Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, nƣớc ta đang đẩy mạnh hiện đại hóa công nghiệp hóa, hiện đại hóa để
đƣa đất nƣớc ta sánh vai với các nƣớc trong khu vực và trên thế giới. Muốn vậy thì các
ngành công nghiệp phải không ngừng đẩy mạnh sản xuất, mở rộng nhà máy, xí
nghiệp, cải tiến trang thiết bị để nâng cao chất lƣợng sản phẩm, nhờ chính sách đó đã
đƣa đất nƣớc ta phát triển nhanh chóng trong đó có một phần đáng kể đến là lĩnh vực
sản xuất phôi thép.
Để đáp ứng nhu cầu thực tế của ngƣời tiêu dung và nền kinh tế, ngành sản xuất
phôi thép, thiết bị cơ khí cho ra đời những loại máy không ngừng về số lƣợng mà còn
về chất lƣợng tốt.
Với yêu cầu thực tế hằng năm rất lớn, để tạo ra đƣợc sản phẩm phôi thép nhất thiết
phải có thiết bị, máy móc chuyên dùng, đảm bảo yêu cầu sản xuất, yêu cầu công nghệ
và môi trƣờng, đó chính là nhiệm vụ của ngành cơ khí.

C
C

R
L
.
T

Trong khoảng thời gian em học tại trƣờng Đại Học Bách Khoa Đại Học Đà Nẵng,
đƣợc sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, em đã tiếp thu một phần nào

U
D

kiến thức mà thầy cô truyền thụ. Trƣớc khi ra trƣờng, chúng em cần phải trải qua một


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM
TRONG CÔNG NGHIỆP
Ngày nay khi nhu cầu về đời sống của con ngƣời càng đƣợc 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 phƣơng pháp
tạo phôi nhƣ cán, kéo, cắt...kim loại là không thể thiếu góp phần tạo ra các sản phẩm,
vật dụng cho các ngành công nghiệp khác nhƣ: Công nghiệp hàng không, công nghiệp
điện, công nghiệp ôtô, đóng tàu thuyền, xây dựng, nông nghiệp...
Thép tấm hầu nhƣ đƣợc sử dụng rất nhiều trong các nghành công nghiệp kể trên.
Thép tấm đƣợc tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại bị biến dạng giữa 2 trục
cán quay ngƣợc chiều nhau, có khe hở giữa 2 trục cán nhỏ hơn chiều dày của phôi ban

C
C

R
L
.
T

đầu. Kết quả làm chiều dày phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng lên, tạo thành dạng
tấm hay ta còn gọi là thép tấm.

U
D


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

C
C

R
L
.
T

Các lá thép

U
D

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 đƣợc tạo thành từ các
tấm thép tấm dày cắt nhỏ, hay thép tấm đƣợc dùng để liên kết với nhau có thể bằng
mối hàn, bulông hoặc đinh tán để tạo nên các kết cấu thép bền vững. Rõ ràng nhất thép
tấm đƣợc sử dụng làm tấm lợp…

3


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

đƣợc sử dung làm khung,
sƣờn, gầm ôtô, lót sàn ôtô,
che kín thùng xe, và các bộ
phận che chắn khác.
- Trong chế biến thực
phẩm: Thép tấm đƣợc sử
dung rộng rãi không kém, nó
đƣợc dùng để chế tạo các
thùng chứa, bể chứa, hộp
đóng gói,...
Hình 1.4. Vỏ ôtô được làm từ thép tấm

C
C

Trong các nghành nghề khác: Thép tấm dùng để chế tạo ra các thùng đồ dùng dân
dụng phục vụ đời sống hay trong nghành hàng không thép tấm đƣợc dùng để che chắn,
làm cửa máy bay, nắp đậy thân máy bay, tên lửa,...
Với nhu cầu sử dụng thép tấm rộng lớn nhƣ vậy, cần thiết phải có những máy cắt

R
L
.
T

U
D

thép tấm với năng suất cao, với độ chính xác cao, đƣợc điều khiển tự động hoặc bán tự
động đủ khả năng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền công nghiệp nói riêng

2.1.2. Giai đoạn biến dạng dẻo
Chày tiếp tục nén xuống, vật liệu vƣợt qua giới hạn đàn hồi chuyển sang biến dạng
dẻo. Lúc này phần vật liệu ở mép chày và cối bị lún sâu vào và có sự chuyển dịch
tƣơng đối với nhau.

U
D

2.1.3. Giai đoạn cắt đứt
Chày tiếp tục ép vật liệu vào trong lỗ cối, ở các mép cắt của chày và cối bắt đầu
xuất hiện các vết nứt. Các vết nứt này phát triển nhanh và cắt đứt vật liệu theo vòng
làm việc của chày và cối.
Trị số lún sâu của chày vào trong vật liệu cho đến khi cắt đứt, phụ thuộc vào tính
chất vật liệu và bao gồm từ :
(0,25 0,6)S
Khi chày tiếp tục đi xuống sẽ đẩy vật cắt qua lòng cối và rơi xuống dƣới.
Nhƣ vậy, quá trình cắt đứt vật liệu cắt qua lòng cối là quá trình làm xuất hiện các
vết nứt ở mép chày và cối. Trạng thái và hình dáng các vết nứt quyết định chất lƣợng
mặt cắt và phụ thuộc vào mép sắc của chày, cối, khe hở giữa chày và cối.
2.2. KHE HỞ GIỮA CHÀY VÀ CỐI
Khe hở giữa chày và cối là hiệu số giữa kích thƣớc làm việc của cối và chày. Trị
số khe hở khi cắt có ảnh hƣởng đến chất lƣợng mặt cắt, độ chính xác vật cắt, lực cắt và
độ bền của chày, cối.

6


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

- Nếu khe hở hợp lý ( chọn đúng trị số ) thì các vết nứt xuất hiện từ mép chày và

U
D

Khi khe hở quá nhỏ
Khi khe hở quá lớn

2.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP CẮT THÉP
Để thực hiện công việc cắt vật liệu, trong thực tế có nhiều phƣơng pháp, công nghệ
khác nhau nhƣ: Phƣơng pháp cắt thủ công, cắt bằng ngọn lửa hàn khí, cắt bằng chùm
tia laser, plasma hay các phƣơng pháp dập tấm (dập cắt và đột lổ), cắt bằng máy cắt
thép tấm,... Tùy theo hình dạng, kích thƣớc vật liệu cũng nhƣ qui mô sản suất mà ta có
thể áp dụng phƣơng pháp cắt khác nhau cho hợp lý.
2.3.1. Phƣơng pháp cắt thủ công
Cắt thép bằng các phƣơng pháp thủ công có nhiều cách, chẳng hạn nhƣ phƣơng
pháp chặt bằng ve, tốn nhiều thời gian, các vết cắt không đƣợc thẳng và sản phẩm tạo
ra không đảm bảo yêu cầu về độ chính xác. Phƣơng pháp này chỉ áp dụng cho những
phân xƣởng thủ công, cắt các thép tấm có chiều dày bé và tiết diện nhỏ.
Máy cắt thép thủ công: gồm hai lƣỡi cắt và một cơ cấu cánh tay đòn và đòn bẩy để
tạo lực cho lƣỡi cắt. Máy này cũng chỉ áp dụng cắt những tấm thép có chiều dày và
diện tích bé, chủ yếu dùng trong các xƣởng sản xuất vừa và nhỏ.

7


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

2.3.2. Phƣơng pháp cắt bằng áp lực lƣỡi cắt
Thực chất của quá trình cắt kim loại bằng áp lực lƣỡi 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

c

+ Giai đoạn 2: Lực cắt tăng lên bắt đầu có sự dịch chuyển tƣơng đối giữa phần này
với phần kia của tấm (hình 3.5b). Ở giai đoạn này tạo ra bề mặt nhẵn sáng bóng và

U
D

đƣợc san phẳng bởi lực ma sát F hƣớng dọc theo bề mặt bên của lƣỡi dao. những
đƣờng trƣợt này tạo ra đƣờng 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. Theo kinh
nghiệm giai đoạn này dao cắt ăn sâu h2 = 20 đến 80% chiều dày h của phôi tùy thuộc
vào cơ tính của vật liệu và chiều dày của tấm, vật liệu càng dẽo thì h càng lớn.
+ Giai đoạn 3: Dao tiếp tục đi xuống, mƣc độ biến dạng tăng lên và khi đó tính
dẽo của kim loại bị mất bắt đầu giai đoạn 3. Các vết nứt xuất hiện, phát triển va phá
hủy kim loại cho đến khi kết thuc quá trình tách vật liệu (hình 3.4c). Sự phá hủy kim
loại xẩy ra trƣớc mép làm việc của lƣỡi dao trong tấm, vì thế các vết nứt đƣợc gọi là
các vết nứt phá vở trƣớc.
Tùy thuộc vào khe hở giửa các lƣỡi cắt Z và độ lún sâu của lƣỡi dao vào chiều dày
tấm h tại thời điểm bắt đầu phá hủy, các vết nứt vở xuất phát từ các mép làm việc của
lƣỡi dao trên và dƣới có thể song song với nhau (hình 3.6a) hoặc gặp nhau (hình 3.6b).
Khi các vết nứt ở mép làm việc của các lƣỡi cắt gặp nhau thì trị số khe hở Z là tối ƣu
vì khi đó chất lƣơng mặt cắt là tốt nhất, mặt cắt phẳng và nhẵn.

8


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực




U
D

song, máy cắt dao nghiêng, máy cắt dao đĩa,...
Phƣơng pháp cắt thép tấm bằng áp lực lƣỡi cắt có ƣu điểm : có năng suất cao, có
thể tạo lực cắt bằng các phƣơng pháp khác nhau, giá thành rẻ, dễ tiến hành cơ khí hoá
và tự động hoá, phƣơng pháp này phù hợp với ngành cơ khí nƣớc ta hiện nay.
Để hiểu thêm về phƣơng pháp này ta sẽ phân tích các loại kết cấu máy và dao để
chọn phƣơng án sử dụng cho máy cắt thép tấm dƣới áp lực lƣỡi cắt.
2.3.2.1. Máy cắt dao thẳng song song
2.3.2.1.1. Công dụng và các thông số cơ bản
+ Công dụng: Máy cắt dao thẳng song song dùng để cắt các loại phôi và sản phẩm
có tiết diện vuông, chữ nhật, tròn... máy thƣờng đặt sau máy cán phôi, cán phá, cán
hình cỡ lớn có tiết diện sản phẩm là đơn giản. Máy có nhiệm vụ cắt bỏ phần đầu, phần
đuôi vật cán và dùng để cắt phân đoạn vật cán theo kích thƣớc qui định. Khi làm việc
mặt phẳng chuyển động của dao không đổi.

9


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực
1
2

6

7

3

C

R
L
.
T

+ Các thông số cơ bản của máy theo trên hình 3.6:

U
D

H (mm): Chiều cao vận hành dao
L (mm): Chiều dài sản phẩm
S (mm): Chiều cao lƣỡi cắt
 (mm): Chiều dày lƣỡi cắt .

S

  2.5  3

h (mm): Chiều dày vật cắt
b (mm): Chiều rộng vật cắt
 (mm): Độ trùng dao,  = (10  20) mm
l (mm): Chiều dài lƣỡi 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°, bốn góc đều cắt đƣợc.
Vật liệu làm bàn trƣợt: Thép CT61
Vật liệu làm dao

Đây là giai đoạn mà lƣỡi dao ăn vào

Z1/2

Q

P

T

Z1/2

tăng lên (Pcặp tăng từ P0→Pmax). Để đặc
trƣng cho độ nhanh chậm của quá trình
này ngƣời ta đƣa ra thông số tỷ số chiều

C
C

sâu cắt tƣơng đối 1:

Hình 2.5 Sơ đồ giai đoạn cặp

1 =

Z1
h

R
L

P giảm dần từ Pmax → Pmin.

Hình 2.6. Sơ đồ giai đoạn cắt cắt

*. Giai đoạn đứt:
Đây là giai đoạn kim loại tự đứt. Để đặc trƣng cho độ nhanh chậm của giai đoạn
đứt, ngƣời ta đƣa ra khái niệm độ sâu đứt tƣơng đối 2 và đƣợc đặc trƣng bởi tỷ số
sau:
2 =

Z2
h

( 2.2)
11


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

Trong đó:
Z2: là chiều sâu kim loại ở cuối hành trình cắt để sang giai đoạn tự đứt.
h: là chiều dày ban đầu của vật cắt.
Qua thực tế và thí nghiệm, ngƣời ta thấy rằng lực cắt lớn nhất Pmax là ở cuối giai
đoạn cặp và đầu giai đoạn cắt và Pmax đƣợc tính theo công thức sau:
Pmax=  max .F  k1. b .F (N)

(2.3)

Trong đó:
k1 =

U
D

k2 = (1,1  1,2 ) cho cắt nóng và k2 = (1,15  1,25 ) cho cắt nguội.
k3: Hệ số xét đến ảnh hƣởng về khe hở của hai lƣỡi dao.
k3 = (1,15  1,25 ) cho cắt nóng và k3 = (1,2  1,3 ) cho cắt nguội.
Trị số  1 ,  2 tra trong bảng quan hệ giữa vật liệu cắt với  1 ,  2 (Bảng 8.1 [8]).
Khi dao ăn vào kim loại thì phôi có chiều hƣớng dịch xuống hƣớng, khi ấy từ các
cạnh của dao sinh ra một lực trƣợt T, lực trƣợt T do dao dịch xuống dƣới sinh ra một
momen có trị số Mt = P.a (Hình 3.8 ).
Lực T và P có hƣớng ngƣợc chiều nhau và có tƣơng quan độ lớn:
T = ( 0,15  0,25 ) P (N)
Để giảm lực trƣợt T và cắt sản phẩm cho chính xác, ngƣời ta dùng lực kẹp Q để
giữ vật cắt. Khi ấy :
T = ( 0,1  0,15) P (N)
Q = ( 0,03  0,05)P (N)
2.3.2.2. Máy cắt bằng lƣỡi dao đĩa
Quá trình cắt kim loại tấm dày trên máy cắt dao đĩa đƣợc thực hiện bằng những
đĩa dao quay tròn, đĩa dao trên và đĩa dao dƣới đƣợc quay ngƣợc chiều nhau cùng một
tốc độ góc (  ), vật liệu cắt đƣợc chuyển dịch nhờ lực ma sát giữa kim loại và dao đĩa.
12


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

Vị trí và kích thƣớc đĩa dao đƣợc xác định phụ thuộc vào chiều dày vật liệu cắt. Công
việc cắt đƣợc 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 nhƣng có nhƣợc điểm là
dao thƣờng bị uốn cong và thƣờng phải uốn lại. Để khắc phục hiện tƣợng này ngƣời ta
thƣờng đặt lệch trục đĩa dao trên so với dao dƣới một đoạn e không lớn lắm.

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

2.3.2.2.2. 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 (mm): là chiều dày đĩa cắt, H =(0,06  0,12 )D.
+ D (mm) : Đƣờng 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
13


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

Vật liệu làm dao là các loại thép hợp kim: 5CrWSi, 9CrSi, 6CrNiMo, 55CrNiW.
Dao có độ cứng HRC =60  64, góc cắt của dao là 90 0 .
2.3.2.2.3. Xác định khoảng cách tâm trục A của hai dao đĩa, góc nghiêng  và
đường kính D của dao
- Xác định khoảng cách tâm A (mm):
Từ thực nghiệm và tính toán ngƣời ta đã tính đƣợc :
A = 2Rcos

h
 h (mm)
R

(2.6)

C

D  2R 

U
D

h
2
 2 (h  )
1  cos 0  0

 0 : Góc ăn giữa kim loại và đĩa, thƣờng:

D có thể lấy theo kinh nghiệm,

(mm)

(2.8)

 0 =(8o  12o).

D=(50  100)h (mm).

2.3.2.3. Máy cắt kiểu chấn động
Dùng cắt tấm có dạng đƣờng thẳng hoặc đƣờng cong bất kỳ theo dấu. Loại này có
hai lƣỡi dao tạo thành một góc  = (21  300) số lần lƣỡi cắt lên xuống: 8501300 lần
/phút.
2.3.2.4. Máy cắt thép tấm dao nghiêng
Để giảm lực trong quá trình cắt của máy cắt dao song song, ngƣời ta dùng máy cắt
thép tấm lƣởi dao đƣợc đặt nghiêng một góc . Khác với máy cắt dao song song, máy
này có lƣởi cắt chỉ một phần xác định có trị số phụ thuộc vào góc nghiêng không đổi.



Z



3

1

b

1
Hình 2.8. Nguyên lý cắt thép tấm dao nghiêng
1. Dao dưới.
2. Phôi.

3.Dao trên.
4. Rảnh trượt.

Loại máy này lƣỡi dao dƣới nằm ngang, lƣỡi dao trên nghiêng một góc  = 2  6o,

C
C

lực cắt không lớn lắm, cắt đƣợc các tấm dày, cắt đƣợc các đƣờng cong, đƣờng 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 đƣợc những tấm thép
dày hơn 60 mm.




dày cắt và góc nghiêng  của dao.
Hình 2.9. Hình dạng lưỡi cắt

Lực cắt:

Pmax  k1 .k 2 .k3 . b

3/ 2   2
. 2 .h 2 N 
2tg

(2.9)

 2 : độ sâu tƣơng đối của vật cắt:

Bảng 8.1 [8].

k1: Hệ số phụ thuộc độ cứng vật liệu:

k1= 0,70,75=  max /  b .

k2 : Hệ số xét đến ảnh hƣởng của độ mòn dao: k2 = 1,2  1,3
k3: Hệ số xét đến ảnh hƣởng về khe hở của hai lƣỡi dao.
k3 = (1,15  1,25 ) cho cắt nóng và k3 = (1,2  1,3 ) cho cắt nguội.
h và  b là chiều day và giới hạn bền của vật cắt.
15


T

2
1

U
D

h

Hình 2.10. Sơ đồ cắt kim loại bằng khí

Khi bắt đầu cắt, kim loại ở mép cắt đƣợc 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 đƣợc 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 nóng
nhanh và tiếp tục bị đốt cháy tạo thành rãnh cắt .
Để cắt bằng khí, kim loại cắt phải thoả mãn một số yêu cầu sau :
+ 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.
16


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

R
L
.
T

U
D

1

2

3

1. Nguồn lazer.
2. Chùm tia lazer
3. Gương dẫn hướng.
4. Thấu kính hội tụ.

4

h

d

Hình 2.11. Sơ đồ cắt kim loại bằng chùm tia laser
17


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực



Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

Hình 2.13. Sơ đồ cắt bằng plasma trong thực tế.

C
C

2.3.4. Kết luận
Ở trên là một số công nghệ (phƣơng án) cắt thép tấm đƣợc sử dung hiện nay.

R
L
.
T

Thông qua ƣu, khuyết điểm đánh giá các phƣơng án ta có nhận xét nhƣ sau:
- Phƣơng pháp cắt bằng cặp dao song song thì mép cắt đẹp, thời gian mỗi nhát cắt

U
D

nhanh nhƣng lực cắt quá lớn, hơn nữa để cắt thép tấm có chiều dày hmax = 20mm, lúc
này lực cắt sẽ rất lớn nên yêu cầu về độ bền của dao cũng nhƣ thân máy cao, rung
động mạnh, vì vậy ta không sử dụng phƣơng pháp này để thiết kế.
- Phƣơng pháp cắt bằng cặp dao đĩa, phƣơng pháp này tuy lực cắt nhỏ nhƣng tốc
độ cắt chậm hơn, năng suất thấp khi cắt thép tấm có chiều dày lớn, do đó phƣơng pháp
này không hiệu quả.
- Phƣơng pháp cắt bằng dao có lƣỡi nghiêng: Phƣơng pháp này tuy mép cắt không

3.1.1. Sơ đồ nguyên lý toàn máy

C
C

R
L
.
T

U
D
4

vd
5

3

1

h

F

vp

7

8

3.1.2. Nguyên lý hoạt động toàn máy
Phôi thép tấm (1) đƣợc bộ phận cấp phôi (gồm lô cán (9) chuyển động quay với
tốc độ n1 và các con lăn đở (2)) đƣa vào với tốc độ VP, cho đến khi đầu kia chạm vào
cử chặn (3) hoặc đã đƣợc lập trình sẵn với độ dài L của sản phẩm đã đƣợc định trƣớc.
Lúc này theo chƣơng trình đã định sẵn, bộ phận cấp phôi (2) ngừng chuyển động, bộ
phận kẹp phôi (4) hoạt động kẹp chặt phôi (1) với lực kẹp F. Sau khi phôi đã đƣợc kẹp
chặt thì đầu dao trên (5) chuyển động đi xuống với vận tốc Vd phối hợp với đầu dao
dƣới (6) đứng yên thực hiện quá trình cắt. Sau khi thực hiện xong quá trình cắt, đầu
dao trên (5) đi lên, tiếp đó là bộ phận kẹp phôi (4) nhả phôi và lúc này bộ phận cấp
phôi (2) lại tiếp tục hoạt động đẩy phôi vào, thực hiện lại chu trình. Sản phẩm (7) sau
khi cắt đƣợc bộ phận đỡ sản phẩm (8) ( là một hệ thống băng tải quay với tốc độ n2)
đƣa đi với tốc độ VSP. Những sản phẩm này sẽ đƣợc công nhân sắp xếp, đóng gói hoặc
đƣợc đƣa qua khâu tiếp theo của dây chuyền sản xuất. Tất cả mọi hoạt động đều đƣợc
thực hiện một cách tự động theo chƣơng trình đã đƣợc viết sẵn.

C
C

3.2. PHÂN TÍCH CHỌN PHƢƠNG ÁN, SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MÁY
3.2.1. Một số phƣơng án khả thi, ƣu và nhƣợc điểm
Chuyển động tịnh tiến của dao trên có thể nhờ vào chuyển động của các cơ cấu
sau:

R
L
.
T

U
D


Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu hình sin

R
L
.
T

Khi tay quay quay tròn làm cho con trƣợt tịnh tiến lên xuống trong ống, làm cho
cần C tịnh tiến qua lại. Cơ cấu này có hành trình chuyển động tịnh tiến lớn nhƣng kết
cấu cồng kềnh, đòi hỏi không gian làm việc của cơ cấu lớn, tạo lực không lớn, cơ cấu

U
D

kém vững do đó hiệu suất của nó kém.

3.2.1.3. 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
đƣợc dùng phổ biến, đặc biệt đối với các máy cắt kim loại nhƣ máy tổ hợp, máy điều
khiển theo chƣơng trình, máy gia công kim loại bằng áp lực nhƣ máy dập, máy ép,
máy cắt thép tấm ...
Âæåìng dáöu vaìo
Âæåìng dáöu ra

Van phán phäúi.

Dao
Vd



chuyển động êm nhẹ cho các cơ cấu dầu ép khó khăn.
+ Trong quá trình biến đổi năng lƣợng, năng lƣợng đàn hồi của dầu hoàn toàn biến
thành nhiệt năng, thông qua dầu và các thiết bị truyền về bể mà không thực hiện

U
D

một công có ích nào cả. Hơn nữa sự cản nhiệt này còn làm cho độ nhớt của dầu bị
thay đổi, làm tăng khả bị rò dầu, chắn dầu khó khăn ...
+ Giá thành lắp đặt hệ thống thuỷ lực khá đắt tiền, phức tạp đòi hỏi phải chế tạo
chính xác.
3.2.1.4. Kết luận
Qua ba phƣơng pháp tạo chuyển động tịnh tiến để tạo lực cắt cho dao ta thấy
phƣơng pháp nào cũng có những ƣu điểm riêng. Tuy nhiên xét về tính năng kỹ thuật,
công nghệ, khả năng tự động và làm giảm nhẹ công việc của công nhân thì cơ cấu tịnh
tiến bằng hệ thống thuỷ lực dầu ép phù hợp nhất khi cắt các loại thép cacbon, thép
thƣờng với kích thƣớc phôi lớn.

23


Đề tài: Thiết kế máy cắt thép tấm bằng thủy lực

3.2.2. Sơ đồ nguyên lý máy và nguyên tắc làm việc
3.2.2.1. Sơ đồ nguyên lý máy
8

7


13

R
L
.
T

Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý hệ thống thủy lực bộ phận cắt bộ phận cắt
1.Lọc thô; 2.Van an toàn; 3.Bơm dầu; 4.Van tiết lưu; 5.Van phân phối;
6.Đường ống; 7.Buồng trên xi lanh; 8.Pit tong; 9.Ắc quy dầu;
10.Đồng hồ đo áp suất; 11.Van một chiều; 12.Bộ lọc tinh; 13.Động cơ; 14. Bể dầu.

U
D

3.2.2.2. Nguyên lý làm việc
Khi động cơ bơm quay, bơm hút dầu từ bể qua bộ lọc (1), qua các thiết bị nhƣ bộ
lọc (12), van an toàn (2), bộ ắc quy dầu (9) đến van tiết lƣu (4), nhờ van này ta hiệu
chỉnh đƣợc lƣu lƣợng qua nó để vào xilanh, do đó làm thay đổi đƣợc vận tốc của
piston theo yêu cầu. Sau khi dầu qua van tiết lƣu thì qua van phân phối (5) để vào
buồng trên hoặc buồng dƣới của xilanh để thực hiện chuyển động đi xuống cắt thép
hoặc chuyển động chạy không quay về.
3.2.3. Xác định các thông số máy
3.2.3.1 Xác định chiều dài lƣỡi dao, hành trình vận hành
a. Tính sơ bộ chiều dài lƣỡi dao
Theo kinh nghiệm chiều dài của lƣỡi dao L:
L = b + ( 50  150 ) (mm)
Trong đó: b - chiều rộng lớn nhất của tấm thép đem cắt: bmax= 3000(mm).
Do đó:
L = 3000 + 80 = 3080 (mm)