Đồ án tính toán thiết kế máy cắt ống không phoi

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

1


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

2


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản đồ án này không sao chép từ bất kỳ loại tài liệu đang sử
dụng và các công trình đã được công bố (ngoại trừ bảng biểu, số liệu tham khảo, và
những kiến thức cơ bản trong tài liệu được học tập, nghiên cứu được phép sử dụng).
Nhứng kết quả được lưu giữ, giới thiệu trong bản đồ án là hoàn toàn trung thực. Tôi
xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những lời cam đoan của mình.
Hưng yên, tháng 11năm 2017
Sinh viên thực hiện:

Phạm Đình Đông
Lê Đại Nghĩa

MỤC LỤC
Chương 1: Tổng quan về máy cắt ống ………………………………………...…..12
3


1.1 Tổng quan về các thiết bị cắt ông………………………………………………..12
1.1.1. Các phương pháp cắt…………………………………………………………..12
a - Phương pháp cắt đá……………………………………………….………..12
b- Cưa lọng……………………………………………………………………15

c- Cắt ống bằng khí……………………………………………………………16
1.1.2. Phân loại máy cắt ống ........................................................................................17
a - thiết bị cắt ống bằng tay REMS RAS St……………………………………..17
b- Máy cắt, máy cưa kim loại JEPSON…………………………………………18
c- Máy cắt ống dạng vòng Exac 170……………………………………………
19
1.3. Tính cấp thiết của đề tài…………………………………………………………..19
1.4. Ý nghĩa của đề tài………………………………………………………………...20
Chương 2: Thiết kế máy cắt ống không phoi………………………………………21
2.1. Chọn phương án thiết kế máy cắt ống không phoi…………………………….…21
2.2. Tính toán chọn động cơ, hộp giảm tốc……………………………………….…..24
2.2.1. Xác định số vòng quay của động cơ……………………………………..….….24
2.2.2 : Xác định công suất của động cơ………………………………………..…...…26
2.3. Tính toán chọn hệ thống thủy lực…………………………………………..…….28
2.4. Chọn ổ lăn, gối đỡ………………………………………………………………..29
2.4.1. Chọn ổ lăn………………………………………………………………………29
2.4.2.Vỏ ổ lăn (bearing house)
………………………………………………………..31
2.5. Chọn vật liệu chế tạo dao cắt……………………………………………………..32
Chương 3: Tính toán chế độ hàn, lập quy trình chế tạo kết cấu, kiểm tra bền cho
thiết bị………………………………………………………………………………...33
3.1. Chọn phương pháp, vật liệu và thiết bị hàn sử dụng trong chế tạo máy cắt……...33
3.1.1. Chọn phương pháp hàn…………………………………………………………33
3.1.2. Chọn vật liệu hàn và thiết bị hàn……………………………………………….33
1. chọn que hàn………………………………………………………………….33
2. chọn thiết bị hàn………………………………………………………………34
3.1.3. Các thiết bị, dụng cụ chế tạo chi tiết…………………………………………...37
3.2. Quy trình chế tạo chi tiết ………………………………………………………...39
4

3.3. Chọn liên kết hàn, tính toán chế độ hàn………………………………………….59
3.3.1. Chọn liên kết hàn…………………………………………………………...…..59
3.3.2. Tính toán chế độ hàn…………………………………………………………...63
3.4. Quy trình lắp ghép……………………………………………………………..…77
3.5. Kiểm tra bền cho khung máy cắt bằng phần mềm mô phỏng……………………89
3.6. Kiểm tra và hoàn thiện sản phẩm……………………………………………...94
Chương 4 :Kết luận và kiến nghị…………………………………………………...95

DANH MỤC HÌNH
...............................................41
5


Hình 3.10 Hình mô tả và chi tiết thanh đặt ngang .......................................................42
Hình 3.11 : hình ảnh chi tiết đặt con lăn ......................................................................42
Hình 3.12 : hình ảnh chi tiết của con lăn ......................................................................43
Hình 3.13 : hình ảnh chi tiết của chốt con lăn ..............................................................44
Hình 3.14 : Hình ảnh chi tiết chân máy ........................................................................45
Hình 3.15 Hình mô tả và hoàn thiện chi tiết kệ để máy...............................................46
Hình 3.16 Hình mô tả và hoàn thiện chi tiết thân máy phải.........................................47
Hình 3.17 Hình mô tả và hoàn thiện chi tiết thân trái..................................................48
Hình 3.18 : Hình ảnh mô tả và hoàn thiện của thanh nối thân máy 1…………...……49
Hình 3.19 : Hình ảnh mô tả và hoàn thiện của thanh nối thân máy 2………………...49
Hình 3.20 : Hình ảnh mô tả chi tiết con lăn…………………………………………..50
Hình 3.21: Hình ảnh mô tả chi tiết chốt con lăn………………………………………51
Hình 3.22: Hình ảnh mô tả chi tiết chốt nối thân máy……………………………..…51
Hình 3.22: Hình ảnh mô tả chi tiết chốt nối thân máy………………………………..52
Hình 3.24: Hình ảnh mô tả chi tiết pittong…………………………………………...53
Hình 3.25: Hình ảnh mô tả chi tiết lưỡi cắt ống………………………………….…..54

Hình 3.26: Hình ảnh mô tả chi tiết tấm bảo vệ lưỡi cắt……………………………....54
Hình 3.27: Hình ảnh mô tả chi tiết ốc vít…………………………………………….55
Hình 3.28: Hình ảnh mô tả chi tiết ốc lục giác………………………………………..56
Hình 3.29: Hình ảnh mô tả chi tiết nút lục giác…………………………………..…..57
Hình 3.30: Hình ảnh mô tả chi tiết mắc lò xo ……………………………………..…58
Hình 3.31: Hình ảnh mô tả chi tiết đế chân máy…………………………………...…59
Hình 3.32: Hình minh họa sản phẩm máy cắt ống không phoi……………………….60
Hình 3.33: Hình minh họa sản phẩm máy cắt ống không phoi…………………....….62
Hình 3.34 Liên kết hàn góc giữa các chi tiết tấm lót và chân máy………………..…64
Hình 3.35: Liên kết hàn góc giữa các chi tiết chân máy và kệ để thân máy……….…66
Hình 3.36: Liên kết hàn góc giữa các chi tiết kệ để thân máy và thân máy……….….68
Hình 3.37: Liên kết hàn góc giữa các chi tiết thanh nối thân máy trên…………...…..70
Hình 3.38: Liên kết hàn góc giữa các chi tiết thân máy và tấm nối thân máy dưới…..72
Hình 3.39: Liên kết hàn góc giữa các chi tiết chân ống với tấm mặt…………….…...74
Hình 3.40: Liên kết hàn góc giữa các chi tiết tấm mặt với thanh đặt ngang…..…..….76
Hình 3.41: Hình minh họa sản phẩm máy cắt ống…………………………………....78
6


Hình 3.42: Hình minh họa sản phẩm máy cắt ống……………………………………78
Hình 3.43: Hình vẽ mô tả cụm khung máy...................................................................79
Hình 3.44: Hình vẽ mô tả cụm giá đỡ ống lăn..............................................................79
Hình 3.45 nguyên công 1……………………………………………………………..80
Hình 3.46: nguyên công 2…………………………………………………………….80
Hình 3.47: nguyên công 3…………………………………………………………….81
Hình 3.48: nguyên công 4……………………………………………………….……81
Hình 3.49: nguyên công 5…………………………………………………………….82
Hình 3.50: Lắp đặt bộ động cơ vào cần đẩy……………………………………..……82
Hình 3.51: Lắp ghép lưỡi cắt……………………………………………………….…83
Hình 3.52: Lắp cụm thân máy với động cơ…………………………………….……..83

Hình 3.53: Lắp lò xo……………………………………………………………….….84
Hình 3.54: Hoàn thiện máy cắt ống không phoi…………………………………...….84
Hình 3.55: Lắp chân ống với tấm mặt…………………………………….…………..85
Hình 3.56: Hàn thanh ngang với phần mặt của giá đỡ………………………….….…85
Hình 3.57: Lắp ghép 2 gối đỡ lên thanh ngang………………………………...….….86
Hình 3.58: Hoàn thiện giá đỡ ống………………………………………………….…86
Hình 3.59 : mô tả lực được đặt vào máy…………………………………………...…89
Hình 3.60 : kiểm tra ứng suất…………………………………………………………89
Hình 3.61 : Kiểm tra chuyển vị……………………………………………………….90
Hình 3.62 : kiểm tra hệ số an toàn…………………………………………………….90
Hình 3.63 : Biến dạng tuyệt đối theo phương Y……………………………………...91
Hình 3.64 : kiểm tra ứng suất khi cắt ống…………………………………………….92
Hình 3.65 : kiểm tra chuyển vị khi cắt ống…………………………………………...93
Hình 3.66 : kiểm tra hệ số an toàn khi cắt ống………………………………………..93

7


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của thiết bị cắt REMS RAS Rt…………………...……..18
Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật của máy cắt JEPSON…………………………………...18
Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật của máy cắt exac170……………………………………19

LỜI CẢM ƠN
Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới các Thầy Cô giáo trường
Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên đã chỉ dạy em tận tình trong những năm học qua.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô trong khoa Cơ Khí ngành Công
nghệ hàn trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên, các thầy cô đã tận tình, giúp đỡ,
tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em trong suốt quá trình học tập và làm đề tài tốt
nghiệp.

Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS.Bùi Khắc Khánh trường Đại
học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên, đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em trong
suốt thời gian làm đề tài tốt nghiệp.
Em cũng xin chân thành cảm ơn Thầy cô giáo bộ môn đã bỏ thời gian quý báu
của mình để đọc, nhận xét, duyệt đồ án của em.
Hưng Yên tháng 11 năm 2017
Sinh viên thực hiện:

8


Đào Xuân Thắng
Vũ Hồng Cường

9


LỜI NÓI ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay, đất nước đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa,
hiện đại hóa nền kinh tế. Vai trò của ngành cơ khí ngày càng trở nên quan trọng hơn
đối với sự phát triển của nền kính tế đất nước, có thể nói đây là ngành then chốt của
một nền công nghiệp hiện đại.
Trong suốt những năm học tập tại trường, em đã được truyền đạt những kiến
thức cơ bản, làm cơ sở, hành trang cho công việc sau này. Để tổng kết những gì đã
được học trong suốt những năm vừa qua, được sự phân công của khoa và bộ môn, em
đã nhận đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế, chế tạo máy cắt ống không phoi ” dưới
sự hướng dẫn của thầy giáo ThS .Bùi Khắc Khánh
-

Lý do chọn đề tài:

Tác dụng to lớn của công nghiệp hóa , hiện đại hóa là tạo điều kiện to lớn thay đổi về
chất nền sản xuất xã hội, tăng năng suất lao động bằng việc áp dụng khoa học kỹ thuật
vào sản xuất công nghiệp.Trong quá trình hiện đại hóa đất nước là cơ hội bằng vàng
cho sự phát triển mạnh mẽ của nhiều ngành nghề tiêu biểu là nghề cơ khí, xây dựng.
Sự tương quan giữa hai nghề là cơ sở ra đời của nhiều máy móc phục vụ cho nền sản
xuất công nghiệp.
Do nên công nghiệp trong nước cần sử dụng rất nhiều đến máy cắt ống, mà những máy
cắt ống thông thường thì sau khi cắt để lại quá nhiều ba via, hao hụt nguyên liệu. Cho
lên máy cắt ống không phoi là một sản phẩm có thể khắc phục được những nhược
điểm nêu trên. Sự đa dạng của loại máy này trên thực tế khẳng định tầm quan trọng và
ưu điểm của máy.Ngoài khả năng đáp ứng được công suất làm việc với hiệu suất
cao.thời gian làm việc ổn định, thiết bị vừa và nhỏ. Máy còn có một ưu điểm nổi bật là
tính cơ động của máy. Khi cần cắt ống có vừa đủ có thể sử dụng để cắt với đặc điểm
không có phoi nên không cần phải mài chi tiết.
Em nhận thấy đề tài này nó mang tính thực tế rất cao không chỉ những được ứng dụng
rộng rãi vì giá thành hợp lý mà nó còn giúp sinh viên thiết kế sản phẩm có thể tổng
hợp lại được những kiến thức trong quá trình chế tạo sản phẩm nó cũng là nền tảng và
kinh nghiệm vững chắc để sau này chúng em ra trường đi xin việc.

10


-

Mục tiêu của đề tài:

Đề tài này mang tính thực tiễn và ứng dụng cao vì vậy yêu cầu đặt ra cho sinh viên
sau khi nghiên cứu đề tài là phải nắm bắt được đối tượng nghiên cứu và đưa ra được
nội dung cần phải thực hiện từ đó đi tiến hành nghiên cứu cụ thể từng mảng của đề tài.

Sau quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài em nhận thấy mục tiêu cần đạt được
như sau:
Tìm hiểu tính khả dụng của đề tài và sự phát triển của nó trong tương lai gần.
Đưa ra các nội dung cần nghiên cứu và hướng thực hiện của từng nội dung.
Nghiên cứu thực tiễn và thông qua việc sử dụng các tài liệu để thực hiện các nội
dung của đề tài.
Nghiên cứu hướng phát triển của đề tài và nâng cao hiệu quả thực tiễn sau này.
Khi nghiên cứu đề tài này, em đã tham khảo nhiều tài liệu, sách vở cũng như trong
thực tế tại các xưởng xản suất, em nhận thấy rằng đề tài này tương đối rộng và nhiều
kiểu dạng tùy thuộc vào điều kiện từng cơ sở sản xuất hay từng công ty riêng. Tuy
nhiên, dù thiết kế có đi theo hướng nào thì khi thiết kế đề tài này cần phải đảm bảo ba
chỉ tiêu cơ bản là: Phải có tính kinh tế, đa năng và đảm bảo an toàn. Và em cũng đã cố
gắng để đề tài của mình thiết kế theo ba chỉ tiêu trên. Tuy nhiên, đây là đề tài có khối
lượng tương đối lớn, lại chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế nên chúng em gặp nhiều
khó khăn, nhất là trong việc tìm kiếm tài liệu hướng dẫn. Vì vậy việc sai sót trong thiết
kế tính toán là không thể tránh khỏi. Em mong thầy và các bạn góp ý và bổ sung cho
em, để em có thể hoàn thành tốt hơn trong công việc sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hưng Yên, tháng 11 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Đào Xuân Thắng
Vũ Hồng Cường

11


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về các thiết bị cắt ống
1.1.1 Các phương pháp cắt

a-phương pháp cắt đá

Hình 1.1 : Phương pháp cắt đá
Cưa là một trong những phương pháp linh hoạt và được chấp nhận rộng rãi nhất
để cắt ống. Cưa phù hợp cho sản xuất nhỏ.
Một cưa nguội thường cắt một ống tại một thời điểm, tuy nhiên, nó có thể cắt
một bó ống có đường kính nhỏ cùng một lúc.
Vấn đề quan trọng nhất trong ứng dụng cưa là dùng đúng lưỡi cưa cho ống
được cắt. Trong tất cả các ứng dụng cưa, số răng cần thiết trên lưỡi dao được xác định
dựa trên số lượng răng tiếp xúc tối đa với các ống trên vòng cung cắt. Số răng quá ít
tiếp xúc với ống làm giới hạn tốc độ sản xuất và gây rung động. Số răng quá nhiều tiếp
xúc với ống làm cho phoi cắt bị kẹt vào răng, có thể gây ra hiện tượng vỡ răng, lưỡi dao.
Hai loại máy cưa thường được sử dụng là cưa nguội và cưa lọng.
Về nguyên tắc, cưa nguội cũng giống như tiện và phay. Kim loại được loại bỏ
bằng cách cắt với răng càodương. Thiết kế của lưỡi cưa cho cưa nguội thường là dạng
răng thường, nhưng những răng khác cũng được sử dụng. Trên các ống thành dày, cần
vát mép để loại bỏ phoi. Vùng cắt được làm mát bằng cách bôi trơn với nhũ tương dầu
hòa tan hoặc dầu tổng hợp trực tiếp vào khu vực cắt. Hệ thống chảy tran có thể được
12


sử dụng để cung cấp một lượng lớn nước làm mát, cần thiết cho các ứng dụng thành
ống dày.
Quá trình cưa nguội đã được dùng cho nhiều loại máy, với các mức độ năng suất khác
nhau. Một đầu cưa đơn cắt một ống trong 1 lần gia công, nhưng nó có thể cắt một bó
ống có đường kính nhỏ cùng một lúc.
Ưu điểm của cưa nguội:
- Loại cưa 1 đầu có chi phí tương đối rẻ.
- Cưa nhiều đầu có năng suất cao.
- Có thể cưa ống hình vuông, hình chữ nhật, cũng như hình tròn

- Có khả năng cưa cả ống mỏng và dày
- Cưa vật liệu từ thép mềm đến thép không gỉ.
- Đặc biệt cưa một đầu có thể cắt góc và cắt xiên
- Các đầu ống khi cưa có chất lượng hoàn thiện tốt nếu lưỡi cưa sắc –giảm thiểu ba vớ
và biến dạng - Có thể cưa một bó ống có đường kính nhỏ cùng một lúc.
- Một số cưa có thể cưa 2 ống đường kính ngoài 1,25-in tại một thời điểm.
Nhược điểm của cưa nguội:
- Do toàn bộ vật liệu ở vết cưa bị phay thành mạt phoi nên có thể gây ra trầy xước hay
các vấn đề khác trong quá trình đóng gói hoặc các hoạt động tiếp theo.
- Có thể cần làm sạch ống
- Trên cưa nhiều đầu dung sai về độ dài có thể khó duy trì.
- Trên cưa nhiều đầu, thời gian chuyển đổi độ dài phần ống cưa và thay lưỡi dao có thể
lâu, tùy thuộc vào số lượng của cưa đầu sử dụng.
- Cần thường xuyên mài lưỡi khi cắt các vật liệu nhất định do đó có thể làm giảm năng
suất sản xuất. - Khi lưỡi cưa bị mòn, có thể gây ra ba vớ trên đầu ống được cưa
- Ống rất mỏng có thể bị méo

13


b- Cưa lọng

Hình 1.2 : Cưa lọng
Cưa lọng phù hợp để cắt 1 bó ống thành các đoạn ống ngắn hơn. Nó có thể cắt
một bó lớn, lên đến 40 x 40 in các ống dày vuông và chữ nhật. Không có phương pháp
nào tốt hơn để làm điều này một cách hiệu quả hơn. Tuy nhiên, các ống có xu hướng
xê dịch trong quá trình cắt bó, gây ra đầu cắt không vuông góc. Ống tròn có thể quay
trong chu kỳ cắt, do đó, có thể là cần thiết để hàn bấm các đầu ống để ngăn chặn các
ống chuyển dịch và quay. Điều này có thể tốn thời gian và lãng phí.
Cưa lọng ít hữu dụng trong việc cắt một ống duy nhất, mặc dù một số cưa lọng

đầu đơn có thể cắt xiên 1 ống. Máy này thích hợp nhất để cắt đường kính ngoài lớn
hơn 5” và thành ống dày.
Ưu điểm của cưa lọng:
- Cắt một bó nhiều ống.
- Cắt góc và cắt xiên trên các đầu cưa đặc biệt
Nhược điểm của cưa lọng:
- Việc hàn bấm 1 đầu của bó ống có thể cần để ngăn chặn các ống chuyển dịch và
quay.

c- Cắt ống bằng khí
14


Hình 1.3 : phương pháp cắt khí
Một trong những phương pháp cắt kim loại đó là sử dụng phương pháp cắt bằng
khí, cắt ống cũng có thể sử dụng được phương pháp cắt khí
Cắt oxy gas:
Khi bắt đầu cắt, kim loại ở mép cắt được nung nóng đến nhiệt độ cháy nhờ
nhiệt của ngọn lửa nung, sau đó cho dòng ôxy thổi qua, kim loại bị ôxy hóa mãnh liệt
(bị đốt cháy tạo thành oxit. Sản phẩm cháy bị nung chảy và bị dòng oxit 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.
*Điều kiện để cắt được bằng khí:
Nhiệt độ chảy của kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại đó.
Nhiệt độ nóng chảy của oxit kim loại phải thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của kim
loại đó.
Nhiệt tỏa ra khi kim loại cháy phải đủ lớn để đảm bảo sự cắt được liên tục. Oxit
kim loại nóng chảy phải có độ nóng chảy loãng tốt.
Độ dẫn nhiệt của kim loại không quá cao.
Do các yêu cầu trên nên cắt oxy-gas thường được sử dụng với thép hợp thấp và

trung bình, thép rèn. Các thép cacbon cao hoặc hợp kim khác thường không sử dụng
phương pháp này.
*Đặc điểm cắt bằng khí cháy:
+Ưu điểm:
15


- Thiết bị đơn giản,dễ vận hành
- Có thể cắt được kim loại có chiều dày lớn
Năng suất khá cao
+Nhược điểm:
- Chỉ có thể cắt được kim loại thỏa mãn điều kiện cắt
- Vùng ảnh hưởng nhiệt lớn nên sau khi cắt chi tiết dễ bị cong vênh,biến dạng,đặc biệt
khi cắt các tấm dài
*Phạm vi ứng dụng:
- Được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp đóng tàu ,chế tạo toa xe ,xây dựng
Cắt thép tấm ,phôi tròn và các dạng phôi khác
- Ngày này được tự động hóa ,từ máy cắt tự động kiểu con rùa đến máy cắt điều khiển
số hay máy cắt gián CNC với nhiều mỏ cắt cùng một lúc,mang lại năng suất và hiệu
quả cao.
1.2. Phân loại và ứng dụng máy cắt ống
+ Phân loại : Máy cắt ống có 2 loại cầm tay và cắt bằng máy, cắt có phoi và cắt
không phoi, dưới đây là một số loại máy cắt ống thông dụng.
- Thiết bị cắt ống bằng tay REMS RAS St

Hình 1.4: thiết bị cắt ống bằng tay REMS RAS Rt
Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của thiết bị cắt REMS RAS Rt.
Hãng sản xuất

REMS

16


Độ dầy thành ống(mm)

8

Đường kính cắt(mm)

Φ10 - Φ115

Xuất xứ

Đức

- Máy cắt, máy cưa kim loại JEPSON.

Hình 1.5: Máy cắt JEPSON
Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật của máy cắt JEPSON.
Hãng sản xuất

JEPSON

Tốc độ không tải(vòng/phút)

1400

Đường kính dao cắt(mm)

355

Công suất(W)

2400

Khối lượng(Kg)

25

Nhiên liệu

Điện

Xuất xứ

Đức

17


- Máy cắt ống dạng vòng Exac 170

Hình 1.6: Máy cắt ống dạng vòng Exac 170
Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật của máy cắt exac170

Hãng sản xuất

exact

Tốc độ không tải(vòng/phút)

4000

Đường kính ống(mm)

15- 170

Chiều dầy gia công (mm)

6

Công suất(kW)

1.01

Khối lượng(Kg)

5.7

Xuất xứ

Slovenia

1.3. Tính cấp thiết của đề tài

Trên thị trường hiện nay nhu cầu sử dụng máy cắt ống bằng tay hay máy cắt ống
bằng động cơ phục vụ cho nhu cầu của công nghiệp trong nước hay ngoài nước ... đều
không thể thiếu loại máy này. Có rất nhiều loại mẫu mã chủng loại, kích thước của
máy cắt ống bằng tay, máy cắt bằng động cơ. Từ các loại máy có kích thước nhỏ cầm
tay phục vụ cho dân sinh đến các loại máy lớn sử dụng động cơ phục vụ cho nhu cầu

18


làm việc tại công xưởng hay các loại máy lớn tự động phục vụ cho các nhà máy, dây
truyền sản xuất...
Máy cắt ống là một loại máy cắt dễ sử dụng, vận hành, không đòi hỏi nhiều về kĩ
thuật được phục vụ cho nhu cầu làm việc tại các nhà máy,xí nghiệp. Máy cắt ống
không phoi được chế tạo chủ yếu từ các loại thép cacbon thông thường ở các chi tiết
chân giá đỡ và thép cacbon cao như ở trục động cơ và trục truyền động.
Tuy nhiên những máy cắt đó sử dụng đạt hiệu quả tốt nhưng nó lại mang một số
nhược điểm đó là khi cắt xong để lại ba via và hao tốn vật liệu, sau khi cắt xong phải
được gia công lại. Vì thế đề tài tạo ra máy cắt ống không phoi được thực hiện để giải
quyết vấn đề nêu trên
1.4. Ý nghĩa của đề tài.
- Hoàn thành đề tài em rút ra được rất nhiều kinh nghiệm trong chế tạo máy, gia công
cơ khí
- Giúp em tổng hợp được tất cả kiến thức đã học cùng với thực tế để nghiên cứu chế
tạo ra một sản phẩm có tính ứng dụng cao.
- Tăng năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất.
- Hiện đại hóa máy móc sản xuất.

19


CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ MÁY CẮT ỐNG KHÔNG PHOI
2.1.

Chọn phương án thiết kế máy cắt ống không phoi.
- Qua quá trình tìm hiểu về các loại máy cắt . Ta thấy máy cắt ống không phoi có

rất nhiều ưu điểm khi được đưa vào để sử dụng cắt những ống có đường kính vừa đủ,
mà sau khi cắt xong không phải tốn công đi mài bavia.
Phương án truyền động hợp lý phải thoả mãn một số yêu cầu chủ yếu sau:
- Máy thiết kế có hình dạng và kết cấu hợp lý theo quan điểm công nghệ chế tạo
và lắp ráp .
- Vật liệu chế tạo chi tiết máy được chọn hợp lý, đảm bảo các yêu cầu liên quan
đến công dụng và điều kiện sử dụng máy .
- Có thể sử dụng các phương pháp công nghệ phù hợp để đơn giản hoá quá trình
chế tạo từ khâu chuẩn bị phôi đến gia công chế tạo, kiểm tra, lắp ráp và nghiệm thu
sản phẩm .
- Máy phải có khối lượng và kích thước nhỏ gọn .
- Giá thành và chi phí cho sử dụng là thấp nhất, phù hợp với điều kiện hiện có.
+ Phương án thiết kế
* Sơ đồ nguyên lý.

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy cắt
1: pittông

2 : Động cơ

3 : Hộp giảm tốc

5: Đĩa cắt

6: Cần đẩy

7 : Trục đỡ

4 : trục quay

20


* Nguyên lý hoạt động:
- Khi động cơ làm việc trục chính quay chuyển vào hộp giảm tốc làm giảm số vòng
quay của động cơ, chuyền động qua trục quay. Thông qua trục này chuyển động được
truyền đến đĩa cắt làm đĩa cắt chuyển động quay để cắt.
Để máy cắt có thể hoạt động được ta cần có lực ấn lưỡi cắt xuống để cắt thì ta cần
có pittong khí nén để đẩy cần thông qua trục đỡ để ấn lưỡi dao cắt xuống khi lưỡi
* Đặc điểm.
+ Kết cấu máy đơn giản dễ chế tạo
+ Các thành phần của máy dễ chế tạo và dễ mua trên thị trường.
+ Giá thành sản xuất vừa phải.
+ Phụ tùng thay thế dễ dàng.
* Mô hình chế tạo
Kết cấu máy chia làm 2 cụm chi tiết : cụm máy cắt và cụm giá đỡ ống

Hình 2.2 Hình minh họa sản phẩm máy cắt ống không phoi
21


- Cụm máy cắt gồm các chi tiết sau : chi tiết số 1 ( đế chân máy ), chi tiết số 2 ( chân
máy), chi tiết số 3 ( kệ để thân máy ), chi tiết số 4 ( thân máy trái ), chi tiết số 5 ( thân
máy phải ), chi tiết số 6 ( chốt con lăn ), chi tiết số 7 ( con lăn ), chi tiết số 8 ( động
cơ ), chi tiết số 9 ( tấm bảo vệ lưỡi cắt ), chi tiết 10 ( đĩa cắt ), chi tiết 11 ( ốc vít ), chi
tiết 12 ( tấm nối thân máy trên 2 ), chi tiết 13 ( chốt thân máy ), chi tiết 14 ( ốc mắc lò
xo), chi tiết 15 ( cần đẩy ), chi tiết 16 ( thanh nối thân máy 1 ), chi tiết 17 ( pittông ),
chi tiết 18 ( tấm đỡ pittong )

Hình 2.3 : Hình minh họa sản phẩm giá đỡ ống

- Cụm giá đỡ ống gồm các chi tiết: chi tiết số 1(chân giá đỡ), chi tiết 2 (tấm mặt
giá đỡ), chi tiết số 3 ( thanh đặt ngang), chi tiết số 4 (đặt con lăn), chi tiết số 5 (con lăn
nhỏ), chi tiết số 6 (chốt con lăn nhỏ).

22


2.2.

Tính toán chọn động cơ, hộp giảm tốc

2.2.1. Xác định số vòng quay của động cơ

Hình 2.4 : sơ đồ chuyển động quay của đĩa cắt và ống
Hàm mục tiêu đáp ứng yêu cầu kỹ thuật là đảm bảo năng suất cắt ống như sau:
khi ống lăn được n3 =180 vòng thì ống bị cắt đứt.
Gọi d2 là đường kính ống lớn nhất mà máy có thể cắt. Gọi M là điểm tiếp xúc giữa dao
cắt và ống.
Xét điểm M thuộc dao cắt ta có vận tốc cắt là

vM =

d2
d πn 
ω2 = 2  2 ÷
2
2  30 

(1)

Trong đó:
d2 là đường kính của dao cắt, mm
n2 là tốc độ quay của dao cắt, vòng/phút
Xét điểm M thuộc ống:
vM =

d3
d πn 
ω3 = 3  3 ÷
2
2  30 

(2)
23


d3 là đường kính của dao cắt, mm
n3 là tốc độ quay của dao cắt, vòng/phút
Từ (1) và (2) ta có:
d 2 n2 = d3n3
⇒ n2 =

d3
325
n3 =
180 = 292,5
d2
200

( vòng / phút )

Khảo sát sơ đồ truyền động từ động cơ điện đến dao cắt:
Theo khảo sát thực nghiệm các loại động cơ điện có tích hợp sẵn hộp giảm tốc (để
giảm tốc độ và tăng mô men xoắn). Hộp giảm tốc này cấu tạo như sau

Hình 2.5 : sơ đồ hộp giảm tốc
Hộp giảm tốc có 2 cấp tốc độ với 2 cặp bánh răng đồng trục
Cặp bánh răng thứ nhất là bánh răng trụ răng thẳng có Z1=21 răng, Z2=42 răng
Cặp bánh răng thứ hai là bánh răng trụ nghiêng với góc nghiêng 15 độ, có Z3=21 răng,
Z4=42 răng
Như vậy tỷ số truyền của hộp giảm tốc là
uh =

Z1 Z 3 1
=
Z2 Z4 4

Nghĩa là tốc độ bị giảm đi 4 lần khi đi qua hộp giảm tốc
Gọi n1 là số vòng quay của động cơ, ta có:
n1 = 4n2

= 4. 292,5= 1170 (vòng/ phút)
24


 Ta cần chọn động cơ có n > n1

2.2.2 : Xác định công suất của động cơ
* Phương pháp xác định lực cắt:
Tính toán lực cắt bằng công thức thực nghiệm:

Dựa vào kết quả thực nghiệm khi nghiên cứu về cắt gọt ta xây dựng công
thức tính toán lực cắt:
Phương pháp dựa vào lực cắt đơn vị và diện tích tiết diện phoi sắt:
Ta có lực cắt P là lực cắt đơn vị và diện tích phoi sắt như sau:
P=f.q [ N]
Trong đó : f là lực cắt đơn vị ,là hằng số phụ thuộc vào vật liệu gia công.
q là diện tích tiết diện phoi sắt
Theo các nhà nghiên cứu về cắt gọt thì lực cắt đơn vị p có thể biểu diễn gần
đúng với trong mối quan hệ về độ bền σb của vật liệu ( nếu là vật liệu dẻo) hoặc độ
cứng HB của vật liệu (nếu là vật liệu dòn).
Thực tế khi cắt với dao một lưỡi cắt, từ thực nghiệm ta có:
f= (2,5-4.5) σb đối với vật liệu dẻo.
q=(0.5-1.0)HB đối với vật liệu dòn.
Trong đó hệ số nhỏ dùng khi cắt với chiều dày a lớn và ngược lại.
Để thuận tiện cho việc tra cứu khi tính toán lực cắt, trong sổ tay cắt gọt
người ta thường cho các lực đơn vị duới dạng đồ thị quan hệ: p=f(atb).

25