................................IX
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................IX
1.Tính cấp thiết của đề tài: ............................................................................................ 1
2. Mục đích của đề tài ................................................................................................... 2
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 2
4. Phương pháp nghiên cứu: ......................................................................................... 3
5. Những đóng góp mới của luận án, ý nghĩa khoa học và thực tiễn ............................ 3
6. Bố cục và nội dung của luận án ................................................................................ 4
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH LƯỠI CẮT KÉO MỔ Y TẾ
ĐẦU CONG ......................................................................................................................... 6
1.1 Giới thiệu kéo mổ y tế đầu cong ............................................................................. 6
1.1.1 Khái niệm, công dụng của kéo mổ y tế đầu cong ................................................ 6
1.1.2 Cấu tạo kéo mổ y tế đầu cong.............................................................................. 6
1.1.3 Yêu cầu kỹ thuật của kéo mổ y tế đầu cong ........................................................ 9
1.2 Tổng quan về phương pháp tạo hình các bề mặt chi tiết....................................... 10
1.2.1 Đặc trưng hình học của bề mặt chi tiết .............................................................. 10
1.2.1.1 Biểu diễn đường cong và mặt cong trong không gian ................................ 10
1.2.1.2 Đường cong và mặt cong của chi tiết ......................................................... 14
1.2.2

Nguyên lý tạo hình bề mặt bằng dụng cụ cắt ............................................. 17

1.2.2.1 Động học tạo hình bề mặt ........................................................................... 17
1.2.2.2 Các phương pháp tạo hình bề mặt .............................................................. 19
1.2.2.3 Phương pháp xác định bề mặt khởi thủy của dụng cụ ................................ 20
1.2.3 Khái quát về cấu tạo dụng cụ cắt ....................................................................... 24
1.3 Khái quát về tạo hình lưỡi cắt và công nghệ chế tạo kéo mổ y tế đầu cong ......... 26
1.3.1 Khái quát về tạo hình lưỡi cắt kéo mổ y tế đầu cong ........................................ 27
1.3.2 Công nghệ chế tạo kéo mổ y tế đầu cong .......................................................... 29
1.4 Một số phương pháp đo lực cắt của kéo ............................................................... 32

iv
1.4.1 Nghiên cứu của nhóm NCS Mohsen Mahvash; Liming M. Voo, Diana Kim,
Kristin Jeung (Nhóm 1) [33] ..................................................................................... 32
1.4.2 Nghiên cứu của nhóm NCS D J Callaghan1, G Rajan, M M McGrath , E Coyle,
Y Semenova and G Farrell ( Nhóm 2) [21] ................................................................ 34
1.4.3 Một số mô hình đo lực khác .............................................................................. 36
Kết luận chương 1 ....................................................................................................... 38
Chương 2. MÔ HÌNH HÓA LƯỠI CẮT KÉO MỔ Y TẾ ĐẦU CONG ........................... 39
2.1 Phương trình đường cong lưỡi cắt của kéo mổ y tế đầu cong............................... 39
2.1.1 Hệ tọa độ khảo sát ............................................................................................. 39
2.1.2 Hình dạng đường cong lưỡi cắt của kéo trên các mặt phẳng tọa độ .................. 40
2.1.3 Thiết lập phương trình đường cong lưỡi cắt của kéo mổ y tế đầu cong ............ 42
2.1.4 Phương pháp giải hệ phương trình và vẽ đường cong lưỡi cắt.......................... 44
2.2 Đặc trưng hình học mặt trước và mặt sau của lưỡi cắt ......................................... 45
2.2.1 Biểu diễn mặt trước của lưỡi cắt của kéo .......................................................... 45
2.2.2 Biểu diễn mặt sau của lưỡi cắt của kéo ............................................................. 50
2.2.3 Tính toán và lựa chọn TSHH thiết kế kéo mổ y tế đầu cong............................ 53
2.3 Xác định TSHH của kéo mổ y tế đầu cong bằng kỹ thuật ngược…………...55
2.3.1 Khảo sát bản vẽ thiết kế kéo y tế đầu cong ....................................................... 56

2.3.2. Quét kéo mẫu và thiết kế ngược ....................................................................... 58
2.3.2.1 Chọn kéo mẫu ............................................................................................. 58
2.3.2.2 Ứng dụng máy Scan ATOS-I-2M, phần mềm GOM để quét đo kéo mẫu. 58
2.3.2.3. Ứng dụng phần mềm thiết kế ngược Rapidform XOR để thiết kế lại kéo 60
2.4 Đề xuất mô hình kéo mẫu thí nghiệm .................................................................. 66
Kết luận chương 2 ....................................................................................................... 68
Chương 3. NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP MÀI TẠO HÌNH LƯỠI CẮT KÉO MỔ Y
TẾ ĐẦU CONG ................................................................................................................. 69
3.1 Các phương pháp mài thông thường ..................................................................... 69
3.1.1 Mài mặt sau ....................................................................................................... 69
3.1.2 Mài mặt trước .................................................................................................... 70
3.2 Các phương pháp mài bằng robot ......................................................................... 71
3.2.1 Mài bằng robot 6 bậc tự do ................................................................................ 71
3.2.1.1 Phương pháp tam diện trùng theo ............................................................... 72
3.2.1.2 Lựa chọn phương án lập trình mài kéo mổ y tế đầu cong .......................... 77
3.2.1.3 Lập trình mài trên Robot 6 bậc tự do .......................................................... 79
3.2.1.4 Kết quả tính toán và mô phỏng ................................................................... 82

v
3.2.2 Mài bằng robot 5 bậc tự do ................................................................................ 86
3.2.2.1 Đặt vấn đề ................................................................................................... 86
3.2.2.2. Mô hình hóa và phương trình lưỡi cắt trên robot 5 bậc tự do ................... 87
3.2.2.3. Lập phương trình động học robot 5 bậc tự do ........................................... 88
3.2.2.4. Quỹ đạo chuyển động của robot 5 bậc tự do ............................................. 90
3.2.2.5. Kết quả tính toán và mô phỏng mài trên robot 5 bậc tự do ....................... 91
3.2.3 Mài bằng robot tác hợp ...................................................................................... 93
3.3 Phương pháp mài bằng máy CNC 5 trục .............................................................. 99
Kết luận chương 3 ..................................................................................................... 103
Chương 4. THỰC NGHIỆM MÀI TẠO HÌNH LƯỠI CẮT, ĐO LỰC CẮT KÉO MỔ Y

TẾ ĐẦU CONG ............................................................................................................... 104
4.1 Thiết kế kéo mẫu thí nghiệm ............................................................................... 104
4.1.1 Lựa chọn mẫu kéo mẫu thí nghiệm ................................................................. 104
4.1.2 TSHH của kéo mẫu thí nghiệm ....................................................................... 104
4.2. Thực nghiệm mài lưỡi cắt .................................................................................. 105
4.2.1 Chuẩn bị thí nghiệm ....................................................................................... 105
4.2.1.1. Chuẩn bị kéo mẫu thí nghiệm .................................................................. 105
4.2.1.2 Tiến trình gia công lưỡi cắt của kéo ......................................................... 107
4.2.1.3 Gia công mặt trụ Rc .................................................................................. 108
4.2.1.4 Mài mặt sau (lòng mo).............................................................................. 110
4.2.1.5 Mài mặt trước ........................................................................................... 111
4.3 Ứng dụng kỹ thuật ngược kiểm tra kéo mẫu thí nghiệm .................................... 114
4.3.1 Quan sát bằng mắt và đo bằng dưỡng cong ..................................................... 114
4.3.2 Kết quả quét và thiết kế ngược ........................................................................ 114
4.4 Thực nghiệm đo lực cắt ....................................................................................... 120
4.4.1 Cơ sở lý thuyết về đo lực cắt kéo mổ đầu cong. .............................................. 120
4.4.2 Điều kiện thực nghiệm đo lực cắt .................................................................... 122
4.4.3 Thiết kế trang thiết bị đo lực cắt: ..................................................................... 124
4.4.4 Thí nghiệm đo lực cắt ..................................................................................... 126
Kết luận chương 4. .................................................................................................... 130
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................... 132
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 134
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ............................................ 137
PHỤ LỤC ............................................................................................................................. 1

vi

DANH MUC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Đơn vị

Giải thích
Là hệ trục tọa độ tuyệt đối, có gốc tọa độ là điểm giao của đường

[Oxyz]

tâm chốt kéo với mặt phẳng mang kéo.
Mặt phẳng cơ sở (còn gọi là mặt phẳng mang kéo): là mặt phẳng

[Oxy]

tọa độ nằm trên mặt phẳng mang kéo, có trục Oy nằm trong mặt
phẳng đối xứng tương đối theo chiều dọc của kéo.
Là mặt phẳng tọa độ nằm vuông góc với mặt phẳng mang kéo,

[Oxz]

chứa tâm kéo và vuông góc với trục Oy.
Là mặt phẳng tọa độ nằm vuông góc với mặt phẳng mang kéo,

[Oyz]

chứa đường tâm chốt kéo và trùng với mặt phẳng đối xứng tương
đối của kéo theo chiều dọc.
Rx

mm

Bán kính bề mặt ngoài xuyến.

Rs

mm

Bán kính lòng mo (với lòng mo là phần bề mặt cong phía bên
trong của lưỡi kéo)
Vế phải: Là vế có lưỡi cắt và tay nằm bên phải khi ta đặt kéo

VR

nằm ngang và chiều cong hướng lên trên.
Vế trái: Là vế có lưỡi cắt và tay nằm bên trái khi ta đặt kéo nằm

VL

ngang và chiều cong hướng lên trên
CR

Đường lưỡi cắt của vế phải

CL

Đường lưỡi cắt vế trái



°

Góc trước của lưỡi kéo: là góc hợp bởi vết của mặt trước với vết
mặt phẳng đáy đo trong tiết diện chính .

k

°

Góc trước của lưỡi kéo: là góc hợp bởi vết của mặt trước với vết
mặt phẳng đáy đo trong tiết diện chính tại điểm k trên lưỡi cắt.



°

Góc sau của lưỡi kéo: là góc hợp bởi vết của mặt sau và vết mặt
cắt đo trong tiết diện chính.

Kéo

Là kéo mổ y tế đầu cong (trong luận án này từ “kéo” được hiểu
là kéo mổ y tế đầu cong, nếu là loại kéo khác sẽ gọi tên cụ thể
hơn)

Lưỡi kéo
NCS

Là cách gọi ngắn gọn của lưỡi cắt kéo mổ đầu cong
Nghiên cứu sinh

vii
Thông số hình học

TSHH

Là hệ trục tọa độ của kéo trong không gian, với O là giao tuyến

OdXdYdZd

của trục lỗ chốt kéo với mặt phẳng mang kéo
rc

mm

Bán kính tâm mặt trụ

xc

mm

Tọa độ tâm mặt trụ theo phương x trong hệ tọa độ OdXdYdZd

yc

mm

Tọa độ tâm mặt trụ theo phương y trong hệ tọa độ OdXdYdZd

zc

mm

Tọa độ tâm mặt trụ theo phương z trong hệ tọa độ OdXdYdZd

re

mm

Là bán kính vòng tâm mặt xuyến

rs

mm

Là là bán kính vòng tròn tiết diện trong mặt phẳng hướng tâm
của vòng xuyến

xe

mm

Tọa độ tâm mặt xuyến theo phương x trong hệ tọa độ OdXdYdZd

ye

mm

Tọa độ tâm mặt xuyến theo phương y trong hệ tọa độ OdXdYdZd

ze

mm

Tọa độ tâm mặt xuyến theo phương z trong hệ tọa độ OdXdYdZd



°

Là góc giữa đường thẳng nối tâm mặt xuyến với tâm vòng xuyến
tại vị trí khảo sát.



°

Là góc giữa đường thẳng nối tâm mặt xuyến với tâm vòng xuyến
và đường thẳng nối tâm vòng xuyến với điểm trên đường cong
lưỡi cắt của kéo.

OkXkYkZk

Là tam diện lưỡi kéo OkXkYkZk và cũng là hệ tọa độ của điểm
khảo sát thứ k, với k chạy dọc theo lưỡi kéo được xác định theo
phương pháp tam diện trùng theo

OEXEYEZE
d

1

Là ma trận biến đổi tọa độ thuần nhất điểm k dọc theo lưỡi kéo

AE(q)

Ma trận biến đổi tọa độ thuần nhất 0AE(q) của khâu thao tác

A1(q1),

Ma trận truyền biến đổi tọa độ thuần nhất trên chuỗi động học

0
0

Apk

Là tam diện của đá mài

A2(q2),..,
5

A6(q6).

của robot

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2. 1 Thông số quét kéo 3- kéo MetZenbaum 160, đầu cong ...................................... 62

Bảng 2. 2 Thông số mặt cắt kéo 3- kéo MetZenbaum9999................................................. 63
Bảng 3. 1 Tọa độ điều khiển điểm P- Vế trái kéo ............................................................... 79
Bảng 3. 2 Tham số động học DH........................................................................................ 80
Bảng 3. 3 Bảng tham số động học DH ............................................................................... 83
Bảng 3. 4 Tham số định vị hệ tọa độ kéo ............................................................................ 83
Bảng 3. 5 Tọa độ tâm và bán kính mặt trụ ......................................................................... 83
Bảng 3. 6 Tọa độ tâm, bán kính vòng xuyến và bán kính vòng tròn tiết diện mặt xuyến. .. 83
Bảng 3. 7 Vị trí và hướng của tam diện lưỡi cắt của đá .................................................... 84
Bảng 3. 8 giá trị các tọa độ khớp của robot ....................................................................... 85
Bảng 3. 9 Tham số động học DH (5 trục) .......................................................................... 89
Bảng 3. 10 Bảng giá trị tham số động học DH (5 trục) ..................................................... 91
Bảng 3. 11 Tham số định vị hệ tọa độ kéo .......................................................................... 91
Bảng 3. 12 Tọa độ tâm và bán kính mặt trụ ....................................................................... 92
Bảng 3. 13 Tọa độ tâm, bán kính vòng xuyến và bán kính vòng tròn tiết diện mặt xuyến. 92
Bảng 3. 14 Tham số động học Robot dụng cụ .................................................................... 94
Bảng 3. 15 Tham số động học Robot đồ gá ........................................................................ 94
Bảng 3. 16 Bảng tham số động học DH ............................................................................. 97
Bảng 3. 17 Tham số định vị hệ tọa độ kéo trong hệ tọa độ khâu cuối của robot đồ gá
x22y22z22. .............................................................................................................................. 97
Bảng 3. 18 Tham số định vị hệ tọa độ kéo trong hệ tọa độ khâu cuối của robot đồ gá
x22y22z22. .............................................................................................................................. 98
Bảng 3. 19 Tọa độ tâm và bán kính mặt trụ ....................................................................... 98
Bảng 3. 20 Tọa độ tâm, bán kính vòng xuyến và bán kính vòng tròn tiết diện mặt xuyến. 98
Bảng 3. 21 Tham số động học cụm trục chính mang dụng cụ .......................................... 100
Bảng 3. 22 Bảng tham số động học cụm bàn máy ............................................................ 100
Bảng 4. 1 TSHH lưỡi cắt vế trái kéo thí nghiệm .............................................................. 104
Bảng 4. 2 TSHH lưỡi cắt vế phải kéo thí nghiệm ............................................................. 104
Bảng 4. 3 Thông số chính của máy ................................................................................... 108
Bảng 4. 4 Thông số chính của Robot OTC AII-V6 ........................................................... 111
Bảng 4. 5 Tọa độ vị trí của đường cong lưỡi cắt kéo mẫu thí nghiệm vế trái 25.160.125.

.......................................................................................................................................... 113
Bảng 4. 6 Kết quả mài góc trước vế trái kéo mẫu thí nghiệm 25.160.125, ...................... 116
Bảng 4. 7 Kết quả mài góc trước vế phải kéo mẫu thí nghiệm 25.160.165...................... 116
Bảng 4. 8 Kết quả mài mặt sau vế trái kéo mẫu thí nghiệm 25.160.125 ......................... 116
Bảng 4. 9 Kết quả mài mặt sau vế phải kéo mẫu thí nghiệm 25.160.165......................... 116
Bảng 4. 10 Bảng tính sai số kích thước vế trái kéo mẫu thí nghiệm ................................ 117
Bảng 4. 11 Bảng tính sai số kích thước vế phải kéo mẫu thí nghiệm ............................... 119
Bảng 4. 12. Bảng mức giá trị thí nghiệm.......................................................................... 123
Bảng 4. 13 Bảng kéo thí nghiệm đo lực cắt. ..................................................................... 123
Bảng 4. 14 Thông số chủ yếu của cảm biến FUTEK 400 ................................................. 125
Bảng 4. 15 Bảng so sánh lực cắt của 3 loại kéo ............................................................... 129

ix

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1. 1 Một số loại kéo đầu cong [8] ................................................................................ 6
Hình 1. 2 Cấu tạo kéo mổ y tế đầu cong............................................................................... 7
Hình 1. 3 Phần đầu kéo ........................................................................................................ 7
Hình 1. 4. Cấu tạo phần đầu kéo [4, 8] ................................................................................ 8
Hình 1. 5 Góc độ của lưỡi cắt [4, 8] .................................................................................... 8
Hình 1. 6 Mặt cắt ngang của lưỡi cắt .................................................................................. 8
Hình 1. 7 Các tham số của mặt cong [38] .......................................................................... 13
Hình 1. 8 Bề mặt chi tiết [38] ............................................................................................. 14
Hình 1. 9 Các dạng bề mặt [38] ......................................................................................... 15
Hình 1. 10 Các khả năng tạo hình bề mặt chi tiết [39] ...................................................... 17
Hình 1. 11 Các chuyển động tạo hình bề mặt chi tiết phức tạp [39] ................................. 18
Hình 1. 12 Sơ đồ gia công răng bằng dao phay định hình [1,37]...................................... 19
Hình 1. 13 Gia công răng bằng phương pháp bao hình [1,37] ......................................... 19
Hình 1. 14 Chuyển động tương đối chi tiết và dụng cụ và mặt khởi thuỷ K [1] ................ 20

Hình 1. 15 Cấu tạo của dao cắt đơn [3] ............................................................................. 25
Hình 1. 16 Các mặt phẳng cơ bản của dao tiện [14] ......................................................... 25
Hình 1. 17 Các góc dao tiện ở trạng thái tĩnh [14] ............................................................ 26
Hình 1. 18 Mài tạo hình mặt trước lưỡi cắt bằng các loại đá mài..................................... 28
Hình 1. 19 Tiếp xúc giữa bề mặt đá mài và mặt trước lưỡi cắt của kéo trong mặt phẳng
pháp tuyến........................................................................................................................... 28
Hình 1. 20 Nguyên lý mài tạo hình mặt sau lưỡi cắt bằng các loại đá .............................. 29
Hình 1. 21 Tiếp xúc giữa bề mặt đá mài & bề mặt sau lưỡi cắt của kéo trong mặt phẳng
pháp tuyến........................................................................................................................... 29
Hình 1. 22 Sơ đồ khối gia công kéo mổ đầu cong .............................................................. 30
Hình 1. 23 Lòng mo không đều(A), lưỡi cắt không đều (B)[8] .......................................... 31
Hình 1. 24 Kéo dùng để làm thí nghiệm đo lực cắt [26] .................................................... 33
Hình 1. 25 Robot đo lực với cảm biến ATI Nano-17 [26] .................................................. 33
Hình 1. 26 Quan hệ giữa lực cắt và góc mở của kéo [26] ................................................. 34
Hình 1. 27 Sơ đồ khối đo lực cắt của kéo [20] ................................................................... 34
Hình 1. 28 Đôi lưỡi cắt kéo nhọn cho thấy cảm biến vị trí và định hướng của cả hai Fs và
Fd tạo ra trong quá trình đóng lưỡi . Fd sẽ có chiều theo hướng ngược lại trong thời gian
mở lưỡi [20] ........................................................................................................................ 35
Hình 1. 29 Hình ảnh đo lực cắt với cảm biến FBG [20] .................................................... 35
Hình 1. 30 Biểu đồ lực cắt chính và đẩy ngang [20] ......................................................... 36
Hình 1. 31 Dữ liệu thực nghiệm khi cắt giấy [20] .............................................................. 36
Hình 1. 32 Mô hình đo lực cắt khi phay và mài ................................................................. 36
Hình 2. 1 Hệ trục tọa độ tính toán của kéo ........................................................................ 39
Hình 2. 2 Hình chiếu đường cong lưỡi cắt của kéo trên các mặt phẳng tọa độ................. 40
Hình 2. 3 Mặt trụ và mặt xuyến hình thành nên đường cong lưỡi cắt của kéo .................. 41
Hình 2. 4 Mặt sau - lòng mo của lưỡi cắt của kéo ............................................................. 41
Hình 2. 5 Mặt trụ giao với mặt xuyến ................................................................................. 42
Hình 2. 6 Mặt xuyến tạo lưỡi cắt ........................................................................................ 42
Hình 2. 7 Biểu diễn hệ tọa độ của mặt trụ và mặt xuyến trong hệ tọa độ cơ sở Oxyz ....... 43
Hình 2. 8 Hình các mặt phẳng biểu diễn góc trước ........................................................... 46

Hình 2. 9 Các vector xác định góc trước............................................................................ 47
Hình 2. 10 Các mặt phẳng và đường thẳng biểu diễn góc sau của lưỡi cắt ...................... 51
Hình 2. 11 Biểu diễn góc sau α của lưỡi cắt ...................................................................... 52

x
Hình 2. 12 Góc sau trong mặt cắt ngang của lưỡi cắt ....................................................... 53
Hình 2. 13 Hình biểu diễn các mặt cắt của lưỡi cắt ........................................................... 56
Hình 2. 14 Bản vẽ kéo mổ Moayo 160, đầu cong mũi nhọn/ tù [8] .................................... 57
Hình 2. 15 Kéo mẫu dùng để quét và thiết kế ngược .......................................................... 58
Hình 2. 16 Sơ đồ quét kéo trên máy Scan ATOS-I-2M ....................................................... 58
Hình 2. 17 Dữ liệu quét đám mây kéo 3 - kéo MetZenbaum, 160 đầu cong, mũi nhọn,tù 59
Hình 2. 18 Tạo vector 1 đi qua tâm chốt của kéo - Kéo MetZenbaum 160, đầu cong ....... 60
Hình 2. 19 Sketch mặt cắt ngang phần đầu của kéo MetZenbaum 160, đầu cong ............. 60
Hình 2. 20 Mô hình 3D phần đầu của kéo MetZenbaum 160, đầu cong ............................ 61
Hình 2. 21 Mô hình 3D kéo MetZenbaum 160, đầu cong .................................................. 61
Hình 2. 22 So sánh mô hình thiết kế và đám mây điểm ...................................................... 61
Hình 2. 23 Hình biểu diễn mặt cắt kéo 3 – Kéo Metzenbaum ............................................ 62
Hình 2. 24 Bán kính vòng xuyến RXR kéo Metzenbaum 160 ............................................... 64
Hình 2. 25 Đồ thị các TSHH về góc độ của lưỡi cắt kéo MetZenbaum ............................ 65
Hình 2. 26 Đồ thị các TSHH về bán kính của lưỡi cắt kéo MetZenbaum .......................... 65
Hình 2. 27 Mô hình kéo vế trái ........................................................................................... 66
Hình 2. 28 Mô hình kéo vế phải.......................................................................................... 66
Hình 2. 29 Vị trí mặt cắt kéo mẫu....................................................................................... 66
Hình 2. 30 Đồ thị các thông só hình học kéo mẫu 1 ........................................................... 67
Hình 2. 31 Đồ thị các TSHH kéo mẫu 2 ............................................................................. 67
Hình 3. 1 Sơ đồ mài mặt sau [8] ........................................................................................ 70
Hình 3. 2 Sơ đồ mài mặt trước [8] ..................................................................................... 70
Hình 3. 3 Hệ tọa độ của dụng cụ và chi tiết gia công [16] ................................................ 72
Hình 3. 4 Đá chuyển động theo phương cố định [16] ........................................................ 73

Hình 3. 5 Đá chuyển động theo phương pháp tam diện trùng theo [16] ........................... 73
Hình 3. 6 Góc trước của kéo trong tam diện trùng theo [16] ............................................ 74
Hình 3. 7 Phương của trục đá mài khi mài theo PP tam diện trùng theo [16] .................. 74
Hình 3. 8 Tam diện trùng theo của lưỡi cắt ....................................................................... 75
Hình 3. 9 Mặt trước của lưỡi cắt (vế phải) ........................................................................ 75
Hình 3. 10 Đá mài hình trụ, hình côn dùng để mài mặt trước, hình cầu để mài mặt sau .. 76
Hình 3. 11 Máy mài khí ...................................................................................................... 77
Hình 3. 12 Sơ đồ mài lưỡi cắt với kéo đứng yên, đá đĩa chuyển động ............................... 77
Hình 3. 13 Một phần chương trình mài .............................................................................. 77
Hình 3. 14 Sơ đồ mài lưỡi cắt với kéo chuyển động, đá đĩa đứng yên ............................... 78
Hình 3. 15 Sơ đồ mài với điểm điều khiển là một điểm trên lưỡi kéo ................................ 78
Hình 3. 16 Robot OTC AII-V6 ............................................................................................ 79
Hình 3. 17 Cấu trúc động học, các hệ tọa độ của robot 6 bậc tự do ................................. 80
Hình 3. 18 Biên dạng đường cong lưỡi kéo khi mài bằng robot 6 bậc tự do ..................... 84
Hình 3. 19 Vị trí các khâu theo thời gian (t) ...................................................................... 84
Hình 3. 20 Mô phỏng quá trình mài mặt trước .................................................................. 85
Hình 3. 21 Mô phỏng quá trình mài mặt sau lòng mo của lưỡi cắt vế phải của kéo ......... 86
Hình 3. 22 Mô hình tiếp xúc lưỡi kéo và bề mặt đá............................................................ 87
Hình 3. 23 Cấu trúc động học, các hệ tọa độ của robot 5 bậc tự do ................................. 88
Hình 3. 24 Biên dạng đường cong lưỡi cắt khi mô phỏng trên robot 5 bậc tự do ............. 92
Hình 3. 25 Vị trí các khâu của robot 5 bậc tự do theo thời gian t(s) ................................. 92
Hình 3. 26 Mô phỏng quá trình mài mặt trước của lưỡi cắt của kéo bằng robot 5 trục .... 92
Hình 3. 27 Mô phỏng quá trình mài mặt sau lòng mo của lưỡi cắt của kéo trái bằng robot
5 trục ................................................................................................................................... 93
Hình 3. 28 Mô hình mài lưỡi kéo bằng robot tác hợp [17] ................................................ 94

xi
Hình 3. 29 Cấu trúc động học của robot tác hợp 5 trục [16] ............................................ 95
Hình 3. 30 Biên dạng đường cong lưỡi cắt của kéo khi mô phỏng mài bằng robot tác hợp

............................................................................................................................................ 98
Hình 3. 31 Vị trí các khâu theo thời gian t(s) ..................................................................... 98
Hình 3. 32 Mô phỏng mài lưỡi kéo bằng robot tác hợp ..................................................... 99
Hình 3. 33 Mô hình mài lưỡi kéo bằng máy CNC 5 trục.................................................... 99
Hình 3. 34 Sơ đồ mài mặt trước lưỡi kéo trên máy CNC 5 trục....................................... 100
Hình 3. 35 Mô phỏng mài mặt trước lưỡi kéo bằng máy CNC (5 trục) ........................... 102
Hình 3. 1 Sơ đồ mài mặt sau [8] ........................................................................................ 70
Hình 3. 2 Sơ đồ mài mặt trước [8] ..................................................................................... 70
Hình 3. 3 Hệ tọa độ của dụng cụ và chi tiết gia công [16] ................................................ 72
Hình 3. 4 Đá chuyển động theo phương cố định [16] ........................................................ 73
Hình 3. 5 Đá chuyển động theo phương pháp tam diện trùng theo [16] ........................... 73
Hình 3. 6 Góc trước của kéo trong tam diện trùng theo [16] ............................................ 74
Hình 3. 7 Phương của trục đá mài khi mài theo PP tam diện trùng theo [16] .................. 74
Hình 3. 8 Tam diện trùng theo của lưỡi cắt ....................................................................... 75
Hình 3. 9 Mặt trước của lưỡi cắt (vế phải) ........................................................................ 75
Hình 3. 10 Đá mài hình trụ, hình côn dùng để mài mặt trước, hình cầu để mài mặt sau .. 76
Hình 3. 11 Máy mài khí ...................................................................................................... 77
Hình 3. 12 Sơ đồ mài lưỡi cắt với kéo đứng yên, đá đĩa chuyển động ............................... 77
Hình 3. 13 Một phần chương trình mài .............................................................................. 77
Hình 3. 14 Sơ đồ mài lưỡi cắt với kéo chuyển động, đá đĩa đứng yên ............................... 78
Hình 3. 15 Sơ đồ mài với điểm điều khiển là một điểm trên lưỡi kéo ................................ 78
Hình 3. 16 Robot OTC AII-V6 ............................................................................................ 79
Hình 3. 17 Cấu trúc động học, các hệ tọa độ của robot 6 bậc tự do ................................. 80
Hình 3. 18 Biên dạng đường cong lưỡi kéo khi mài bằng robot 6 bậc tự do ..................... 84
Hình 3. 19 Vị trí các khâu theo thời gian (t) ...................................................................... 84
Hình 3. 20 Mô phỏng quá trình mài mặt trước .................................................................. 85
Hình 3. 21 Mô phỏng quá trình mài mặt sau lòng mo của lưỡi cắt vế phải của kéo ......... 86
Hình 3. 22 Mô hình tiếp xúc lưỡi kéo và bề mặt đá............................................................ 87
Hình 3. 23 Cấu trúc động học, các hệ tọa độ của robot 5 bậc tự do ................................. 88
Hình 3. 24 Biên dạng đường cong lưỡi cắt khi mô phỏng trên robot 5 bậc tự do ............. 92

Hình 3. 25 Vị trí các khâu của robot 5 bậc tự do theo thời gian t(s) ................................. 92
Hình 3. 26 Mô phỏng quá trình mài mặt trước của lưỡi cắt của kéo bằng robot 5 trục .... 92
Hình 3. 27 Mô phỏng quá trình mài mặt sau lòng mo của lưỡi cắt của kéo trái bằng robot
5 trục ................................................................................................................................... 93
Hình 3. 28 Mô hình mài lưỡi kéo bằng robot tác hợp [17] ................................................ 94
Hình 3. 29 Cấu trúc động học của robot tác hợp 5 trục [16] ............................................ 95
Hình 3. 30 Biên dạng đường cong lưỡi cắt của kéo khi mô phỏng mài bằng robot tác hợp
............................................................................................................................................ 98
Hình 3. 31 Vị trí các khâu theo thời gian t(s) ..................................................................... 98
Hình 3. 32 Mô phỏng mài lưỡi kéo bằng robot tác hợp ..................................................... 99
Hình 3. 33 Mô hình mài lưỡi kéo bằng máy CNC 5 trục.................................................... 99
Hình 3. 34 Sơ đồ mài mặt trước lưỡi kéo trên máy CNC 5 trục....................................... 100
Hình 3. 35 Mô phỏng mài mặt trước lưỡi kéo bằng máy CNC (5 trục) ........................... 102

Nghiên cứu phương pháp tạo hình lưỡi cắt kéo mổ y tế đầu cong nhằm cải thiện chất lượng làm việc của kéo

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về