Đồ án tốt nghiệp -1-
- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY CẮT THÉP TẤM
1.1. Giới thiệu sản phẩm từ thép tấm và nhu cầu sử dụng.
Trong sự phát triển của các lĩnh vực cơ khí như: chế tạo máy, giao thông vận
tải, điện lực, xây dựng, đóng tàu thì nhu cầu về sử dụng thép tấm ngày một tăng,
nhằm trang bị cho sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước.
Do đó đòi hỏi phải tìm ra các biện pháp gia công thép tấm năng suất cao nhằm
tạo ra thành phẩm hoặc bán thành phẩm phục vụ cho một quá trình công nghệ. Thép
tấm được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành:
– Trong ngành chế tạo máy: Thép tấm được sử dụng trong các thân máy của
các máy cắt kim loại, vỏ máy, khung sườn xe máy
– Trong ngành cơ khí ô tô, việc sử dụng thép tấm không thể thiếu được, các
thép tấm được dùng làm các khung sườn gầm, lót sàn xe ô tô, che kín thùng xe, các
bộ phận che kín khác
– Trong ngành chế biến, thép tấm được sử dụng rộng rãi không kém, nó được
dùng để chế tạo các thùng chứa, bể chứa, các chai, hộp để đóng gói.
– Trong ngành đóng tàu thép tấm dùng làm vỏ, kết cấu khung tàu thuyền.
– Ngoài ra thép tấm còn được dùng để dập ra các đồ dùng dân dụng phục vụ
đời sống hay trong ngành công nghiệp hàng không dùng để che chắn, nắp đậy thân.
SVTH: Đỗ Văn Khương Lớp: DCL11B
Hình 1.1 Sản phẩm thép trong ngành chế tạo máy
Đồ án tốt nghiệp -2-
– Trong xây dựng, các thép hình cỡ lớn trong các dầm cầu được tạo thành từ
các tấm thép tấm dày cắt nhỏ, hay thép tấm được dùng để liên kết với nhau để tạo
nên các kết cấu thép bền vững hơn như nó liên kết với nhau có thể bằng mối hàn,
bulông hoặc đinh tán.
– Trong ngành điện: Thép tấm được dùng làm kết cấu các cột điện cao thế, các
sản phẩm trong lĩnh vực điện như các lá thép trong stato của cỡ lớn, các tấm thép
mỏng dùng làm các lá thép để ghép lại trong chấn lưu đèn ống, máy biến thế, các
hộp công tơ điện động cơ điện, các cánh quạt.
Với nhu cầu sử dụng hiện tại của thép tấm, cần thiết phải có các máy móc,

14 Thép tấm 10 1500 6000 706,5
15 Thép tấm 12 2000 6000 1.130,4
16 Thép tấm 14 1500 6000 989,1
17 Thép tấm 16 2000 6000 1.507,2
18 Thép tấm 18 1500 6000 1.271,7
19 Thép tấm 20 2000 6000 1.884
20 Thép lá cán nguội 0,5-0,6 1250 Cuộn
21 Thép lá cán nguội 0,7-0,9 1250 Cuộn
22 Thép lá cán nguội 1,0-1,1 1250 Cuộn
23 Thép lá cán nguội 1,2-1,5 1250 Cuộn
24 Thép lá cán nguội 2,0 1410 Cuộn
1.2. Các phương pháp cắt tấm.
Trong thực tế có rất nhiều phương pháp cắt thép tấm như : Cắt thủ công, cắt
bằng ngọn lửa hàn khí, cắt bằng chùm tia laser, plasma hay các phương pháp cắt
bằng máy cắt có lưỡi dao Tùy theo hình dạng, kích thước của phôi, yêu cầu kỹ
thuật của sản phẩm cũng như qui mô sản suất mà ta có thể áp dụng phương pháp cắt
khác nhau. Mặt khác phương pháp cắt còn ảnh hưởng rất lớn đến năng suất sản
xuất. Ta tiến hành phân tích một số phương pháp cắt thép tấm phổ biến hiện nay, từ
đó chọn ra phương án thích hợp.
SVTH: Đỗ Văn Khương Lớp: DCL11B
Bảng 1.1 Thống kê các loại thép
Đồ án tốt nghiệp -4-
1.2.1. Phương pháp cắt thủ công:
- Cắt thép bằng các phương pháp thủ công có nhiều cách, chẳng hạn như
phương pháp chặt bằng ve, tốn nhiều thời gian, các vết cắt không được thẳng và sản
phẩm tạo ra không đảm bảo yêu cầu về độ chính xác. Phương pháp này chỉ áp dụng
cho những phân xưởng thủ công, cắt các thép tấm có chiều dày bé và tiết diện nhỏ .
- Máy cắt thép thủ công: gồm hai lưỡi cắt và một cơ cấu cánh tay đòn và đòn
bẩy để tạo lực cho lưỡi cắt. Máy này cũng chỉ áp dụng cắt những tấm thép có chiều
dày và diện tích bé, chủ yếu dùng trong các xưởng sản xuất vừa và nhỏ.

cháy đạt tới 70% lượng nhiệt cần để nung nóng nên rất thuận lợi khi cắt bằng khí.
Thép cacbon cao do nhiệt độ chảy thấp nên khó cắt hơn, khi cắt thường nung nóng
trước tới 300- 600
0
C. Thép hợp kim crôm hoặc hợp kim niken do khi cháy tạo thành
oxit crôm nhiệt độ chảy tới 2000
0
C phải dùng thuốc cắt mới cắt được , mặt khác để
đảm bảo chất lượng phôi, nâng cao năng suất và hạ giá thành cắt cần phải chọn các
chế độ cắt hợp lý khác nhau như áp suất khí cắt, lượng tiêu hao khí cắt , tốc độ cắt,
khoảng cách cần khống chế từ mỏ cắt tới vật cắt do đó việc dùng phương pháp này
để cắt thép tấm không mang lại hiệu quả kinh tế cao cũng như năng suất thấp, khó
chuyển sang tự động hoá.
1.2.3. Cắt bằng chùm tia Laser:
SVTH: Đỗ Văn Khương Lớp: DCL11B
Hình 1.4 Sơ đồ cắt bằng khí
Hình 1.5 Sơ đồ cắt bằng tia
laser
d
D
Nguồn laser
Chùm tia laser
Gương dẫn hương
Bộ thấu kính hội tu và khí cắt
Vật cắt
Đồ án tốt nghiệp -6-
- Nguồn bức xạ laser (1) tạo ra chùm laser (2) đi thẳng hoặc đổi hướng nhờ
gương phẳng (3) và được hội tụ nhờ thấu kính hội tụ có điện cưc f trong (4). Nguồn
năng lượng laser tập trung trên một diện tích rất nhỏ với mật độ dòng nhiệt vùng
tiếp xúc bề mặt rất cao làm cho vật liệu (5) nóng chảy và bốc hơi tạo thành rãnh cắt.

2) Dao bố trí song song:
- Sơ đồ nguyên lý:
- Đặc điểm bố trí dao song song: Khi cắt lưỡi dao luôn tiếp xúc với phôi theo
cả chiều rộng mặt cắt, chỉ cắt được đường thẳng và chiều rộng của phôi phải nhỏ
hơn chiều dài lưỡi cắt.
1.2.5. Cắt trên máy cắt có lưỡi dao chuyển động quay:
- Sơ đồ nguyên lý:
SVTH: Đỗ Văn Khương Lớp: DCL11B
0
=
ϕ
Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý cắt lưỡi song song
P
Q
P
S
β
Đồ án tốt nghiệp -8-
δ
h
Z
S
d
S
- Quá trình cắt kim loại tấm dày trên máy cắt dao chuyển động quay
được thực hiện bằng những đĩa dao quay tròn, đĩa dao trên và đĩa dao
dưới được quay ngược chiều nhau cùng một tốc độ góc (
ω
), vật liệu cắt
được chuyển dịch nhờ lực ma sát giữa kim loại và dao đĩa.

2.1. Phân tích lựa chọn phương án bố trí dao cắt.
2.1.1. Bố trí dao nghiêng:
Theo phân tích một số phương pháp cắt như ở phần lý thuyết ta thấy : Hệ
thống thủy lực áp dụng dể dàng trong những máy cắt có dao cắt chuyển động tịnh
tiến. Do đó ta chọn phương pháp cắt này làm phương án thiết kế máy. Trong
phương pháp cắt có dao chuyển động tịnh tiến có nhiều phương án bố trí dao như:
Bố trí dao nghiêng, bố trí dao song song và kiểu máy cắt chấn động.
SVTH: Đỗ Văn Khương Lớp: DCL11B
Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý cắt lưỡi dao song song
α
Z
S
γ
B
Ld
Đồ án tốt nghiệp -10-
1) Sơ đồ nguyên lý:
Góc sau:
α
= 2
÷
3
0
Góc nghiêng:
γ
= 2
÷
6
0
Độ hở giữa 2 dao: Z = 0,05

: là chiều dày của tấm thép
b
σ
:là giới hạn bền của vật liệu
Lực cắt trên máy cắt dao nghiêng được xác định theo công thức :
Ta có:
γ
σ
tg
S
P
c
t
2
2
×
=

( )






−
5
40
32
CT

tg
S
PkP
c
t
××
×÷=×=
2
5,0
)3,11,1(
( )






−
5
41
42
CT
trong đó k: hệ số = 1,1÷1,3
t
P
: lực cắt tính toán theo công thức trên
c
σ
: trở lực cắt của vật liệu
S: chiều dày vật liệu

1000
HP
A
×
=
( )






−
5
41
62
CT
trong đó: H là hành trình làm việc. H = L.tg (L là chiều dài đường cắt)
Do đó:
1000
γ
tgLP
A
××
=
( )











−
5
41
52
CT
trong đó k: hệ số = 1,1÷ 1,3
L: chiều dài đường cắt
S: chiều dày vật liệu
c
σ
: trở lực cắt của vật liệu.
SVTH: Đỗ Văn Khương Lớp: DCL11B
Hình 2.3 Sự thay đổi lực khi cắt trên máy cắt
Đồ án tốt nghiệp -13-
Khi cắt trên máy cắt dao song song lực cắt P tăng nhanh và đạt giá trị cực đại ,
sau đó giảm dần.
Khi cắt các tấm như nhau thì công biến dạng được đặc trưng bởi diện tích của
phần bề mặt giới hạn bởi đường cong I và II ( đường cong tải trọng làm việc) là gần
bằng nhau. Tuy nhiên ở trường hợp I lực cắt nhỏ hơn so với II. Do đó công suất dẫn
dộng của các máy cắt dao nghiêng nhỏ hơn so với máy cắt dao song song.
2) Sơ đồ nguyên lý:
- Chiều dày S đến 60 mm
-
C

α
Z
S
B
Ld
Đồ án tốt nghiệp -14-
Do đó sau khi cắt phải sửa lại đường bao bằng cách kẹp lại thành từng chồng
và phay lại theo đường bao. Năng xuất kiểu cắt này nhỏ.
2) Sơ đồ nguyên lý:
- Hai lưỡi dao nghiêng tạo thành một góc
α
= 24
÷
30
0
- Góc trước
β
= 6
÷
7
0
- Cắt được tấm có chiều dày
≤
10 mm
Kết luận :
Ở trên ta đưa ra một số phương án bố trí dao của phương pháp cắt có dao
chuyển động tịnh tiến, thông qua đặc điểm của những kiểu bố trí dao ta có nhận xét:
- Kiểu máy cắt có lưỡi dao đặt song song tuy đường cắt thẳng, đẹp, hành
trình dao nhỏ nhưng lực cắt lại khá lớn. Do đó công suất dẫn động của máy cắt dao
song song lớn.

7
6
5
4
3
2
1
1. Bể dầu 4. Van cản 7. Van tiết lưu 10. Dao cắt
2. Bơm dầu 5. Lọc tinh 8. Van phân phối 11. Rãnh trượt
3. Van tràn 6. Ắc quy dầu 9. Xy lanh sinh lực 12. Bàn dao dưới
SVTH: Đỗ Văn Khương Lớp: DCL11B
Hình 2.6 Sơ đồ bố trí piston – xylanh
Đồ án tốt nghiệp -16-
2.2.2. Phương án 2 piston – xy lanh:
2.2.3. Phương án 3 piston – xy lanh:
SVTH: Đỗ Văn Khương Lớp: DCL11B
Hình 2.7 Sơ đồ bố trí piston – xylanh
Hình 2.8 Sơ đồ bố trí piston – xylanh
Đồ án tốt nghiệp -17-
2.2.4. Phương án 2 piston – xy lanh kép:
Nhận xét :
Trên đây ta đã đưa ra một số phương án chọn số lượng piston, ta thấy :
- Phương án 1 piston-xylanh thì piston có kích thước lớn, áp xuất làm việc lớn,
lưu lượng của piston cũng phải lớn, kéo theo kích thước của đường ống dẫn dầu
cũng phải lớn. Mặt khác với một piston này thì thực hiện quá trình cắt không được
ổn định lắm. Do đó phương án này không khả thi.
- Phương án 3 piston-xylanh: Tuy làm giảm được kích thước piston-xylanh
nhưng số lượng piston-xylanh lại nhiều gây tốn kém. Kết cấu máy lại phức tạp hơn.
- Phương án 2 piston-xylanh kép: Phương án tuy kích thước piston-xylanh nhỏ
nhưng số lượng thì nhiều, gây tốn kém.

3
4
5
1.Khối kim loại
2.Giá đỡ
3.Dao trên
Đồ án tốt nghiệp -19-
3) Đặc điểm:
- Ưu điểm : Cơ cấu này hoạt động đơn giản, dễ thiết kế, dễ chế tạo.
- Nhược điểm:
+ Kết cấu và khối lượng máy trở nên cồng kềnh.
+ Lực kẹp không thể thay đổi khi cắt thép mỏng hoặc dày khác nhau.
+ Khi kẹp chặt va đập mạnh, kém cững vững cho máy.
2.3.2. Kẹp chặt bằng hệ thống thủy lực dầu ép hoặc khí nén:
1) Sơ đồ nguyên lý:
2) Nguyên lý hoạt động:
Dầu được đưa từ bơm qua van đảo chiều rồi theo đường ống qua bộ phận làm
điều tốc độ vào buồn trên của xylanh 2 đẩy piston đi xuống kẹp chặt phôi trước khi
cắt. Khi cắt xong đảo chiều van làm cho dầu đi vào buồn dưới của xylanh đẩy
piston đi lên nhả phôi ra.
3) Đặc điểm:
- Ưu điểm: Tạo được lực kẹp lớn nhờ dễ dàng tăng được áp suất để tăng lực
kẹp, dễ dàng điều khiển.
- Nhược điểm: Cơ cấu phức tạp, đắt tiền.
SVTH: Đỗ Văn Khương Lớp: DCL11B
Hình 2.11 Sơ đồ kẹp bằng thủy lực
2
1
3
4

4
5
1. Lò xo
2. Ống dẫn hướng
3. Dao trên
4. Phôi cắt
5. Bàn dao dưới
Đồ án tốt nghiệp -21-
- Nhược điểm: Nguồn động lực truyền lực cho cặp dao lúc này phải tích thêm
lực truyền cho cơ cấu kẹp chặt nên yêu cầu về hệ thống thuỷ lực cao hơn (áp suất,
công suất động cơ bơm)
Kết luân: Phân tích các phương pháp kẹp chặt phôi trên ta thấy:
- Kết cấu kẹp bằng trọng lượng của khối kim loại đặc, kết cấu này tuy đơn giản
nhưng khi kẹp lại rung động va đập lên máy lớn.
- Kết cấu kẹp bằng các lò xo chịu nén, kết cấu này khi kẹp êm, nhẹ nhàng, ít
rung động và va đập máy nhưng nhược điểm là kết cấu máy bị cồng kềnh, cần phải
tăng lực tác động ở cơ cấu thuỷ lực tác động lên đầu dao.
- Kẹp bằng hệ thống các xilanh thuỷ lực tuy phức tạp nhưng hệ thống này có
khả năng thay đổi lực kẹp dễ dàng khi chiều dày tấm thép thay đổi.
Vậy phương án kẹp chặt phôi là dùng hệ thống các xy lanh thuỷ lực.
Khi cắt thép, lực tác dụng P
cắt
của lưỡi dao trên và lưỡi cắt dưới lệch nhau do
có khe hở Z giữa hai lưỡi cắt, chính sự lệch nhau đã tạo nên một momen quay M:
M = P
cắt
l thông thường l = ( 1,5
÷
2) z
Trị số khe hở tối ưu được xác định nếu biết được giá trị của h và θ

×−×÷= 0014,0)035,076(,
Trong đó n: hành trình/phút của máy cắt
Trên thực tế trị số khe hở tối ưu Ztối ưu được xác định theo các số liệu trên cơ
sở thực nghiệm và những kinh nghiệm của những nhà máy tiên tiến. Đối với thép
mềm trị số khe hở tối ưu thay đổi tuỳ thuộc chiều dày vật liệu từ 0,02(khi S = 0,25)
đến 0,82 ( khi S = 12,5).
Một cách gần đúng có thể coi rằng với S ≤ 4 thì:
SVTH: Đỗ Văn Khương Lớp: DCL11B
Đồ án tốt nghiệp -22-
tu
Z
= (0,03 ÷ 0,06) mm
Theo kinh nghiệm thực tế khi cắt thép tấm trên máy cắt dao nghiêng thì
tu
Z
= 1/30 chiều dày vật liệu.

Các nhân tố ảnh hưởng
Sự thay đổi của
thông số
Sự thay đổi của lực
cắt P
Giới hạn bền
b
σ
tăng tăng
Nhiệt độ cao nhỏ
Khe hở ∆
tăng giảm
Bán kính góc lượn lưỡi dao r giảm giảm

Đồ án tốt nghiệp -23-
2) Nguyên lý hoạt động:
Khi phôi thép tấm đã được đặt lên sàn các con lăn, piston 5 đi lên kẹp phôi lại.
Khi piston đã kẹp chặt thì xy lanh 6 đẩy cả hệ piston - xilanh 5 cùng tấm thép đi
vào đến vị trí của lưỡi cắt.
3) Đặc điểm:
- Ưu điểm:
+ Cơ cấu dễ điều khiển nếu ta sử dụng nguồn điều khiển là khí nén để tạo áp
lực tác dụng lên piston.
+ Thiết bị kết cấu gọn, đơn giản.
+ Thiết bị điều khiển trong khí nén rẻ tiền.
- Nhược điểm:
+ Chiều của hành trình piston đẩy phôi phải bằng chiều dài lớn nhất khi yêu
cầu cắt thép, do vậy kết cấu bị cồng kềnh.
+ Do có khoảng cách từ piston đẩy đến tấm thép khá xa nên khi đẩy dễ bị
cong tấm thép.
+ Khi thiết kế khoảng cách giữa hai piston - xilanh kẹp cố định chiều rộng
tấm thép khi cần cắt nhỏ hơn khoảng cách đó thì chỉ có 1 piston - xilanh kẹp chặt
kẹp được thiếu lực và bị lệch khi đẩy.
SVTH: Đỗ Văn Khương Lớp: DCL11B
Hình 2.13 Hệ thống cấp phôi dùng xylanh thủy lực
Đồ án tốt nghiệp -24-
2.4.2. Cấp phôi dùng hệ thống băng tải:
1) Sơ đồ bố trí:
2) Nguyên lý hoạt động:
Băng tải được bố trí phía trước bàn dao dưới, được dẫn động bởi động cơ điện
cấp phôi cho máy cắt. Sự chuyển động của tấm thép nhờ vào ma sát giữa bản thân
nó với băng. Vật liêu làm băng có thể là vải cao su hoặc làm bằng thép tấm mỏng.
3) Đặc điểm:
Hệ thống làm việc tương đối êm, năng suất cao tuy nhiên tấm thép luôn tiếp xúc

phẩm để đưa đến bộ phận bốc xếp, đóng gói sản phẩm hoặc đưa sang khâu sản xuất
khác. Thông thường bộ phận này là một hệ thống băng tải được dẫn động riêng và
liên tục từ khi máy bắt đầu hoạt động.ta lợi dụng trọng lượng của sản phẩm, ta thiết
kế một sàn lăn nghiêng để tấm thép sau khi cắt sẽ tự chảy ran ngoài sau đó được
vận chuyển đi.
SVTH: Đỗ Văn Khương Lớp: DCL11B
Hình 2.15 Sơ đồ cấp phôi bằng con lăn
3
1
4
5
1. Phôi tấm 4. Dao trên
2. Con lăn dẫn động 5. Dao dưới
3. Bộ kẹp chặt 6. Con lăn bị dẫn
2
6