Đồ Án Tốt Nghiệp - Máy Cắt Thép Tấm
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
TỔNG QUAN VỀ THÉP TẤM VÀ CÔNG NGHỆ CẮT THÉP TẤM TRONG
CÔNG NGHIỆP 2
1.1. THÉP TẤM TRONG CÔNG NGHIỆP 2
1.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT KIM LOẠI 3
1.2.1. BIẾN DẠNG KIM LOẠI 3
1.2.2. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN BIẾN DẠNG DẺO CỦA
KIM LOẠI 6
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CẮT THÉP TẤM 8
1.3.1. CẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦ CÔNG 8
1.3.2. CẮT BẰNG HỒ QUANG, ĐIỆN HOẶC NGỌN LỬA KHÍ 8
1.3.3. CẮT BẰNG CHÙM TIA LASER 9
1.3.4. PHƯƠNG PHÁP CẮT THÉP TẤM BẰNG ÁP LỰC LƯỠI CẮT 10
CHƯƠNG 2 18
NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ VÀ TÍNH ĐỘNG HỌC CỦA MÁY 18
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG 18
2.2. PHÂN TÍCH CHỌN SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY 18
2.3. TÍNH ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY 23
2.4. PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG CƠ CẤU ĐỠ PHÔI 29
CHƯƠNG 3 31
TÍNH TOÁN KẾT CẤU MÁY 31
3.1. KẾT CẤU CHO CƠ CẤU KẸP PHÔI 31
3.2. TÍNH TOÁN THUỶ LỰC CHO BỘ PHẬN TẠO LỰC CẮT 35
3.3. TÍNH CHỌN CÁC KÍCH THƯỚC CỦA LƯỠI DAO, BÀN TRƯỢT GÁ
DAO 42
3.4. TÍNH TOÁN CHỌN CÁC BỘ PHẬN CẤP PHÔI 45
3.5. TÍNH CHỌN HỘP GIẢM TỐC 47
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 61
AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH MÁY 61

PGS.TS Trần Xuân Tùy và cùng các thầy cô trong khoa. Vì là một vấn đề
tương đối lớn, mới của người sinh viên, không tránh khỏi những thiếu sót.
Em rất mong sự góp ý chỉ bảo của thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô trong
khoa cơ khí.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2013
Sinh viên thiết kế
Trương Đăng Sang
SVTH: Trương Đăng Sang - Lớp:10C1LT.H2
1
Đồ Án Tốt Nghiệp - Máy Cắt Thép Tấm
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ THÉP TẤM VÀ CÔNG NGHỆ CẮT THÉP
TẤM TRONG CÔNG NGHIỆP
1.1. THÉP TẤM TRONG CÔNG NGHIỆP
Ngày nay khi nhu cầu về đời sống càng phát triển và nâng cao thì ngành
công nghiệp cần phải đáp ứng đầy đủ và kịp thời những nhu cầu đó. Trong đó
ngành công nghiệp và gia công kim loại bằng áp lực như cán, kéo, ép, rèn tự do, rèn
khuôn, dập tấm cũng đóng góp một phần không nhỏ, quan trọng hơn trong đó là
phương pháp gia công kim loại cán và cắt thép tấm đóng một vai trò không nhỏ, nó
góp phần tạo ra các sản phẩm, vật dụng và các ngành nghề công nghiệp khác như:
ngành công nghiệp hàng không, lĩnh vực điện, nông nghiệp, ô tô, xây dựng, công
nghiệp đóng tàu, thuyền
Thép tấm được tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại biến dạng giữa
hai trục cán quay ngược chiều nhau, có khe hở giữa hai trục cán nhỏ hơn chiều dày
của phôi ban đầu. Kết quả làm chiều dày phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng
lên, hay đây là sản phẩm dạng tấm hay thép tấm.
Cắt thép tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội, ở mỗi
loại nó có các ưu điểm và nhược điểm khác nhau. Các sản phẩm thép tấm được
phân loại theo chiều dày của tấm thép: Thép tấm mỏng: chiều dày S = 0.2

lông hoặc đinh tán.
Hình 1-1: Kết cấu thép tấm trong xây dựng
- 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
SVTH: Trương Đăng Sang - Lớp:10C1LT.H2
2
Đồ Án Tốt Nghiệp - Máy Cắt Thép Tấm
- Trong ngành cơ khí: Chế tạo thép tấm được sử dụng trong các thân máy
của các máy cắt kim loại, khung sườn xe máy
- Trong ngành điện: thép tấm được dùng để tạo ra các sản phẩm trong lĩnh
vực điện như là các lá thép trong stato bơm nước hay quạt điện, thép tấm được dùng
các cánh quạt cỡ lớn, các thép tấm mỏng dùng làm các lá thép để ghép lại trong
chấn lưu đèn ống, máy biến thế, trong lĩnh vực điện chiếu sáng nó được dùng làm
các cột điện đường, cột đèn
Hình 1-2: Sản phẩm thép tấm trong ngành điện
- 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
- Thép tấm dùng làm vỏ, kết cấu khung tàu thuyền trong ngành tàu biển.
- Trong các ngành nghề khác thép tấm 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, cửa của máy bay, tên lửa
Với nhu cầu sử dụng hiện tại của thép tấm, sự cần thiết phải có các máy để
cắt các thép tấm từ ban đầu trong các ngành công nghiệp, các ngành nghề khác
nhau đặc biệt trong lĩnh vực cơ khí là một điều không thể thiếu.
1.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT KIM LOẠI
Gia công kim loại bằng áp lực là một trong những phương pháp cơ bản để
chế tạo các chi tiết máy và các sản phẩm kim loại thay thế cho phương pháp đúc
hoặc gia công cắt gọt.
Gia công bằng áp lực thực hiện bằng cách dùng ngoại lực tác dụng lên kim

vết nứt, tại đó ứng suất tăng nhanh và kích thướt vết nứt tăng lên, cuối cùng kim
loại bị phá huỷ. Đó là giai đoạn phá huỷ: tinh thể kim loại bị đứt rời.
a. Biến dạng đàn hồi
Dưới tác dụng của ngoại lực hay cắt kim loại bằng áp lực, mạng tinh thể bị
biến dạng. Khi lực tác dụng nhỏ, ứng suất sinh ra trong kim loại chưa vượt quá giới
hạn đàn hồi, các nguyên tử kim loại dịch chuyển không quá một thông số mạng,
nếu thôi tác dụng lực thì mạng tinh thể lại trở về trạng thái ban đầu.
Khi chịu tải, vật liệu sinh ra một phản lực cân bằng với ngoại lực, ứng suất là
phản lực tính trên một đơn vị diện tích. Ứng suất vuông góc với mặt chịu lực gọi là
ứng suất pháp σ, gây biến dạng
ε
. Ứng suất tiếp
τ
sinh ra xê dịch góc
γ
. Ứng suất
pháp 3 chiều ( ứng suất khối) làm biến dạng thể tích
v
v
∆
.
Biến dạng đàn hồi có thể do ứng suất pháp hoặc do ứng suất tiếp sinh ra như
sơ đồ sau:
SVTH: Trương Đăng Sang - Lớp:10C1LT.H2
4
σ
σ
σ
σ
τ

=
( cho xê dịch) (1.2)
Trong đó: E: Modun đàn hồi của vật liệu
G: Modun đàn hồi trượt
Và
v
v
KP
∆
−=
.
( đối với ép 3 chiều) (1.3)
Với
( )
[ ]
µ
213
−
=
E
K
(1.4)
Với
( )
[ ]
µ
+
=
12
E

- Phá huỷ trong điều kiện tải trọng tĩnh:
+ Phá huỷ có kèm theo sự biến dạng dẻo với mứt độ tương đối gọi là phá huỷ
dẻo. Phá huỷ xảy ra với tốc độ nhỏ và cần nhiều năng lượng nên ít nguy hiểm.
SVTH: Trương Đăng Sang - Lớp:10C1LT.H2
5
Đồ Án Tốt Nghiệp - Máy Cắt Thép Tấm
Điều kiện cần thiết cho biến dạng dẻo xảy ra là biến dạng dẻo và trạng thái
ứng suất kéo ba chiều trong vùng co thắt cục bộ.
+ Phá huỷ giòn: hầu như không có biến dạng dẻo vĩ mô kèm theo, xảy ra tức
thời nên khá nguy hiểm. Bề ngoài mặt khi phá huỷ thường vuông góc với ứng suất
pháp lớn nhất nhưng bề mặt vi mô thì có thể là theo các mặt phẳng tinh thể xác định
( mặt vỏ giòn) ở bên trong mỗi hạt.
+ Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phá huỷ là: nhiệt độ, tốc độ biến dạng và tập
trung ứng suất.
Ứng suất cần thiết để phát triển vết nứt:






=
C
E
s
c
.
2
π
γ

b. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ, hầu hết các kim loại
khi tăng nhiệt độ thì tính dẻo tăng. Khi tăng nhiệt độ, dao động nhiệt của các
nguyên tử tăng, đồng thời xô lệch mạng giảm, khả năng khuếch tán của các nguyên
tử tăng làm cho tổ chức đồng đều hơn. Một số kim loại và hợp kim ở nhiệt độ
thường tồn tại ở pha kém dẻo, khi ở nhiệt độ cao chuyển biến thì hình thành pha có
độ dẻo cao.
SVTH: Trương Đăng Sang - Lớp:10C1LT.H2
6
Đồ Án Tốt Nghiệp - Máy Cắt Thép Tấm
c. Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính
Trạng thái ứng suất chính cũng ảnh hưởng đáng kể đến tính dẻo của kim
loại. Qua thực nghiệm người ta thấy rằng kim loại chịu ứng suất nén khối có tính
dẻo cao hơn khi chịu ứng suất nén mặt, nén đường hoặc chịu ứng suất kéo.
Ứng suất chính là ứng suất pháp tuyến sinh ra bên trong vật thể khi có ngoại
lực tác dụng.
Hình 1-5: Ảnh hưởng của ứng suất chính
Trong gia công áp lực thường gặp trạng thái ứng suất khối.
+ Trạng thái ứng suất khối:
τ
max

2
minmax
σσ
−
=
+ Trạng thái ứng suất mặt:
τ
max

- Khi kim loại chịu trạng thái ứng suất đường thì điều kiện biến dạng dẻo là:
σ
= σ
ch
- Khi kim loại chịu trạng thái ứng suất mặt thì điều kiện biến dạng dẻo là:
21
σσ
−

= σ
ch
, tức
τ
max
= σ
ch
/2
- Khi kim loại chịu trạng thái ứng suất khối thì điều kiện biến dạng dẻo là:
minmax
σσ
−
= σ
ch
τ
max
= σ
ch
/2
d. Ảnh hưởng của ứng suất dư
Sự tồn tại của ứng suất dư bên trong kim loại sẽ làm cho tính dẻo của kim

σ
3
Đồ Án Tốt Nghiệp - Máy Cắt Thép Tấm
Ngoài ra, tốc độ biến dạng tăng còn làm sinh nhiệt nhiều, hiệu ứng nhiệt còn làm
cho kim loại đạt đến nhiệt độ mà tại đó tính dẻo thấp hoặc do hiệu ứng nhiệt mà
nhiệt độ của kim loại tăng dần lên làm cho kim loại chuyển từ vùng giòn sang vùng
dẻo, điều này cũng ảnh hưởng đến tốc độ tác dụng lực để cắt thép, đó là chu kỳ cắt
hay cũng chính là năng suất cắt thép.
Vậy để cắt được thép tấm thì lực cần thiết tác dụng phải tạo ra trong kim loại
ứng suất lực lớn, đồng thời tốc độ biến dạng phải đạt một trị số nhất định để kim
loại dễ dàng bị đứt rời ra khỏi tấm cắt.
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CẮT THÉP TẤM
Để thực hiện các công nghệ cắt các vật liệu, trong thực tế có nhiều phương
pháp cắt như: Các phương pháp cắt thủ công, cắt bằng ngọn lửa hàn khí, cắt bằng
chùm tia laser, plasma hay các phương pháp dập tấm ( dập cắt và đột lổ), cắt bằng
máy cắt thép tấm Tùy theo hình dạng, kích thước cũng như qui mô sản suất mà ta
có thể áp dụng phương pháp cắt khác nhau cho hợp lý.
1.3.1. CẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP 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.
1.3.2. CẮT BẰNG HỒ QUANG, ĐIỆN HOẶC NGỌN LỬA KHÍ
Cắt đứt kim loại đen, kim loại màu và kim loại bằng hồ quang hoặc ngọn lửa
khí là phương pháp đốt cháy làm cho vật cắt đạt tới điểm nóng, bị đẩy mạnh và bị

+ Nhiệt độ cháy của kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy.
+ Nhiệt độ nóng chảy của oxit kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của
kim loại.
+ Nhiệt toả ra khi kim loại cháy phải đủ lớn để nung mép cắt tốt đảm bảo
quá trình cắt không bị gián đoạn.
+ Oxit kim loại nóng chảy phải loãng tốt, dễ tách khỏi mép cắt.
+ Độ dẫn nhiệt của kim loại không quá cao, tránh sự toả nhiệt nhanh dẫn đến
mép cắt bị nung nóng kém, làm gián đoạn quá trình cắt.
Thép các bon có nhiệt cháy 1350
0
C, nhiệt độ nóng chảy trên 1500
0
C, nhiệt
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.
1.3.3. CẮT BẰNG CHÙM TIA LASER
Trong những năm gần đây người ta đã bắt đầu sử dụng laser để cắt tất cả các
vật liệu với bất kỳ độ cứng nào.
Nguyên lý chung về cắt bằng laser là một phương pháp tạo rãnh cắt hoặc lỗ

vượt qua điểm tới hạn, kim loại bị biến dạng dẻo.
Biến dạng dẻo này phát sinh ngay ở mép của dao cắt, ứng suất tập trung làm
phát sinh dòng chảy kim loại tại thành vùng kim loại bị chèn ép, sự chèn ép cục bộ
đó sẽ phát triển đến khi toàn bộ chiều dày của kim loại đạt đến ứng suất dư để làm
xuất hiện đường trượt. Những đường trượt này tạo ra đường dẻo hẹp hình bình
hành, do đó biến dạng dẻo kèm theo uốn và kéo các thớ kim loại cho đến khi bắt
đầu xuất hiện các vết nứt. Giai đoạn này dao cắt từ 20 đến 50% chiều dày kim loại.
+ Giai đoạn 3: Dao tiếp tục đi xuống, tại thời điểm khi ứng suất do lực cắt
gần đến giới hạn đàn hồi, các vết nứt xuất hiện từ hai vết của dao tiến sâu vào vật
liệu và làm đứt rời vật liệu.
Có các loại máy cắt thép tấm dưới áp lực lưỡi cắt như máy cắt dao thẳng
song song, máy cắt dao nghiêng, máy cắt dao đĩa
Phương pháp cắt thép tấm bằng áp lực lưỡi cắt có ưu điểm: có năng suất cao,
có thể tạo lực cắt bằng các phương pháp khác nhau, giá thành rẻ, dễ tiến hành cơ
khí hoá và tự động hoá, phương pháp này phù hợp với ngành cơ khí nước ta hiện
SVTH: Trương Đăng Sang - Lớp:10C1LT.H2
10
d
D
1
2
3
4
5
Đồ Án Tốt Nghiệp - Máy Cắt Thép Tấm
nay. Phân tích các loại kết cấu máy và dao để chọn phương án sử dụng cho máy cắt
thép tấm dưới áp lực lưỡi cắt.
1.3.4.1. Máy cắt dao thẳng song song
H
L2

s
h: Chiều dày vật cắt
b: Chiều rộng vật cắt
∆
: Độ trùng dao,
∆
= (10
÷
20) mm
l: Chiều dài lưỡi cắt
l = (3
÷
4)b cho các máy có p = (60
÷
260) tấn
l = (2
÷
2.5)b cho các máy có p = (1000
÷
1600) tấn
Góc cắt 90
0
, bốn góc đều cắt được
Vật liệu làm bàn trượt: Thép CT6
Vật liệu làm dao: Thép 6 XHM, 55XHB, 55XH2
Theo kết cấu của máy, người ta phân ra làm hai loại: Loại có dao trên di
động và loại có dao dưới di động.
SVTH: Trương Đăng Sang - Lớp:10C1LT.H2
11
Đồ Án Tốt Nghiệp - Máy Cắt Thép Tấm

=
ε
(1.7)
Trong đó: Z
1
: Chiều sâu kim loại được cắt
h: Chiều dày vật cắt
+ Thời kỳ cắt:

Hình 1-10: Sơ đồ thời kỳ cắt của dao thẳng song song
Đây là thời kỳ mà lực cắt giảm dần xuống theo tiết diện của vật cắt.
P giảm dần từ P
max
→ P
min
+ Thời kỳ đứt:
Đây là thời kỳ kim loại tự đứt. Để đặc trưng cho độ nhanh chậm của thời kỳ
đứt, người ta cũng đưa ra khái niệm độ sâu đứt tương đối
ε
2
và được đặc trưng bởi
tỷ số sau:
SVTH: Trương Đăng Sang - Lớp:10C1LT.H2
12
S
Z/2
Z/2
a
P
P

P
max
=
FkF
b

1max
στ
=
(1.9)
Trong đó:
k
1
=
b
σ
τ
max
= 0,6
÷
0,7
k
1
= 0,7 đối với thép mềm; k
1
= 0,6 đối với thép cứng.
F: diện tích tiết diện được cắt, F = F
1
= h
1

Trong đó:
K
2
: Hệ số kể đến sự tăng lực khi dao bị cùn, k
2
= (1,1
÷
1,2) cho cắt nóng và
k
2
= (1,15
÷
1,25) cho cắt nguội.
k
3
: Hệ số xét đến ảnh hưởng về khe hở của hai lưỡi dao
k
3
= (1,15
÷
1,25) cho cắt nóng và k
3
= (1,2
÷
1,3) cho cắt nguội.
Trị số
1
ε
,
2

13
Đồ Án Tốt Nghiệp - Máy Cắt Thép Tấm
δ
α
γ
z
s
Hình 1-11: Máy cắt thép tấm dao nghiêng
Loại máy này lưỡi dao dưới nằm ngang, lưỡi dao trên nghiêng một góc ϕ = 2
÷
6
0
, lực cắt không lớn lắm, cắt được các tấm dày, cắt được các đường cong, đường
cắt không thẳng và nhẵn.
Khi cắt dao tiếp xúc dần với vật cắt từ trái sang phải, lực cắt thực hiện không
đồng thời trên toàn chiều rộng cắt B. Do lực cắt giảm nên có thể cắt được những
tấm thép dày hơn 60 mm.
Các thông số của lưỡi dao trên:

Hình 1-12: Thông số lưỡi dao trên
- Góc nghiêng:
0
62
÷=
ϕ
- Góc cắt:
0
8575
÷=
δ

.2
=

[ ]
2
(1.12)
K: Hệ số điều chỉnh, K = (1,1
÷
1,5)
∗ Công tiêu hao khi cắt bằng máy cắt tấm, dao nghiêng phụ thuộc
lực cắt, chiều dài tấm cắt và góc nghiêng ϕ của dao.
)KGm(
1000
tg.B.P
A
ϕ
=
SVTH: Trương Đăng Sang - Lớp:10C1LT.H2
14
α
δ
γ
P
Đồ Án Tốt Nghiệp - Máy Cắt Thép Tấm
1.3.4.3. Máy cắt bằng lưỡi dao đĩa
Quá trình cắt kim loại tấm dày trên máy cắt dao đĩa 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


giảm. Khi
cắt thép tấm có chiều dày h > 10 thì khe hở biên y = (0,05
÷
0,08)h, khi h < 0,2 mm
thì y = 0.
+ H là chiều dày đĩa cắt, H = (0,06
÷
0,12)D
D: Đường kính đĩa cắt
- Khi chiều dày H < 3 mm thì D = 60H
- Khi H = (3
÷
10) mm thì D = (40
÷
50)H
- Khi H > 10 mm thì D = 30H
Vật liệu làm dao là các loại thép hợp kim 5XBC, 9XC, 6XHM, 55XHHB.
Dao có độ cứng HRC = 60
÷
64, góc cắt của dao là
0
90
.
SVTH: Trương Đăng Sang - Lớp:10C1LT.H2
15
Z
D
b
b)

h
1
2
0
α
α
(1.14)
Từ kinh nghiệm → có α
- Xác định đường kính dao:

( )
mmh
h
RD
∆+≈
−
∆+
==
2
0
0
2
cos1
2
α
α
(1.15)

0
α

khi cắt lưỡi cắt trên lên xuống rất nhanh (2000÷3000 lần/phút) và với hành trình
ngắn 2÷3 mm. Cắt được tấm dáy ≤ 10 mm.
SVTH: Trương Đăng Sang - Lớp:10C1LT.H2
16
Đồ Án Tốt Nghiệp - Máy Cắt Thép Tấm
Loại này có hai lưỡi dao tạo thành một góc ϕ = (21÷30
0
) số lần lưỡi
cắt lên xuống: 850÷1300 lần/phút.
* Kết luận:
Ở trên, ta đã đưa ra 4 phương án hình thành quá trình cắt thép tấm.
Thông qua ưu, khuyết điểm đánh giá các phương án ta có nhận xét như
sau:
- Phương pháp cắt bằng cặp dao song song thì mép cắt đẹp, thời gian
mỗi nhát cắt nhanh nhưng lực cắt quá lớn, hơn nữa ta cần cắt thép tấm có
chiều dày S
max
= 15 mm, lúc này lực cắt sẽ rất lớn nên yêu cầu về độ bền
của dao cũng như thân máy cao, rung động mạnh, vì vậy ta không sử dụng
phương pháp này để thiết kế.
- Phương pháp cắt bằng cặp dao đĩa, phương pháp này tốc độ cắt chậm hơn,
năng suất thấp khi ta cắt thép tấm có chiều dày lớn tuy rằng lực cắt nó nhỏ, do đó
phương pháp này không hiệu quả.
- Phương pháp cắt kiểu chấn động: không có độ trùng dao,còn khe hở giữa
các lưỡi cắt thì lớn hơn khe hở tối ưu (0,2÷0,25)S. Điều đó đảm bảo cho phôi quay
xung quanh mép làm việc của dao trong quá trình cắt đường bao cong. Nhược điểm
của máy cắt rung là sự mài mòn nhanh các lưỡi cắt cũng như sự tạo thành bavia và
răng cưa theo đường bao phôi cắt. Do đó, sau khi cắt phải sửa lại đường bao bằng
cách kẹp lại thành từng chồng và phay theo đường bao. Máy cắt rung chỉ sử dụng
trong sản xuất nhỏ do năng suất thấp.

Sau khi phân tích các phương án cắt thép tấm, ta đã chọn được phương án
cắt bằng máy có lưỡi dao nghiêng, dao trên chuyển động tịnh tiến. Bây giờ ta phân
tích các phương án truyền động tạo lực cắt, phối hợp nhịp nhàng giữa các cơ cấu đã
chọn được sơ đồ nguyên lý phù hợp cho máy.
Chuyển động tịnh tiến của dao trên có thể nhờ vào chuyển động của các cơ
cấu sau:
- Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu tay quay con trượt.
- Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu hình sin.
- Chuyển động tịnh tiến nhờ hệ thống thuỷ lực hoặc khí nén.
Muốn cắt được thép tấm có chiều dày khá lớn S
max
= 15 mm và chiều rộng
B
max
= 2000 mm, vật liệu phôi thép tấm là thép CT38 thì ta cần phải xác lập một sơ
đồ động thích hợp cho máy đảm để bảo được tính công nghệ cũng như tính kinh tế
H
L2
1
3
6
7
5
4
8
S
h
Hình 2-1: Sơ đồ cắt thép tấm
Các thông số của máy:
SVTH: Trương Đăng Sang - Lớp:10C1LT.H2

không lớn, cơ cấu kém vững do đó hiệu suất của nó kém.
2.2.3. Chuyển động tịnh tiến nhờ hệ thống thuỷ lực
Hiện nay trong ngành cơ khí chế tạo máy việc truyền động bằng lực của dầu
ép được dùng phổ biến, đặc biệt đối với các máy cắt kim loại như máy tổ hợp, máy
điều khiển theo chương trình, máy gia công kim loại bằng áp lực như máy dập, máy
ép, máy cắt thép tấm
SVTH: Trương Đăng Sang - Lớp:10C1LT.H2
19
Đồ Án Tốt Nghiệp - Máy Cắt Thép Tấm
d
Van phán phäúi.
V
Âæåìng dáöu vaìo
Âæåìng dáöu ra
Dao
Hình 2-4: Chuyển động tịnh tiến nhờ hệ thống thủy lực
Hoạt động: dầu ép được các nguồn cung cấp dầu từ bể đưa qua các phần tử
điều khiển lưu lượng, áp suất rồi đến van phân phối. Từ van phân phối dầu sẽ được
đưa vào buồng trái hoặc buồng phải của hai xi lanh tạo chuyển động tịnh tiến của
cần piston, tạo lực cắt cho dao.
- Ưu điểm của phương pháp truyền động này:
+ Thực hiện được truyền động vô cấp cho chuyển động chính cũng như
chuyển động phụ để đảm bảo chế độ cắt thích hợp nhất.
+ Có khả năng thực hiện truyền động có lực và công suất lớn.
+ Dễ dàng thực hiện các nhiệm vụ như điều khiển tự động quá trình làm
việc, đảo chiều chuyển động, chống quá tải, tiêu chuẩn hoá các cơ cấu và hệ thống.
+ Dễ dàng thay đổi hành trình chuyển động của đầu dao trong chuyển động
tịnh tiến.
- Tuy nhiên phương pháp truyền động này cũng có các nhược điểm:
+ Tuy trong thực tế coi dầu như chất lỏng không đàn hồi, điều này giúp đơn

7
8
9
6
2
11
10
Hình 2-5: Sơ đồ nguyên lý máy cắt thép tấm
1. Bể dầu 7. Đồng hồ đo áp
2. Lọc thô 8. Van tiết lưu
3. Bơm dầu 9. Van đảo chiều 4/3
4. Lọc tinh 10. Pit tông
5. Van một chiều 11. Buồng trên xilanh
6. Van tràn và an toàn
* Nguyên lý làm việc:
Khi động cơ bơm quay, bơm hút dầu từ bể qua bộ lọc (1),qua các thiết bị
khác như bộ lọc 12, van an toàn 2, bộ ắc quy dầu 11 đến van tiết lưu (5), nhờ van
này ta hiệu chỉnh được lưu lượng qua nó để vào xilanh, do đó làm thay đổi được
vận tốc của piston theo yêu cầu. Sau khi dầu qua van tiết lưu thì qua van phân phối
để vào buồng trên hoặc buồng dưới của xilanh để thực hiện chuyển động đi xuống
cắt thép hoặc chuyển động chạy không quay về.
2.2.4. Tính toán sơ bộ chiều dài lưỡi dao và độ vận hành của dao trên
a) Tính toán sơ bộ chiều dài của lưỡi dao
Theo kinh nghiệm chiều dài của lưỡi dao L:
L = B + (50
÷
150)mm, ( GT dao cắt, tr16)
Trong đó:
B: chiều rộng lớn nhất của tấm thép đem cắt. B
max

= (10
÷
20) mm, chọn
∆

= 15 (mm)
L: Chiều rộng dao. L = 2080 (mm)
a
max
: chiều dày lớn nhất của tấm thép.
Do đó chiều dài hành trình cắt H:
H = y + a
max
+ Ltg
α
+ Δ (mm). (GT dao cắt,trang16)
= 10 +15 + 2080 tg4
0
+ 15 = 185 (mm)
2.2.5. Xác định vận tốc và thời gian cắt của đầu dao trên
- Vận tốc cắt của dao có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ, năng suất cắt và chất
lượng của mép cắt, mặt khác vận tốc cắt còn ảnh hưởng đến độ rung động va đập
của máy. Vì vậy cần phải tính và chọn vận tốc cắt hợp lý để máy làm việc tốt, đạt
năng suất và yêu cầu thiết kế.
Đối với cắt thép tấm, với chiều dày tấm thép cắt a
max
= 15 mm là khá lớn, vì
vậy vận tốc cắt nằm trong khoảng (5
÷
100) mm/s, với a

Đồ Án Tốt Nghiệp - Máy Cắt Thép Tấm
2.3. TÍNH ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY
Thiết kế động học cho một máy là lựa chọn các phương án truyền động và
xác định các hệ thống truyền động của máy, sự phối hợp nhịp nhàng trong chu kỳ
làm việc giữa các bộ phận và tính toán sơ bộ về vận tốc và thời gian của sự phối
hợp đó.
2.3.1.Thiết kế động học cho bộ phận kẹp chặt
Sau khi phân tích lựa chọn phương án truyền động cho bộ phận dao cắt là
nguồn động lực bằng hệ thống thuỷ lực dầu ép tác dụng lên piston - xilanh để tạo
lực cắt tác dụng lên dao trên, 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
Momen có xu hướng làm cho vật liệu quay đi một góc nhỏ trước khi bị cắt
đứt. Hiện tượng quay này làm cho chất lượng bề mặt bị xấu đi, mặt cắt không
vuông góc với bề mặt vật liệu. Bởi vậy ta cần phải chống lại sự quay đó bằng cách
thêm vào lực ép Q trên tấm vật liệu.
Hình 2-7: Sơ đồ kẹp phôi
Bây giờ ta phải phân tích lựa chọn phương án truyền động cho lực kẹp phôi
Q này. Để tạo lực kẹp Q kẹp phôi trước khi dao tiến hành cắt thì ta có các phương
án sau:
a) Kẹp phôi bằng chính trọng lực của một khối kim loại. Hình 2-8