Đồ Án Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm

LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của khoa học nói chung và ngành cơ khí nói riêng. Đòi
hỏi người cán bộ kỹ thuật phải nắm vững kiến thức cơ bản tương đối rộng. Đồng thời
phải biết vận dụng kiến thức đó để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong
thực tế sản xuất, trong kĩ thuật cũng như trong đời sống hằng ngày.
Đồ án tốt nghiệp với mục đích giúp sinh viên hệ thống lại những kiến thức cơ bản đã
học trước lúc ra trường, đồng thời phát huy khả năng tư duy, sáng tạo của mỗi sinh
viên khi đứng trướt một vấn đề thực tế trong kĩ thuật. Cùng với sự phát triển của thời
đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa của ngành cơ khí, thì nhu cầu sản xuất phải sử
dụng máy móc độ chính xác cao, phải giảm sức lao động của con người, tăng năng
suất lao động. Nhằm đáp ứng nhu cầu đó, em đã nhận đề tài tốt nghiệp: "THIẾT KẾ
MÁY CẮT THÉP TẤM TỰ ĐỘNG" với các nội dung sau:
Chương 1: Tổng quan về nhu cầu sử dụng thép tấm trong công nghiệp.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết về cắt kim loại.
Chương 3: Phân tích lựa chọn phương pháp cắt thép.
Chương 4: Phân tích lựa chọn phương án và tính toán động học máy.
Chương 5: Tính toán động lực học và kết cấu máy.
Chương 6: Quy trình công nghệ gia công chi tiết trục.
Chương 7: Thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng PLC.
Chương 8: An toàn và vận hành máy.
Đề tài được hoàn thành với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn Trần
Ngọc Hải. 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.
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 5 năm 2008
Sinh viên thiết kế
Hoàng Văn Thùy

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP CẮT THÉP..............13
3.1. PHƯƠNG PHÁP THỦ CÔNG......................................................................13
3.2. CẮT BẰNG HỒ QUANG ĐIỆN HOẶC NGỌN LỬA KHÍ.......................13
3.3. CẮT BẰNG CHÙM TIA LASER.................................................................14
3.4. CẮT BẰNG CHÙM TIA PLASMA.............................................................15
3.5. PHƯƠNG PHÁP CẮT THÉP TẤM BẰNG ÁP LỰC LƯỠI CẮT...........16
3.5.1. Máy cắt dao thẳng song song...................................................................18
3.5.2. Máy cắt bằng lưỡi dao đĩa........................................................................19
3.5.3. Máy cắt kiểu chấn động............................................................................21
3.5.4. Máy cắt thép tấm dao nghiêng.................................................................21
3.5.5. Kết luận.....................................................................................................22
CHƯƠNG4: PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN
ĐỘNG HỌC MÁY............................................................................24
4.1. GỚI THIỆU CHUNG....................................................................................24
4.1.1. Sơ đồ nguyên lý toàn máy........................................................................24
4.1.2. Nguyên lý hoạt động toàn máy................................................................25
4.2. PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN, SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY............25
4.2.1. Một số phương án khả thi, ưu và nhược điểm.........................................25
SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

Trang 2


Đồ Án Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm

4.2.2. Sơ đồ nguyên lý máy và nguyên tắc làm việc..........................................27
4.2.3. Xác định các thông số máy.......................................................................28
4.2.4. Xác định vận tốc và thời gian cắt của đầu dao trên.................................28

+0 , 015
6.4 TÍNH CHẾ ĐỘ CẮT MẮT TRỤ φ20 +0,002 .....................................................92

CHƯƠNG 7: THUYẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG PLC...........97
7.1.Giới thiệu về điều khiển tự động bằng PLC..................................................97
7.2. Phân tích và chọn phương án điều khiển....................................................100
7.3. Chương trình điều khiển bằng PLC............................................................104
CHƯƠNG 8 : AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH MÁY...............................................106

SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

Trang 3


Đồ Án Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM
TRONG CÔNG NGHIỆP
Ngày nay khi nhu cầu về đời sống của con người càng được nâng cao thì nền
kinh tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ những nhu cầu đó. Trong đó ngành công
nghiệp, mà đặc biệt là công nghiệp cơ khí nắm vai trò chủ yếu trong việc tạo ra sản
phẩm. Ở một khía cạnh khác, thì ngành công nghiệp tạo phôi lại đóng một vai trò
chủ chốt, là khâu cơ bản đầu tiên trong quy trình sản xuất cơ khí. Hơn nữa, một số
phương pháp tạo phôi như cán, kéo, cắt...kim loại là không thể thiếu góp phần tạo ra
các sản phẩm, vật dụng cho các ngành công nghiệp khác như: Công nghiệp hàng
không, công nghiệp điện, công nghiệp ôtô, đóng tàu thuyền, xây dựng, nông
nghiệp...

SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

Trang 4


Đồ Án Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm

cỡ lớn, các thép tấm mỏng dùng làm các lá thép để ghép lại trong các chấn lưu đèn
ống, máy biến thế, trong lĩnh vực điện chiếu sáng nó được dùng làm các cột điện
đường...

Các lá thép

Tủ điện

Vỏ máy biến thế

Hình 1.1. Sản phẩm thép tấm trong nghành điện

- 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 có thể bằng
mối hàn, bulông hoặc đinh tán để tạo nên các kết cấu thép bền vững. Rỏ rang nhất
thép tấm được sử dụng làm tấm lợp…

SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

Trang 5


Với nhu cầu sử dụng thép tấm rộng lớn như vậy, cần thiết phải có những máy cắt
thép tấm với năng suất cao, với độ chính xác cao, được điều khiển tự động hoặc bán
tự động đủ khả năng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền công nghiệp nói

SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

Trang 6


Đồ Án Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm

riêng cũng như nền kinh tế nói chung, góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hoá hiện
đại hóa đất nước.

SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

Trang 7


Đồ Án Tốt Nghiệp

CHƯƠNG 2:

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT KIM LOẠI

Cắt kim loại là phương pháp gia công bằng áp lực bằng cách dùng ngoại lực tác

đây là giai đoạn biến dạng đàn hồi: Biến dạng sẽ bị mất đi nếu ta bỏ tải trọng tác
dụng.
Khi tải trọng tăng từ Pđh → Pđ thì độ biến dạng tăng với tốc độ nhanh, đây là giai
đoạn biến dạng dẻo, kim loại sẽ bị biến đổi hình dạng và kích thướt sau khi bỏ tải
trọng tác dụng lên nó.
Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn nhất P đ thì trong kim loại bắt đầu xuất hiện 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.
SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

Trang 11


Đồ Án Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm

2.1.1. 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


τ = G.γ

( cho xê dịch )

(2.2 )

Trong đó : E : modun đàn hồi của vật liệu
G : modun đàn hồi trượt
Và

P = - k.

∆v
v

(đối với ép 3 chiều )

( 2.3 )

Với k =

E
[ 3(1 − 2µ )]

( 2.4 )

Với G =

E


Theo hình thức trượt, một phần đơn tinh thể dịch chuyển song song với phần còn
lại theo một mặt phẳng nhất định, mặt phẳng này gọi là mặt trượt.
Theo hình thức song tinh, một phần tinh thể vừa trượt, vừa quay đến một vị trí
mới đối xứng với phần còn lại qua một mặt phẳng gọi là mặt song tinh. Các nguyên
tử kim loại trên mỗi mặt di chuyển một khoảng tỷ lệ với khoảng cách đến mặt song
tinh .
Các lý thuyết và thực nghiệm cho thấy trượt là hình thức chủ yếu gây ra biến
dạng dẻo trong kim loại khi lực tác dụng lên nó sinh ra ứng suất lớn hơn giới hạn đàn
hồi nhưng chưa vượt ứng suất phá huỷ hay ứng suất giới hạn bền của vật liệu. Các
mặt trượt là các mặt phẳng có mật độ nguyên tử cao nhất. Biến dạng dẽo do song
tinh gây ra rất bé nhưng khi có song tinh, trượt xẩy ra thuận lợi hơn.
Biến dạng dẽo của đa tinh thể: Kim loại và hợp kim là tập hợp của nhiều đơn
tinh thể, cấu trúc của chúng được gọi là cấu trúc đa tinh thể. Ở đây biến dạng dẽo có
hai dạng: biến dạng trong nội bộ hạt và biến dạng ở vùng biên giới hạt. Sự biến dạng
trong nội bộ hạt do trượt và song tinh. Đầu tiên sự trượt xẩy ra ở các hạt có mặt trượt
tạo với hướng của ứng suất chính một góc bằng hoặc xấp xỉ 45 0, sau dó mới đến các
mặt khác. Như vậy biến dạng dẽo trong kim loại đa tinh thể xẩy ra không đồng thời
và không đều. Dưới tác dụng của ngoại lực, biên giới hạt của các tinh thể cũng bị
biến dạng, khi đó các hạt trượt và quay tương đối nhau. Do sự trượt và quay của các
SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

Trang 13


Đồ Án Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm

hạt, trong các hạt lại xuất hiện các mặt trượt thuận lợi mới, giúp cho biến dạng trong



( 2.6 )

Trong đó :
E : mođun đàn hồi của vật liệu.

γ s : Sức căng bề mặt.
C : Kích thước đặc trưng của vết nứt ban đầu.
b. Phá huỷ trong điều kiện tải trọng thay đổi theo chu kỳ (phá huỷ mỏi)
Cơ chế của phá huỷ mỏi cũng xảy ra bằng cách tạo thành và phát triển vết nứt.
Sự phá huỷ mỏi phụ thuộc vào yếu tố: ứng suất tác động, số chu kỳ tác động của tải
trọng, yếu tố tập trung ứng suất.
SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

Trang 14


Đồ Án Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm

c. Phá huỷ ở nhiệt độ cao
Sự tạo nên vết nứt có thể theo cơ chế sau: các hạt trượt lên nhau theo biên giới
hạt, có tập trung ứng suất tạo nên vết nứt. Thực chất quá trình biến dạng dẻo của kim
loại nó ảnh hưởng lớn đến lực cắt do vậy ta nguyên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến
nó.
2.2. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI
Tính dẻo của kim loại là khả năng biến dạng dẻo của kim loại dưới tác dụng của
ngoại lực mà không bị phá huỷ. Tính dẻo của kim loại phụ thuộc vào rất nhiều nhân

σ3

σ2

a)

b)

σ2

c)
Hình 2.4. Các trạng thái ứng suất

a) Ứng suất đường. b) Ứng suất mặt. c) Ứng suất khối.

SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

σ3

Trang 15


Đồ Án Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm

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.


τmax = σch/2

+ Khi kim loại chịu trạng thái ứng suất khối thì điều kiện biến dạng dẻo là:

σ max − σ min = σch, τmax = σch/2
2.2.4. Ảnh hưởng của ứng suất dư
Sự tồn tại của ứng suất dư bên trong kim loại sẽ làm cho tính dẻo của kim loại
giảm. Nếu ứng suất dư lớn có thể làm cho vật biến dạng hoặc phá huỷ.
2.2.5. Ảnh hưởng của ma sát ngoài
Ma sát ngoài làm thay đổi hình thức tác dụng lực, do đó làm thay đổi trạng thái
ứng suất chính của vật thể. Ngoài ra ma sát ngoài còn cản trở biến dạng tự do của vật
thể, làm cho vật thể biến dạng không đồng đều, tăng lực và công biến dạng, cản trở
sự biến dạng hay cắt đứt của kim loại dưới tác dụng của lực cắt thép.
2.2.6. Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng
Tăng tốc độ biến dạng sẽ làm giảm tính dẻo của kim loại. Ngoài ra, tốc độ biến
dạng tăng còn làm sinh nhiệt nhiều, hiệu ứng nhiệt còn làm 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.
SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

Trang 16


Đồ Án Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm

Vậy để cắt được thép tấm thì lực cần thiết tác dụng phải tạo ra trong kim loại

O2 + C2H2

3

1

SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

h

2

1. Phôi cắt.
2. Rảnh cắt.
3. Hỗn hợp khí cắt.
4. Dòng Oxy cắt.

Trang 17


Đồ Án Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm

Hình3.1. Sơ đồ cắt kim loại bằng khí

Khi bắt đầu cắt, kim loại ở mép cắt được nung nóng đến nhiệt độ cháy nhờ nhiệt
độ của ngọn lửa nung, sau đó cho dòng oxy thổi qua, kim loại bị oxy hoá mãnh liệt
tạo thành oxit. Sản phẩm cháy bị nung chảy và được dòng oxy thổi khỏi mép cắt, tiếp
theo do phản ứng cháy của kim loại toả nhiệt mạnh, lớp kim loại tiếp theo bị nung


Trang 18


n Tt Nghip

Thit K Mỏy Ct Thộp Tm

tip xỳc b mt rt cao lm vt liu (5) núng chy v bc hi to thnh rónh ct hoc
l khoan.
Ct bng chựm tia laser cú ngun nhit tp trung vi mt mt nhit cao, vỡ
vy nú cú th ct tt c cỏc loi vt liu v hp kim ca nú. Rónh ct hp, sc cnh v
chớnh xỏc cao, ngoi ra nú cũn cú th ct theo ng thng hay ng cong v cú
th ct theo cỏc hng khỏc nhau nh quỏ trỡnh ct khụng tip xỳc.
1

2

3

1. Nguọửn lazer.
2. Chuỡm tia laz.er
3. Gổồng dỏựn hổồùng.
4. Thỏỳu kờnh họỹi tuỷ.

4

h

d

Hình 3.4. Sơ đồ cắt bằng plasma trong thực tế.

3.5. PHƯƠNG PHÁP CẮT THÉP TẤM BẰNG ÁP LỰC LƯỠI CẮT
Thực chất của quá trình cắt kim loại bằng áp lực lưỡi cắt là sự biến dạng dẻo sau
đó đến phá huỷ kim loại. Quá trình cắt đứt vật liệu chia thành 3 giai đoạn liên tục:
+ Giai đoạn 1: Biến dạng dẻo tập trung ở mép của dao cắt (hình 3.5a). Ứng suất
tập trung làm phát sinh dòng chảy kim loại tạo thành vùng kim loại bị chèn ép bao
SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

Trang 20


Đồ Án Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm

h

h2

quanh lưỡi cắt, 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.

θ

z

z

a

θ

Z < Z täúi æu

SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

Z=Z

täúi æu

Trang 21


Đồ Án Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm
a

b

Hình 3.6. Sơ đồ phân bố các vết nứt tại mép cắt

Trị số khe hở tối ưu được xác định nếu biết được giá trị của h và θ :
Ztối ưu = (h – h2)tg θ .
Theo kinh nghiệm của hãng ERFURT khi cắt trên máy cắt tấm dao nghiêng
Ztối ưu = 1/30 h.
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

L

8
5

4

Hình 3.7. Nguyên lý cắt dao thẳng song song
1. Bàn kẹp

5. Con lăn dẫn động.

2. Bàn trượt trên

6. Phôi thép

3. Cữ cắt

7. Lưỡi dao trên

SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

Trang 22


Đồ Án Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm
4. Bàn trượt dưới


Ngày nay các máy cắt được chế tạo theo tiêu chuẩn. Khi thiết kế máy mới ta tính lực
cắt sao cho máy làm việc đảm bảo an toàn và không xảy ra các sự cố đáng tiếc. Dù
dùng loại máy cắt nào thì quá trình cắt cũng chia ra làm ba thời kỳ đó là :
-Thời
kỳ cặp
-Thời kỳ cắt
-Thời kỳ đứt

SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

a

T

Z1/2

P

P
c

T

h

Đây là thời kỳ mà lưỡi dao ăn vào
kim loại, lúc này lực cắt của dao từ từ
tăng lên (Pcặp tăng từ P0→Pmax). Để đặc
trưng cho độ nhanh chậm của quá trình
này người ta đưa ra thông số tỷ số chiều


Z2/2

h : chiều dày vật cắt

dần xuống theo tiết diện của vật cắt.

h

Đây là thời kỳ mà lực cắt giảm
P

a P

Z2/2

P giảm dần từ Pmax → Pmin.

*. Thời kỳ đứt:

Hình 3.9. Sơ đồ thời kỳ cắt

Đây là thời kỳ kim loại tự đứt. Để đặc trưng cho độ nhanh chậm của thời kỳ đứt,
người ta đưa ra khái niệm độ sâu đứt tương đối ε2 và được đặc trưng bởi tỷ số sau:
ε2 =

Z2
h

( 3.2)



Đồ Án Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm

Pmax =k1.k2.k3. σ b .b.h(1 − ε 1 )

(3.5)

Trong đó:
k2: Hệ số kể đến sự tăng lực khi dao bị cùn.
k2 = (1,1 ÷ 1,2 ) cho cắt nóng và k2 = (1,15 ÷ 1,25 ) cho cắt nguội.
k3: Hệ số xét đến ảnh hưởng về khe hở của hai lưỡi dao.
k3 = (1,15 ÷ 1,25 ) cho cắt nóng và k3 = (1,2 ÷ 1,3 ) cho cắt nguội.
Trị số ε 1 , ε 2 tra trong bảng quan hệ giữa vật liệu cắt với ε 1 , ε 2 (Bảng 8.1 [8]).
Khi dao ăn vào kim loại thì phôi có chiều hướng dịch xuống hướng, khi ấy từ
các cạnh của dao sinh ra một lực trượt T, lực trượt T do dao dịch xuống dưới sinh ra
một momen có trị số Mt = P.a (Hình 3.8 ).
Lực T và P có hướng ngược chiều nhau và có tương quan độ lớn:
T = ( 0,15 ÷ 0,25 ) P.
Để giảm lực trượt T và cắt sản phẩm cho chính xác, người ta dùng lực kẹp Q để
giữ vật cắt. Khi ấy T = ( 0,1 ÷ 0,15) P Và Q = ( 0,03 ÷ 0,05)P.
3.5.2. 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 nhờ lực ma sát giữa kim loại và
dao đĩa. Vị trí và kích thước đĩa dao được xác định phụ thuộc vào chiều dày vật liệu
cắt. Công việc cắt được thực hiện lấy dấu bằng tay hay đồ gá chuyên dùng. Khi cắt
dọc tôn tấm năng suất máy dao đĩa lớn hơn năng suất máy dao nghiêng nhưng có

a) Loại một cặp đĩa cắt; b) Loại nhiều cặp đĩa cắt.

3.5.2.2. Đặc điểm kỹ thuật
+ Máy có độ trùng dao ∆ =(1 ÷ 3)mm, khi chiều dày h tăng thì ∆ giảm. Khi cắt
thép tấm có chiều dày h>10mm thì khe hở biên y = (0,05 ÷ 0,08).h, khi h < 0,2mm thì
y =0.
+ H: là chiều dày đĩa cắt, H =(0,06 ÷ 0,12 )D.
+ D : Đường kính đĩa cắt.
- Khi chiều dày H < 3mm thì D =60H.
- Khi H= (3 ÷ 10)mm thì D = (40 ÷ 50)H.
- Khi H > 10mm thì D =30 H
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 90 0 .
3.5.2.3. Xác định khoảng cách tâm trục A của hai dao đĩa, góc nghiêng α và
đường kính D của dao
- Xác định khoảng cách tâm A:
Từ thực nghiệm và tính toán người ta đã tính được :
A = 2Rcos

h+∆
+ h (mm)
R

(3-6)

Trong đó:
R: bán kính của đĩa dao .
SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

Trang 26

≈ 2 (h + ∆)
1 − cosα 0 α 0

(mm)

α 0 : Góc ăn giữa kim loại và đĩa, thường:

(3-8)

α 0 =(8o ÷ 12o).

D có thể lấy theo kinh nghiệm D=(50 ÷ 100)h.
3.5.3. Máy cắt kiểu chấn động
Dùng cắt tấm có dạng đường thẳng hoặc đường cong bất kỳ theo dấu. Loại này
có hai lưỡi dao tạo thành một góc ϕ = (21 ÷ 300) số lần lưỡi cắt lên xuống: 850÷1300
lần /phút.
3.5.4. Máy cắt thép tấm dao nghiêng
Để giảm lực trong quá trình cắt của máy cắt dao song song, người ta dùng máy
cắt thép tấm lưởi dao được đặt nghiêng một góc ϕ. Khác với máy cắt dao song song,
máy này có lưởi cắt chỉ một phần xác định có trị số phụ thuộc vào góc nghiêng
không đổi. Do đó trên một chiều dài hành trình lưởi dao trên khi dao ăn sâu vào kim
loại, lực cắt không thay đổi và không phụ thuộc vào chiều rộng tấm thép. Lực này
nhỏ hơn rất nhiều so với lực cắt yêu cầu khi cắt cùng tấm vật liệu đó trên máy cắt
dao song song.
v

L

4


1. Dao dưới.

3.Dao trên.

2. Phôi.

4. Rảnh trượt.

SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

Trang 27


Đồ Án Tốt Nghiệp

Thiết Kế Máy Cắt Thép Tấm

Loại máy này lưỡi dao dưới nằm ngang, lưỡi dao trên nghiêng một góc ϕ = 2 ÷
6o, 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:

α

γ

α

2tgϕ

(3.9)

ε 2 : độ sâu tương đối của vật cắt:

Bảng 8.1 [8].

k1: Hệ số phụ thuộc độ cứng vật liệu: k1= 0,7÷0,75= τ max / σ b .
k2 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ mòn dao: k2 = 1,2 ÷ 1,3
k3: Hệ số xét đến ảnh hưởng về khe hở của hai lưỡi dao.
k3 = (1,15 ÷ 1,25 ) cho cắt nóng và k3 = (1,2 ÷ 1,3 ) cho cắt nguội.
h và σ b là chiều day và giới hạn bền của vật cắt.
3.5.5. Kết luận
Ở trên là một số công nghệ (phương án) cắt thép tấm được sử dung hiện nay.
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 để cắt thép tấm có chiều dày h max = 20mm,
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.
SVTH: Hoàng Văn Thùy – Lớp 03C1C

Trang 28