Thiết kế máy cắt thép tấm thủy lực

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: NHU CẦU SẢN XUẤT THÉP TẤM ...........................................................6
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT – UỐN KIM LOẠI ................................ 10
2.1. GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC .................................................................. 10
2.2. QUÁ TRÌNH BIẾN DẠNG CỦA KIM LOẠI .......................................................... 10
2.2.1. Những nhân tố ảnh hưởng đến biến dạng dẻo kim loại......................................... 11
2.2.2. Trạng thái ứng suất và phương trình dẻo................................................................. 12
2.3. QÚA TRÌNH CẮT VẬT LIỆU TẤM BẰNG DAO CẮT ....................................... 14
2.3.1. Quá trình cắt đứt vật liệu ........................................................................................... 14
2.3.2. Lực cắt ......................................................................................................................... 15
2.3.3. Độ chính xác và chất lượng mặt cắt ......................................................................... 17

C
C

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY .......................... 18
3.1. MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN CẮT THÉP TẤM .............................................................. 18

R
L
T.

3.1.1. Phương án cắt bằng lực.............................................................................................. 18
3.1.2. Phương pháp cắt bằng nhiệt ...................................................................................... 24

DU

3.1.3. Phương pháp cắt bằng mài mòn ............................................................................... 26
3.1.4. Kết luận:....................................................................................................................... 26
3.2. MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN TẠO CHUYỂN ĐỘNG CẮT TRONG MÁY CẮT
LƯỠI DAO NGHIÊNG ....................................................................................................... 27
3.2.1. Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu tay quay con trượt ........................................... 27
3.2.2. Chuyển động tịnh tiến nhờ xy lanh thuỷ lực........................................................... 28
3.2.3. Kết luận........................................................................................................................ 29
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC TỒN MÁY ................................................. 30
LỰA CHỌN MỘT SỐ CƠ CẤU MÁY ............................................................................. 30
4.1 DAO CẮT........................................................................................................................ 30
4.1.1. Tính tốn sơ bộ chiều dài của lưỡi dao .................................................................... 30
4.1.2. Xác định hành trình của dao nghiêng ...................................................................... 30
4.1.3. Xác định vận tốc và thời gian cắt của đầu dao trên................................................ 31
4.2. PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ XY LANH – PISTON.................... 31
4.2.1. Phương án bố trí 1 xy lanh – piston ......................................................................... 31
4.2.2. Phương án bố trí 2 xy lanh – piston ......................................................................... 32
SVTH: Hồng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

4.2.3. Phương án bố trí 3 xy lanh – piston ......................................................................... 33
4.2.4. Kết luận........................................................................................................................ 33
4.3. BỘ PHẬN KẸP CHẶC ................................................................................................ 33

4.3.1. Kẹp phơi bằng chính trọng lực của một khối kim loại .......................................... 34
4.3.2. Kẹp chặt bằng hệ thống thuỷ lực dầu ép hoặc khí nén .......................................... 35
4.3.3. Kẹp chặt bằng hệ thống các lò xo chịu nén gắn lên lưỡi dao trên........................ 35
4.3.4. Kết luận........................................................................................................................ 37
4.4. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN HỆ THỐNG CẤP PHƠI ............................................... 37
4.4.1. Cấp phơi bằng hệ thống các xilanh - piston khí nén .............................................. 38
4.4.2. Cấp phôi dùng hệ thống băng tải .............................................................................. 39
4.4.3. Cấp phôi dùng hệ thống cặp con lăn ........................................................................ 39

C
C

4.4.4. Động học hệ thống cấp phơi...................................................................................... 40
4.5. PHÂN TÍCH CHỌN KẾT CẤU BỘ PHẬN LẤY PHÔI ........................................ 41

R
L
T.

4.5.1.Hệ thống lấy phôi bằng băng tải ................................................................................ 42
4.5.2. Hệ thống lấy phôi bằng con lăn ................................................................................ 43

DU

4.5.3. Kết luận........................................................................................................................ 43
CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ ........................................................ 45
CÁC KẾT CẤU MÁY.......................................................................................................... 45
5.1. TÍNH TỐN HỆ THỐNG THỦY LỰC .................................................................... 45
5.1.1. Tính tốn xy lanh tạo lực cắt:.................................................................................... 46
5.1.2. Tính tốn bộ phận kẹp chặt ....................................................................................... 49

5.1.3. Tính các tổn thất trong hệ thống............................................................................... 51
5.1.4. Tính tốn lựa chọn các thơng số của bơm ............................................................... 54
5.1.5. Xác định tiết diện ống dẫn dầu ................................................................................. 56
5.1.6. Phân tích chọn loại dầu trong hệ thống ................................................................... 56
5.1.7. Các phần tử thuỷ lực khác ......................................................................................... 57
5.2. TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA LƯỠI DAO VÀ BÀN TRƯỢT GÁ DAO
................................................................................................................................................. 60
5.2.1.Chọn vật liệu chế tạo dao cắt ..................................................................................... 60
5.2.2. Các thông số của dao và bàn trượt gá dao ............................................................... 61
5.2.3. Kiểm nghiệm sức bền của thanh dao gá lên bàn dao ............................................. 63
SVTH: Hoàng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

5.3. TÍNH TỐN HỆ THỐNG CẤP PHƠI ...................................................................... 64
5.3.1. Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý hoạt động của bộ phận cấp phơi .............................. 64
5.3.2. Tính lực kéo phơi thép tấm của tang dẫn động....................................................... 65
5.3.3. Tính chọn động cơ...................................................................................................... 66
5.4. TÍNH HỆ THỐNG RA SẢN PHẨM .......................................................................... 67
5.4.1. Sàn lăn ......................................................................................................................... 67
5.4.2. Cơ cấu đỡ phôi ............................................................................................................ 68
5.5. THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC ...................................................................................... 69
5.5.1. Chọn vật liệu, cách chế tạo và nhiệt luyện .............................................................. 69

5.5.2. Chọn số mối ren Z1 của trục vít và tính số răng Z2 của bánh vít:......................... 70
5.5.3. Chọn sơ bộ hiệu suất, hệ số tải trọng và tính cơng suất trên bánh vít.................. 70

C
C

5.5.4. Định mođun m và hệ số đường kính q theo điều kiện sức bền tiếp xúc .............. 70
5.5.5. Kiểm nghiệm vận tốc trượt, hiệu suất và hệ số tải trọng ....................................... 71

R
L
T.

5.5.6. Kiểm tra sức bền uốn của răng bánh vít .................................................................. 72
5.5.7. Định các thơng số hình học chủ yếu của bộ truyền................................................ 72

DU

5.5.8. Tính lực truyền tác dụng lên trục vít........................................................................ 73
5.5.9. Kiểm nghiệm sức bền và độ cứng uốn của thân trục vít ....................................... 74
5.5.10. Thiết kế trục .............................................................................................................. 75
5.5.11. Tính then.................................................................................................................... 83
5.5.12. Thiết kế gối đỡ trục:................................................................................................. 85
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN..................................................... 88
6.1. GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PLC.................................................. 88
6.1.1. Sơ đồ khối của bộ điều khiển PLC:.......................................................................... 88
6.1.2.Lập trình các thiết bị logic chuẩn. ............................................................................. 89
6.1.3.Nội dung của một chương trình điều khiển.............................................................. 90
6.2. PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN................................................. 92
6.2.1. Dùng một cơng tắc hành trình................................................................................... 92

6.2.2. Sử dụng cảm biến hồng ngoại................................................................................... 93
6.2.3. Dùng cảm biến đo độ dài........................................................................................... 93
6.2.4. Kết luận:....................................................................................................................... 94
6.3. HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ..................................................... 94
SVTH: Hoàng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

6.3.1. Sơ đồ nguyên lý:......................................................................................................... 94
6.3.2. Hoạt động: ................................................................................................................... 94
6.3.3. Biểu đồ trạng thái: ...................................................................................................... 95
6.3.4. Chương trình điều khiển:........................................................................................... 96
CHƯƠNG 7: AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH MÁY. .......................................................... 97
7.1. TRƯỚC KHI LÀM VIỆC ............................................................................................ 97
7.2.TRONG KHI LÀM VIỆC: ............................................................................................ 97
7.3. SAU KHI LÀM VIỆC .................................................................................................. 97
7.4. BẢO DƯỠNG MÁY .................................................................................................... 98
7.4.1. Bảo dưỡng khung máy ............................................................................................... 98
7.4.2. Bảo dưỡng hộp giảm tốc............................................................................................ 98

C
C

7.4.3. Bảo dưỡng dụng cụ cắt .............................................................................................. 98
7.4.4. Bảo dưỡng các thiết bị thủy lực................................................................................ 98

R
L
T.

DU

SVTH: Hoàng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

LỜI MỞ 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 chắc 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 kỹ thuật cũng như trong đời sống hàng 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 trước một vấn đề thực tế trong kỹ thuật. Cùng với sự phát triển của
thời đại cơng nghiệp hóa hiện đại hóa ngành cơ khí, nhu cầu sản xuất phải sử dụng
máy móc với độ chính xác cao, giảm thiểu sức lao động của con người, tăng năng suất

lao động.

C
C

Nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển đấy, em thực hiện đề tài “ THIẾT KẾ MÁY
CẮT THÉP TẤM BẰNG THỦY LỰC”. Đồ án góp phần giải quyết nhu cầu sử dụng

R
L
T.

phôi thép tấm ngày một tăng trong thời đại ngày nay nhờ việc tăng năng suất cắt cũng
như nâng cao điều kiện làm việc nhờ khả năng tự động. Đề tài với các nội dung sau:

DU

Chương 1: Nhu cầu sử dụng thép tấm

Chương 2: Cơ sở lý thuyết về dập cắt kim loại
Chương 3: Phân tích chọn phương án thiết kế máy
Chương 4: Tính tốn động học toàn máy – lựa chọn một số cơ cấu máy
Chương 5: Tính tốn động lực học và các kết cấu máy
Chương 6: Thiết kế hệ thống điều khiển của máy
Chương 7: An toàn và vận hành máy
Để cho đề tài được đầy đủ và cụ thể hơn thì ngồi phần lý thuyết cịn bổ sung
thêm các bản vẽ.
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 12 năm 2018
Sinh viên thiết kế

Hoàng Thanh Trung

SVTH: Hoàng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

CHƯƠNG 1: NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM
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.
Thép tấm được sử dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp kể trên. Thép tấm
được tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại bị biến dạng giữa 2 trục cán quay
ngược chiều nhau, có khe hở giữa 2 trục cán nhỏ hơn chiều dày của phôi ban đầu. Kết
quả làm chiều dày phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng lên, tạo thành dạng tấm hay
còn gọi là thép tấm.
Cán thép tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội, ở mỗi loại

C
C

nó có ưu điểm và nhược điểm khác nhau. Cán ở trạng thái nóng cho ta những sản
phẩm có độ dày từ 1,5mm đến 60mm, cịn ở trạng thái nguội cho ta sản phẩm mỏng và

R
L
T.

đến cực mỏng có độ dày từ 0,007mm đến 1,25mm. Các sản phẩm thép tấm được phân
loại theo độ dày của tấm thép:
• Thép tấm mỏng:

DU

Chiều dày:

S = 0,2 – 4 mm;

Chiều rộng:

b = 600 – 5000 mm;

Chiều dài:

L = 4000 – 12000 mm.

• Thép tấm rất mỏng:

S = 0,001 – 0,2 mm;
b = 200 – 1500 mm;
L = 4000 – 60000 mm.

• Thép tấm dày:

S = 4 – 60 mm;
b = 600 – 5000 mm;
L = 4000 – 12000 mm.

Từ sự phân loại đó ta có các dạng phơi của thép tấm khác nhau như dạng phôi
tấm hay dạng phôi cuộn, phôi dải.
Một số ứng dụng của thép tấm:
- 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 động cơ điện, các cánh
quạt cỡ lớn, các tấm thép mỏng dùng làm các lá thép để. ghép lại trong chấn lưu đèn
ống, máy biến áp, các hộp cơng tơ điện…
SVTH: Hồng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

Hình 1.1: Sản phẩm làm từ thép tấm
- Trong xậy dựng: các tấm thép 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, bu lơng hoặc đinh tán để tạo nên các kết cấu thép bền vững. Rõ ràng nhất là

C
C

thép tấm được sử dụng làm tấm lợp…

R
L
T.

DU

Mối hàn

Hình 1.2: Kết cấu hàn từ thép tấm
- Trong ngành cơ khí: Thép tấm được sử dụng trong các thần máy của các máy
cắt kim loại, vỏ hộp giảm tốc bằng kết cấu hàn, khung, sườn xe, máy, …
- Trong ngành cơ khí ơ tơ: việc sử dụng thép tấm khơng thể thiếu được. Nó được
sử dụng làm khung, sườn, gầm ơ tơ, lót sàn ơ tơ,, che kín thùng xe, làm các b ộ phận
che chắn khác…
- Trong ngành chế biến lương thực thực phẩm: thép tấm được sử dụng rộng rãi
khơng kém, nó được dùng để chế tạo các thùng chứa, bể chứa, hộp đóng gói,…

SVTH: Hồng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

- Trong các ngành nghề khác: thép tấm được dùng để chế tạo ra các thùng đồ
dùng dân dụng phục vụ đời sống hay trong ngành hàng không thép tấm được dùng để
che chắn, làm cửa máy bay, làm thân máy bay, phục vụ ngành chế tạo tên lửa,…
*Những sản phẩm chủ yếu dùng thép tấm dày:
Để sản xuất tàu: tanker, bulk carrier, container…

Hình 1.3: Ứng dụng thép tấm trong chế tạo tàu biển

C
C

Dùng làm các cơng trình dễ hàn bình thường: cầu, máy móc cơng nghiệp, xây

R
L
T.

dựng…(ảnh minh họa):

DU

Hình 1.4: Ứng dụng thép trong xây dựng cầu
Để sản xuất đồ chứa áp lực, sản xuất nồi hơi: LPG tank, nồi hơi.. (ảnh minh họa)

Hình 1.5: Ứng dụng thép tấm trong sản xuất bình chứa áp suất
SVTH: Hồng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 8

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

Để làm ống thép: đường ống dẫn gas, dầu…

Hình 1.6: Ứng dụng thép tấm trong chế tạo ống dẫn
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 lớn, được điều khiển tự động hoặc bán tự

C
C

động đủ khả năng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền công nghiệp nói riêng
cũng như nền kinh tế nói chung, góp phần vào sự nghiệp cơng nghiệp hóa hiện đại hóa

R
L
T.

đất nước.

DU

SVTH: Hoàng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CẮT – UỐN KIM LOẠI
2.1. GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC
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 kim loại bằng áp lực là các phương pháp gia công dùng ngoại lực tác
dụng lên kim loại rắn ở nhiệt độ cao (nóng) hay nhiệt độ thấp (nguội) với cường độ lực
vượt quá giới hạn đàn hồi của kim loại để làm thay đổi hình dáng của vật thể mà
khơng phá hủy tính liên tục và tính bền của kim loại.
Cắt kim loại là nguyên công chia phôi tấm ra thành mảnh nhỏ, dãi hẹp… cho

C
C

đúng với hình dáng kích thước yêu cầu. Quá trình cắt xảy ra từ biến dạng đàn hồi khi
có lực tác dụng, sau đó biến dạng dẻo cùng với sự tăng lực tác dụng và các vết nứt

R
L
T.

xuất hiện gặp nhau theo hướng cắt và tách rời tấm phơi.
2.2. Q TRÌNH BIẾN DẠNG CỦA KIM LOẠI

DU

Dưới tác dụng của ngoại lực, kim loại biến dạng theo các giai đoạn sau: biến
dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá hủy.
Biểu đồ biến dạng khi thí nghiệm kéo đứt kim loại như sau:
P (N)

B
Pd
C

A

Pdh

0
Δdh

Δd

Δl (m)

Hình 2.1: Đồ thị quan hệ giữa lực kéo P và biến dạng ∆L

SVTH: Hoàng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 10

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

Biến dạng đàn hồi (OA): Là biến dạng kim loại xảy ra khi lực tác dụng chưa vượt
quá giới hạn đàn hồi, khi thôi tác dụng lực, lượng biến dạng mất đi và kim loại trở về
trạng thái ban đầu.
Biến dạng dẻo (AB): Là biến dạng xảy ra khi lực tác dụng vượt quá giới hạn đàn
hồi, sau khi thôi tác dụng lực, kim loại tồn tại dưới trạng thái ứng suất dư.
Biến dạng phá hủy (BC): Là biến dạng khi có lực tác dụng vượt quá giới hạn bền
của vật liệu, lượng biến dạng vẫn tiếp tục xảy ra, cho đến khi không cần lực tác dụng
vẫn có biến dạng dư và cuối cùng vật liệu bị phá hủy.
2.2.1. 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 khơng bị phá hủy. Tính dẻo của kim loại phụ thuộc vào rất nhiều nhân tố

C
C

khác nhau: thành phần và tổ chức kim loại, nhiệt độ, trạng thái ứng suất chính, ứng
suất dư, ma sát ngồi, lực qn tính, tốc độ biến dạng…

R
L
T.

a) Ảnh hưởng của thành phần hóa học và tổ chức kim loại

Các kim loại khác nhau có kiểu mạng tinh thể khác nhau, lực liên kết giữa các

DU

ngun tử khác nhau, do đó tính dẻo của chúng cũng khác nhau, chẳng hạn đồng,
nhôm dẻo hơn sắt. Đối với hợp kim, kiểu mạng thường phức tạp, xô lệch mạng lớn,
một số nguyên tố tạo các hạt cứng trong tổ chức, cản trở sự biến dạng do đó tính dẻo
giảm. Thơng thường, kim loại sạch và hợp kim có cấu trúc một pha dẻo hơn hợp kim
có cấu trúc nhiều pha. Các tạp chất thường tập trung ở biên giới hạt, làm tăng xô lệch
mạng cũng như làm giảm tính dẻo của kim loại.
b) Ảnh hưởng của nhiệt độ
Tính dẻo của kim loại phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ, hầu hết tính dẻo của kim
loại tăng khi nhiệt độ 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. Khi ta nung thép từ 20 – 100 0C thì độ dẻo tăng chậm nhưng từ
100 – 400 0C độ dẻo giảm nhanh, quá nhiệt độ này độ dẻo tăng nhanh.
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

SVTH: Hồng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

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.
d) Ảnh hưởng của ứng suất dư
Khi kim loại bị biến dạng nhiều, các hạt tinh thể bị vỡ vụn, xô lệch tăng mạnh,
ứng suất lớn làm cho tính dẻo của kim loại giảm mạnh.
e) 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. Ngồi ra ma sát ngồi cịn 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.
f) Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng

C
C

Tăng tốc độ biến dạng sẽ làm giảm tính dẻo của kim loại. Ngồi ra, tốc độ biến
dạng tăng cịn làm sinh nhiều nhiệt, hiệu ứng nhiệt còn làm kim loại đạt đến nhiệt độ

R
L
T.

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

DU

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.
2.2.2. Trạng thái ứng suất và phương trình dẻo
Giả sử trong vật hồn tồn khơng có ứng suất tiếp thì vật thể chịu 3 ứng suất
chính sau:

a

b

c

Hình 2.2: Các trạng thái ứng suất chính
a) ứng suất đường
+ Trạng thái ứng suất khối: τmax =
SVTH: Hoàng Thanh Trung – Lớp 12C1B

b) ứng suất mặt

c) ứng suất khối

 max −  min
2
GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

+ Trạng thái ứng suất mặt:  max =
+ Trạng thái ứng suất đường:  =

1 −  2
2

1
2

Nếu 𝜎 1 = 𝜎 2 = 𝜎 3 thì 𝜏 = 0 nghĩa là không gây ra biến dạng, ứng suất chính để
kim loại biến dạng dẻo là giới hạn chảy 𝜎 ch.
- Điều kiện để kim loại biến dạng dẻo bị phá hủy: 𝜏max ≥ 𝜏giới hạn
• Khi kim loại chịu trạng thái ứng suất đường thì điều kiện biến dạng dẻo là:
| 𝜎| = 𝜎 ch , tức là  max =

 ch
2

.

• Khi kim loại chịu trạng thái ứng suất mặt thì điều kiện biến dạng dẻo là:
| 𝜎1 - 𝜎 2 | = 𝜎 ch .

C
C

• Kim loại chịu trạng thái ứng suất khối thì điều kiện biến dạng dẻo là:

R
L
T.

|𝜎 max - 𝜎 min | = 𝜎 ch .

Các phương trình trên gọi là phương trình dẻo.

DU

Biến dạng dẻo chỉ bắt đầu sau khi biến dạng đàn hồi. Thế năng của biến dạng đàn
hồi:

[Tài liệu 2]

A = A0 + Ah

(2.1).

Trong đó:
A0 – thế năng để thay đổi thể tích vật thể.
Ah – thế năng để thay đổi hình dáng vật thể.
Trong trạng thái ứng suất khối, thế năng biến dạng đàn hồi theo định luật Hooke
được xác định:
A=

 11 +  2 2 +  3 3
2

(2.2)

Như vậy, biến dạng tương đối theo định luật Hooke:
1
[ 1 −  ( 2 +  3 )]
E
1
 2 = [ 2 −  ( 1 +  3 )]
E
1
 3 = [ 3 −  ( 2 +  1 )]
E

1 =

SVTH: Hoàng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

(2.3)

Trang 13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

Theo (2.2) thế năng của toàn bộ biến dạng được biểu diễn:
A=

1
[ 12 +  22 +  32 − 2  ( 1 2 +  2 3 +  3 1 )]
2E

(2.4)

Lượng tăng tương đối thể tích của vật trong biến dạng đàn hồi bằng tổng biến
dạng trong 3 hướng vng góc:
V
(1 − 2  )
= 1 +  2 +  3 =
( 1 +  2 +  3 )
V
E

(2.5)

Trong đó, 𝜇 – hệ số Pyacon tính đến vật liệu biến dạng, E – modul đàn hồi của
vật liệu.
Thế năng để làm thay đổi thể tích là:
1 V ( 1 +  2 +  3 ) (1 − 2  )
A0 = .
.
=
( 1 +  2 +  3 ) 2
2 V
3
6E

C

C

Thế năng dùng để thay đổi hình dạng của vật thể:
Ah = A − A0 =

1+ 
[( 1 −  2 ) 2 + ( 2 −  3 ) 2 + ( 3 −  1 ) 2 ]
6E

R
L
T.

(2.6)

(2.7)

Vậy thế năng đơn vị để biến hình khi biến dạng đường sẽ là:

DU

Ah =

1+ 
.2 ch2
6E

(2.8)

Từ (2.7) và (2.8) ta có:

( 1 −  2 ) 2 + ( 2 −  3 ) 2 + ( 3 −  1 ) 2 = 2 ch2 = const

(2.9)

Đây gọi là phương trình dẻo.
2.3. QÚA TRÌNH CẮT VẬT LIỆU TẤM BẰNG DAO CẮT
2.3.1. Quá trình cắt đứt vật liệu
Quá trình cắt đứt vật liệu trải qua ba giai đoạn liên tục:
+ Giai đoạn biến dạng đàn hồi: từ khi dao cắt tiếp xúc với vật liệu cho đến trước
điểm tới hạn – điểm chuyển từ biến dạng đàn hồi sang biến dạng dẻo (hình 2.3, a).
+ Giai đoạn biến dạng dẻo: dao cắt tiếp tục đi xuống lam cho ứng lực cắt tăng lên
vượt qua điểm tới hạn. Kim loại bị biến dạng dẻo cho đến khi bắt đầu xuất hiện các vết
nứt. Quá trình này chiếm từ 0,2 – 0,5 chiều dày kim loại (hình 2.3, b).
+ Giai đoạn cắt đứt: khi ứng lực cắt gần đến giới hạn bền, các vết nứt xuất hiện
từ mặt phẳng sắc của dao, tiến sâu vào vật liệu và làm đứt rời vật liệu (hình 2.3, c).

SVTH: Hồng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

ép

ép

ép

a)

b)

c)

Hình 2.3: Quá trình biến dạng khi cắt vật liệu
a – giai đoạn biến dạng đàn hồi

b – giai đoạn biến dạng dẻo

c – giai đoạn cắt đứt
Nếu vết nứt từ hai phía gặp nhau trên cùng một mặt phẳng thì mặt cắt sẽ phẳng,
đẹp, khơng có ba via. Nếu gặp lệch sẽ tạo nên chất lượng mặt cắt xấu (xù xì, ba via).

C
C

Bởi vậy việc khống chế khoảng hở giữa hai lưỡi cắt và độ sắc của cạnh của nó có ảnh
hưởng rất lớn đến chất lượng mặt cắt.

R
L
T.

2.3.2. Lực cắt

Lực tác dụng P của lưỡi cắt trên và lưỡi cắt dưới lệch nhau, do có khe hở giữa hai

DU

lưỡi cắt, tạo nên một momen quay:

M = P1.a

Thơng thường:

(2.10)

a = (1,5 – 2) z.

Mơ men này có xu thế làm cho vật liệu quay đi một góc nhỏ trước khi bị cắt đứt.
Hiện tượng quay làm cho chất lượng mặt cắt xấu đi (mặt cắt không vuông với bề mặt
vật liệu). Bởi vậy cần phải chống lại sự quay bằng cách thêm vào lực ép Q lên tấm vật
liệu (hình 2.4). [tài liệu 2].
a

Q
P1
P

P2

P2
P1

P

L

Hình 2.4: Sơ đồ tác dụng lực khi cắt
SVTH: Hoàng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

Lực cắt P và công A cần thiết để cắt vật liệu có thể tính tốn theo cơng thức sau:
-

Đối với lưỡi cắt bố trí song song:

-

(kGm);

[tài liệu 2]

(2.11)

Đối với lưỡi cắt bố trí nghiêng một góc 𝜑:

P=

-

P.S .
1000

A=

P = L.S.𝜏c (kG);

0,5S 2 c
tg

(kG); A =

P.L.tg
1000

(kGm);

(2.12)

Đối với dao đĩa:
0,3S 2 c .m
P=
(kG);
tg

(2.13)

M = 0,125k.S2.D.cos𝛼.𝜏c

(2.14)

Trong đó:
L – chiều dài cắt, mm;

C
C

R
L
T.

 - hệ số có quan hệ với độ cứng và chiều dày vật liệu.

Đối với thép:

DU

• Khi S < 2 mm,

= 0,75 ữ 0,55.

ã Khi S = 2 ữ 4 mm,

= 0,55 ữ 0,45.

ã Khi S > 4 mm,

 = 0,45 ÷ 0,3.

M – mơ men quay, (kGm);
k – hệ số tính đến tính chất và chiều dày vật liệu khơng đồng đều,
k = 1,2 ÷ 1,4;
D – đường kính dao đĩa, (mm);
m – số cặp dao đĩa khi bố trí nhiều dao;
𝜑 – góc nghiêng của lưỡi cắt trên tính theo độ;
𝛼 – góc ăn của cặp dao đĩa, tính theo độ;
Trị số góc ăn có thể lấy theo bảng 2.1.
Bảng 2.1: bảng trị số góc ăn 𝛼
𝐷−𝑆

0,995

0,990

0,985

0,980

0,975

0,970

60

80

10 0

11 0

130

18 0

𝐷
𝛼

SVTH: Hồng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

2.3.3. Độ chính xác và chất lượng mặt cắt
Độ chính xác cắt bằng dao cắt phụ thuộc vào kiểu dao, phương pháp cắt, chiều
dày vật liệu, kết cấu vật cắt, trạng thái mép cắt của dao, ảnh hưởng của lực ép trên tấm
và phương pháp định cữ. Để nâng cao độ chính xác cắt, cữ hạn định ở phía sau – điều
chỉnh bằng tay, được thay thế bằng điều chỉnh bằng cơ khí.
Lực ép thơng thường Q = (0,3 – 0,4).P (P – lực cắt, kG). Lực ép càng lớn cắt
càng chính xác.
Khi cắt trên máy cắt lưỡi nghiêng, dải vật liệu cắt ra bị uốn cong lên. Góc

nghiêng 𝜑 càng lớn thì sự uốn cong càng lớn. Bởi vậy, góc nghiêng 𝜑 thơng thường
chỉ nhỏ (𝜑 = 2 - 60).
Do ưu điểm của máy cắt lưỡi nghiêng là lực cắt không phụ thuộc vào chiều dài

C
C

cắt, nên máy cắt lưỡi nghiêng được vẫn được sử dụng rộng rãi nhất trong các phân
xưởng dập tấm.

R
L
T.

Quan sát mặt cắt sau khi cắt bằng dao (hình 2.5), ta nhận thấy mặt cắt khơng
vng góc với bề mặt vật liệu (do có khe hở Z giữa 2 dao cắt). Phần trên của mặt cắt

DU

có một dải sáng, phần dưới xù xì hơn. Để nâng cao độ nhẵn bề mặt có thể tiến hành
sửa tinh trên đá mài tròn.

Lượng dư để sửa tinh sau khi cắt phụ thuộc vào phương pháp cắt nguội hay nóng,
và chiều dày vật liệu. Đối với trạng thái cắt nguội có thể lấy lượng dư bằng (0,22 –
0,25)S.

SVTH: Hoàng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY
Trong thực tế sản xuất có rất nhiều phương pháp cắt thép tấm như : Cắt bằng
lực, cắt bằng nhiệt, cắt bằng mài mòn và một số phương pháp khác... Tùy theo hình
dạng, kích thước của phơi, u 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.
3.1. MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN CẮT THÉP TẤM
3.1.1. Phương án cắt bằng lực
a) Cắt trên máy có lưỡi dao bố trí nghiêng

C
C

* Đặc điểm:
-

Lưỡi dao và vật cắt chỉ tiếp xúc nhau trên một phần chiều rộng.

R
L
T.

+ Diện tích tăng từ 0 đến cực đại, đây là giai đoạn bắt đầu cắt.
+ Diện tích tiếp xúc giữ ở giá trị cực đại, đây là giai đoạn ổn định.

DU

+ Diện tích tiếp xúc giảm từ cực đại về 0, giai đoạn kết thúc.
-

Trong giai đoạn ổn định lực cắt có giá trị cực đại và cố định.

2

3



4


5
B

S

1

6



Hình 3.1: Máy cắt lưỡi dao nghiêng
1 – lưỡi dao dưới

2- lưỡi dao trên

3 – đầu trượt

4 – dao trên

5 – phơi

6 – bàn dao dưới

SVTH: Hồng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

* Sơ đồ nguyên lý:
Lưỡi dao dưới nằm ngang, lưỡi dao trên nghiêng một góc 𝛼 = 2 ÷ 60 . Khi cắt vật
liệu càng dày thì góc nghiêng 𝛼 càng lớn.
Góc cắt 𝛿 = 75 ÷ 85 0, góc sau 𝛾 = 2 ÷ 30. Để cho đơn giản khi mài dao, cho
phép

𝛿 = 90 0 , góc sau 𝛾 = 0.
Độ hở giữa 2 dao Z = 0,05 ÷ 0,2 mm.
Khi bố trí lưỡi dao trên nghiêng thì quá trình cắt xảy ra dần dần trên phần tách ra

của tấm phơi, vì thế lực cắt nhỏ, cắt được tấm dày.
Tải trọng tĩnh đặt lên mép làm việc của lưỡi dao làm tăng độ cứng vững của
chúng. Góc nghiêng của lưỡi dao trên 𝛼 cần đảm bảo tự hãm, nghĩa là với góc nghiêng
đó, trong q trình cắt khơng có sự dịch chuyển tấm phơi trong mặt phẳng nằm ngang.

C
C

Cắt được các đường cong, đường cắt không thẳng và nhẵn. Hành trình của dao

R
L
T.

lớn.
* Xác định lực cắt:

Khi vật liệu có σ b > 500MPa thì chiều dày tấm lớn nhất có thể cắt đượcc sẽ được

DU

xác định từ điều kiện lực cắt khơng đổi:

SX =

500

b

Trong đó: S X (mm) là chiều dày của tấm thép.
 b (N/ mm2 ) là giới hạn bền của vật liệu.

Lực cắt trên máy cắt dao nghiêng được xác định theo công thức:
Pt =

0, 5.S 2 c
(N)
tg

[tài liệu 2]

(3.1)

Tại mỗi thời điẻm cắt , khi cắt trên máy cắt dao nghiêng ta có thể coi diện tích
gần đúng cắt :

F = l.S/2

(mm2 )

(3.2)

Tức là bằng diện tích tam giác abc, vì
l = S/tg𝛼 nên F = S 2 / 2tg𝛼

SVTH: Hoàng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

(3.3)

Trang 19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

S

c

b



a

l

Hình 3.2- Sơ đồ xác định lực cắt

Nếu coi lực cắt bằng tích số giữa diện tích cắt và giới hạn bền cắt ta có:

0,5.S 2 . c
Pt =

(N)
tg

(3.4)

Nếu tính đến độ cùn dao và các yếu tố ảnh hưởng thì lực cắt thực tế là:
P = k .Pt = (1,1  1,3).

C
C

0,5.S 2 . c
(N)
tg

R
L
T.

Trong đó:

(3.5)

DU

k - hệ số = 1,1÷1,3.

Pt - lực cắt tính tốn theo công thức trên (N);

 c - giới hạn bền cắt của vật liệu (N/mm2 );

S - chiều dày vật liệu (mm);
𝛼 - góc nghiêng của dao;
Tính chất cơ lý của vật liệu, khe hở giữa các lưỡi cắt, tốc độ biến dạng, điều kiện
ma sát ... có ảnh hưởng đến trở lực cắt của vật liệu  c và do đó ảnh hưởng đến lực cắt.
Nếu vật liệu có độ bền càng lớn và tính dẻo càng giảm, cũng như tốc độ biến dạng
càng tăng thì trở lực cắt  c tăng, nếu khe hở giữa các lưỡi cắt tăng thì  c giảm.
Trở lực cắt được xác định gần đúng theo giới hạn bền chảy:
 c = (0,7 ÷ 0,8)  b

(3.6)

Khi cắt có thể xảy ra hiện tượng uốn (xoắn) các dải phơi xung quanh trục của nó.
Nếu 𝛼 càng lớn và chiều rộng của dải cắt càng nhỏ thì hiện tượng uốn (xoắn) càng
nhiều.
Khi cắt, lực cắt P ở các giai đoạn đã ổn định của quá trình cắt thay đổi khơng
đáng kể. Do đó cơng biến dạng sẽ là:
SVTH: Hoàng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

P.H
(N.m)

1000

A=

(3.7)

Trong đó: H là hành trình làm việc. H = L.tg (L là chiều dài đường cắt), do đó:
P.L.tg
1000

A=

(3.8)

b) Cắt trên máy có lưỡi dao bố trí song song
Nhìn chung, kết cấu máy cắt có lưỡi dao song song giống với máy cắt có lưỡi

2

3
4



S

1

5

R
L
.

B

T
U

D


C
C

6

dao bố trí nghiêng, chỉ khác về lưỡi dao trên.
Hình 3.3: Sơ đồ máy cắt lưỡi dao song song
1 – lưỡi dao dưới

2- lưỡi dao trên

3 – đầu trượt

4 – dao trên

5 – phôi

6 – bàn dao dưới

* Sơ đồ kết cấu máy:
•

Góc trước = 2 ữ 30.

ã

Ct c cỏc tm rng B ≥ 3200 mm, chiều dày S đến 60 mm.

•

Chỉ cắt được đường thẳng, chiều rộng tấm phôi cắt phải nhỏ hơn chiều dài
dao.

•

Đường cắt thẳng, đẹp, hành trình dao nhỏ, lực cắt tương đối lớn.
P = k.B.S.𝜎 c (N)

[tài liệu 2]

(3.9)

Trong đó:
k – hệ số, k = 1,1 ÷ 1,3;
B – chiều rộng cắt của phơi (mm);
SVTH: Hồng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

S – chiều dày phôi cắt (mm);
𝜎 c – giới hạn bền cắt của phôi, 𝜎 c = (0,6 ÷ 0,8). 𝜎b (N/mm2);
c) Cắt trên máy có lưỡi dao chuyển động quay (máy cắt dao đĩa)
Máy cắt dao đĩa một cặp dao:
* Dao đĩa có tâm trục song song:

D



S

h

C
C

R
L
T.
D

B



DU

Hình 3.4: Máy cắt dao đĩa tâm trục song song
•

Góc n dao

ã

Nu S > 10mm:

D = (25 ữ 30)S, B = (50 ữ 90)mm;

ã

Nu S < 3mm:

D = (35 ữ 50)S, B = (20 ữ 25)mm;

ã

Lc ct:

P = 0,5

< 14 0, h = (0,2 ÷ 0,3).S

bS
 c (N)
tg

[tài liệu 2]

(3.10)

Với b – chiều sâu ăn dao lúc bắt đầu cắt.
* Máy cắt dao dưới nghiêng:

Hình 3.5: Máy cắt đĩa có dao dưới nghiêng
SVTH: Hồng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TM THY LC

ã

Gúc nghiờng

= 30 ữ 40 0;

ã

Nu S > 10mm:

D = 20S, B = 50 ữ 80 mm;

ã

Nu S < 3mm:

D = 28S, B = 15 ÷ 20 mm;

* Máy cắt hai dao nghiêng:

C
C

R
L
T.

Hình 3.6: Máy cắt đĩa 2 dao nghiêng
•

Độ hở

•

Nếu S > 10mm:

D = 12S, B = 40 ữ 60 mm;

ã

Nu S < 5mm:

D = 20S, B = 10 ÷ 15 mm;

Z ≤ 0,2S; h ≤ 0,3S;

DU

Máy cắt nhiều dao đĩa:
B

D

Hình 3.7: Máy cắt nhiều đĩa
•

Lưỡi cắt là hai đĩa tròn quay ngược chiều nhau, máy có thể có hai hoặc
nhiều cặp đĩa cắt.

•

Góc cắt 90 0, Z = (0,1 ữ 0,2)S;

ã

ng kớnh dao a: D = (40 ữ 125)S (mm);

ã

Chiu dy dao: B = 15 ÷ 30 (mm);

SVTH: Hoàng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TM THY LC

ã

Vn tc ct: v = 1 ữ 5 m/s; vật liệu làm dao: 5XBC;

•

Máy này dùng để cắt các đường thẳng và đường cong chiều dài tùy ý, các
tấm phôi cắt mỏng < 10mm.

[tài liệu 2]

3.1.2. Phương pháp cắt bằng nhiệt
Thực chất:
Nguồn nhiệt được sử dụng chủ yếu được sử dụng là nhiệt của phản ứng khí cháy

với oxi đốt cháy kim loại cắt để tạo thành oxit kim loại cắt, dùng dòng oxi cắt làm
cháy mãnh liệt tạo oxit lỏng và tăng áp suất oxi cắt để thôi oxit lỏng ra khỏi vùng chảy
tạo thành rãnh cắt.
Cắt đứt bằng hồ quang: là q trình nóng chảy hoặc cắt đứt kim loại bằng nhiệt
lượng hoặc hồ quang điện, điện cực hồ quang có thể là than hoặc kim loại. Phương pháp

C
C

này khơng kinh tế, khó thuận tiện khi chiều dày tấm thép lớn, đường cắt không đều.
a) phương pháp cắt bằng khí cháy

R
L
T.

DU

Ngọn lửa

Rãnh cắt
Oxit lỏng
Hình 3.8: Sơ đồ cắt thép bằng khí cháy
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 dộ 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 q
trình cắt khơng bị gián đoạn.
+ Oxit kim loại nóng chảy phải lỗng 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 q trình cắt.
SVTH: Hồng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM THỦY LỰC

Thép các bon có nhiệt cháy 1350 0 C, nhiệt độ nóng chảy trên 1500 0C, 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 0C. Thép hợp kim crơm 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 hố.
b) Phương pháp cắt kim loại bằng laser

C
C

R
L

T.

DU

Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý cắt bằng chùm tia laser
Nguồn bức xạ laser 1 tạo ra chùm tia laser 2 đi thẳng hoặc đổi hướng nhờ gương
phẳng 3 và được hội tụ nhờ thấu kính hội tụ có tiêu cự f trong 4. Nguồn năng lượng
laser tập trung trên một diện tích rất nhỏ với mật độ dòng nhiệt tạo vùng tiếp xúc bề
mặt rất cao làm vật liệu 5 nóng chảy và bốc hơi tạo thành rãnh cắt hoặc lỗ khoan.
Cắt bằng chùm tia laser có nguồn nhiệt tập trung với một mật độ nhiệt cao, vì vậy
nó có thể cắt tất cả các loại vật liệu và hợp kim của nó. Rãnh cắt hẹp, sắc cạnh và độ
chính xác cao, ngồi ra nó cịn có thể cắt theo đường thẳng hay đường cong và có thể
cắt theo các hướng khác nhau nhờ q trình cắt khơng tiếp xúc.
Cắt thép bằng chùm tia laser cho năng suất cao, có thể cơ khí kố và tự động hố
dễ dàng nhưng phương pháp này có những hạn chế là chiều dày tấm cắt nhỏ hơn 20
SVTH: Hoàng Thanh Trung – Lớp 12C1B

GVH D: PGS.TS Lưu Đức Bình

Trang 25