Mô phỏng và thiết kế Hexapod cho gia công cơ khí chính xác

Bài báo này trình bày các bước từ lựa chọn mô hình, mô phỏng động lực học và tính toán thiết kế để chế tạo một Rôbốt cơ cấu song song (Hexapod) cụ thể ứng dụng trong gia công cơ khí . Các máy công cụ truyền thống sau khi thêm bộ đồ gá vạn năng (Hexapod) có thể gia công được những chi tiết có bề mặt phức tạp mà trước đây không thực hiện được. Đây là một giải pháp phù hợp cho việc nâng cấp các máy công cụ truyền thống hiện đang...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mô phỏng và thiết kế Hexapod cho gia công cơ khí chính xác Mô phỏng và thiết kế Hexapod cho gia công cơ khí chính xác Phạm Văn Bạch Ngọc, Vũ Thanh Quang, Đỗ Trần Thắng, Phạm Anh Tuấn Phòng Cơ điện tử, Viện Cơ học-264 Đội Cấn, Hà Nội E-mail: mechatronics@hn.vnn.vn Tóm tắt: Trên thế giới, Rôbốt cơ cấu song song ngày Đặc điểm của máy công cụ truyền thống càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: cơ khí chính xác, vũ trụ, y tế, lắp ráp trong sản Các máy công cụ truyền thống hoạt động theo nguyên xuất,.... Ở Việt Nam, việc nghiên cứu Rôbốt cơ cấu tắc nhiều trục chính để điều khiển chuyển động tạo song song đã được chú ý từ năm 2000. Nhiều cơ sở hình cắt trong quá trình gia công. Những máy công cụ nghiên cứu, cơ sở sản xuất đã có những nghiên cứu này thường chỉ có tới 3 chuyển động phối hợp (2 cơ bản và bước đầu triển khai chế tạo Rôbốt song chuyển động đồng thời) vì vậy hạn chế rất nhiều về song. khả năng tạo hình các sản phẩm có hình dạng phức tạp thay đổi trong không gian 3 chiều. Bài báo này trình bày các bước từ lựa chọn mô hình, mô phỏng động lực học và tính toán thiết kế để chế tạo một Rôbốt cơ cấu song song (Hexapod) cụ thể ứng dụng trong gia công cơ khí . Các máy công cụ truyền thống sau khi thêm bộ đồ gá vạn năng (Hexapod) có thể gia công được những chi tiết có bề mặt phức tạp mà trước đây không thực hiện được. Đây là một giải pháp phù hợp cho việc nâng cấp các máy công cụ truyền thống hiện đang được sử dụng rất nhiều tại các cơ sở gia công cơ khí chính xác trong nước, nhằm chế tạo ra các sản phẩm đáp ứng được những đòi hỏi ngày càng cao của thị trường. Hình 2. Máy phay truyền thống 1 Đặt vấn đề Nhận xét: Qua khảo sát thực tế sản xuất cũng như nhu Các dạng sản phẩm có hình dáng phức tạp đòi hỏi độ cầu của thị trường trong việc gia công chế tạo các sản chính xác cao, ngày càng được sử dụng rộng rãi như: phẩm có hình dạng phức tạp và đòi hỏi độ chính xác cao, nhóm nghiên cứu đề xuất giải pháp ứng dụng • Khuôn mẫu có dạng trụ tròn Rôbốt cơ cấu song song trong gia công cơ khí sẽ được • Biên dạng cam để điều khiển trình bày cụ thể ở phần sau. • Khuôn mẫu đột, dập 2 Rôbốt song song trong gia công cơ khí • Khuôn ép nhựa dùng cho sản xuất quạt điện Khả năng ứng dụng Rôbốt song song trong gia công cơ khí dựa vào các ưu điểm sau: • Bề mặt tấm đế di động của Rôbốt có thể chuyển động tự do trong không gian một cách linh hoạt. Vì vậy việc tạo hình bề mặt được thực hiện dễ dàng hơn và đạt yêu cầu về độ chính xác cao hơn. Hình 1. Một số dạng chi tiết • Kết cấu động học của Rôbốt song song có độ Hiện nay, các cơ sở gia công cơ khí tại các nhà máy, cứng vững cao và chịu được tải trọng lớn mặc dù trung tâm sản xuất vẫn còn sử dụng nhiều máy công kích thước Rôbốt nhỏ. cụ truyền thống. Với các máy công cụ này, việc gia công chế tạo các sản phẩm trên rất khó có thể thực • Có thể chế tạo theo kiểu modul hoá, có nhiều chi hiện được. Có 2 giải pháp được đặt ra: tiết giống hệt nhau về cấu tạo và vai trò. • Trang bị các máy CNC hiện đại thay thế các máy Qua tìm hiểu về khả năng ứng dụng Rôbốt song song công cụ hiện có. trong gia công cơ khí, nhóm nghiên cứu đưa ra 4 phương án ứng dụng, đánh giá và lựa chọn phương án • Cải tiến máy công cụ hiện có. thích hợp: Phương án 1: Hexapod trong vai trò máy gia công Để phù hợp với điều kiện ứng dụng tại Việt Nam, các chỉ tiêu sau được lựa chọn để đánh giá tính khả thi Bộ đầu dao được gắn trên của các phương án: tấm đế di động của Rôbốt. 7 chuyển động cần được điều • Phương án được lựa chọn phải đơn giản trong khiển đồng thời khi gia công, việc điều khiển bao gồm: 6 chuyển động của • Kết cấu của Rôbốt đảm bảo độ cứng vững cao. Rôbốt và một chuyển động • Có thể ứng dụng phổ biến trong sản xuất và phù cắt của dụng cụ cắt. hợp với nhu cầu ứng dụng của các đơn vị sản Hình 3. Phương án 1 xuất hiện tại. Phương án 2: Tripod trong vai trò máy gia công Đánh giá các phương án Bộ đầu dao được gắn trên 4 phương án đề xuất đã được lựa chọn và đánh giá tấm đế di động. 4 chuyển theo bảng sau: động cần được điều khiển đồng thời khi gia công. Tuy Chỉ tiêu Phương Phương Phương Phương STT nhiên để làm tăng cứng đánh giá án 1 án 2 án 3 án 4 vững hệ thống và hạn chế ...