Thiết kế máy cắt thép tấm tự động

Trong đó nhu cầu về sử dụng thép tấm rất lớn tuy nhiên do nguyên liệu phôi có kích thước khá lớn khó khăn cho quá trình chế tạo các chi tiết máy, đồng thời với nhiều phương pháp cắt khôn

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MÁY CẮT THÉP TẤM TỰ ĐỘNG

Người hướng dẫn: ThS TRẦN NGỌC HẢI

Sinh viên thực hiện: LÊ PHÚC HOÀNG

Đà Nẵng, 2018

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 đã học trong suốt 5 năm để giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất, sửa chữa và sử dụng Do đó đồ

án tốt nghiệp là mục đích giúp hệ thống lại những kiến thức cơ bản đã học trước lúc

ra trường 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 là “Thiết kế máy cắt thép tấm tự động” với các nội dung sau:

Chương 1: Giới thiệu chung về đề tài và tầm quan trọng của thép tấm

Chương 2: Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế máy

Chương 3: Tính toán động học toàn máy

Chương 4: Tính toán động lực học và kết cấu máy

Chương 5: Thiết kế hệ thống điều khiển

Chương 6: An toàn và vận hành máy

Đề tài được hoàn thành với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn ThS Trần Ngọc Hải cùng các thầy cô trong khoa Vì là một vấn đề tương đối lớn, mới của người sinh viên, không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong sự góp ý chỉ bảo của thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn và quý thầy cô trong khoa, công ty Cơ khí Hà Giang Phước Tường đã giúp em hoàn thành đồ án này!

Đà Nẵng, Ngày 20 tháng 12 năm 2018

Sinh viên thiết kế

DUT.LRCC

LỜI NÓI ĐẦU 1

1 Mục đích thực hiện và mục tiêu của đề tài 1

2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp 1

3 Phương pháp nghiên cứu 1

4 Cấu trúc đồ án tốt nghiêp 1

CHƯƠNG 1: 2

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THÉP TẤM 2

1.1 Nhu cầu về sử dụng thép tấm: 2

1.2 Cơ sở lý thuyết cắt kim loại: 5

1.2.1 Các đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm: 5

1.2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thép tấm: 5

CHƯƠNG 2: 11

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY 11

2.1 Giới thiệu một số phương pháp cắt thép tấm: 11

2.1.1 Phương pháp cắt thủ công: 11

2.1.2 Cắt bằng hồ quang điện hoặc ngọn lửa khí: 11

2.1.3 Cắt bằng tia laser: 13

2.1.4 Cắt trên máy cắt có lưỡi dao chuyển động quay: 14

2.1.5 Cắt trên máy cắt có lưỡi dao chuyển động tinh tiến: 17

2.1.6 Kết luận: 20

2.2 Phân tích chọn phương án thiết kế máy : 21

2.2.1 Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu tay quay con trượt: 21

2.2.2 Chuyển động tịnh tiến nhờ xy lanh thuỷ lực: 22

2.2.3 Kết luận: 23

CHƯƠNG 3: 25

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY 25

3.1 Dao cắt: 25

3.1.1 Tính toán sơ bộ chiều dài của lưỡi dao: 25

3.1.2 Xác định hành trình của dao nghiêng 25

3.1.3 Xác định vận tốc và thời gian cắt của đầu dao trên : 26

3.1.4 Xác định thời gian đi xuống của đầu dao trên : 26

3.2 Bộ phận kẹp chặt: 26

3.2.1 Kẹp phôi bằng chính trọng lực của một khối kim loại 27

DUT.LRCC

3.2.3 Kẹp chặt bằng hệ thống các lò xo chịu nén gắn lên lưỡi dao trên : 28

3.2.4 Kết luận : 29

3.3 Hệ thống cấp phôi: 29

3.3.1 Cấp phôi bằng hệ thống các xilanh - piston khí nén : 30

3.3.2 Hệ thống cấp phôi dùng băng tải: 31

3.3.3 Hệ thống cấp phôi dùng cặp con lăn: 32

3.3.4 Động học hệ thống cấp phôi: 32

3.4 Cơ cấu đỡ phôi: 33

CHƯƠNG 4: 34

TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ KẾT CẤU MÁY 34

4.1 Tính toán hệ thống thuỷ lực: 34

4.2 Tính toán xy lanh tạo lực cắt: 35

4.2.1 Xác định lực cắt: 35

4.2.2 Tính toán xy lanh: 35

4.2.3 Tính toán bộ phận kẹp chặt: 37

4.2.4 Tính các tổn thất trong hệ thống 39

4.2.5 Tính toán lựa chọn các thông số của bơm 42

4.2.6 Xác định tiết diện ống dẫn dầu : 44

4.2.7 Phân tích chọn loại dầu trong hệ thống 44

4.2.8 Chọn các phần tử thuỷ lực khác: 45

4.3 Tính toán các thông số của lưỡi dao và bàn trượt gá dao 48

4.3.1 Chọn vật liệu chế tạo dao cắt: 48

4.3.2 Các thông số của dao và bàn trượt gá dao 49

4.3.3 Kiểm nghiệm sức bền của thanh dao gá lên bàn dao 51

4.4 Tính toán hệ thống cấp phôi: 52

4.4.1 Sơ đồ nguyên lý, nguyên lý hoạt động của bộ phận cấp phôi 52

4.4.2 Tính lực kéo phôi thép tấm của tang dẫn động 53

4.4.3 Tính chọn động cơ: 54

4.5 Tính toán hệ thống ra sản phẩm 55

4.5.1 Sàn lăn: 55

4.5.2 Cơ cấu đỡ phôi: 55

4.6.1 Chọn vật liệu, cách chế tạo và nhiệt luyện 57

4.6.2 Định ứng suất cho phép 57

DUT.LRCC

4.6.4 Chọn sơ bộ hiệu suất, hệ số tải trọng và tính công suất trên bánh vít 58

4.6.5 Định mođun m và hệ số đường kính q theo điều kiện sức bền tiếp xúc 58

4.6.6 Kiểm nghiệm vận tốc trượt, hiệu suất và hệ số tải trọng 58

4.6.7 Kiểm tra sức bền uốn của răng bánh vít 59

4.6.8 Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền 60

4.6.9 Tính lực truyền tác dụng lên trục vít 61

4.6.10 Kiểm nghiệm sức bền và độ cứng uốn của thân trục vít 62

4.6.11 Thiết kế trục: 63

4.6.12 Tính then 71

4.6.13 Thiết kế gối đỡ trục: 72

CHƯƠNG 5: 76

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 76

5.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển PLC: 76

5.1.1 Sơ đồ khối của bộ điều khiển PLC: 76

5.1.2 Lập trình các thiết bị logic chuẩn 77

5.1.3 Nội dung của một chương trình điều khiển 78

5.2 Phân tích chọn phương án điều khiển: 79

5.2.1 Dùng một công tắc hành trình 79

5.2.2 Sử dụng cảm biến hồng ngoại 80

5.2.3 Dùng cảm biến đo độ dài 80

5.2.4 Kết luận: 81

5.3 Hoạt động của hệ thống điều khiển : 81

5.3.1 Sơ đồ nguyên lý: 81

5.3.2 Hoạt động: 81

5.3.3 Biểu đồ trạng thái: 82

5.3.4 Chương trình điều khiển: 83

CHƯƠNG 6: AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH MÁY 84

6.1 Trước khi làm việc: 84

6.2.Trong khi làm việc: 84

6.3 Sau khi làm việc: 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

DUT.LRCC

Trang

H.1.1: Sản phẩm thép tấm trong nghành điện 2

H.1.6: Bề mặt bên của phần kim loại đƣợc cắt ra 6

H.1.8: Sơ đồ phân bố các vết nứt tại mép cắt 8

H.2.3: Sơ đồ nguyên lý cặp lƣỡi dao nghiêng 13

H.2.5: Sự thay đổi lực khi cắt trên máy cắt 16

H.2.7: Sơ đồ tác dụng lực khi cắt trên máy cắt dao đĩa 17

H.2.10: Sơ đồ hệ thống thuỷ lực tạo lực cắt 23

DUT.LRCC

H.4.3: Kết cấu van tràn 46

H.4.14: Phác thảo sơ đồ hộp giảm tốc ký hiệu trực 1, II , III 65 H.4.15: Biểu đồ mô men tác dụng lên trục vít 67 H.4.16: Biểu đồ mô men tá dụng lên trục bánh vít 69

H.5.6: Biểu đồ trạng thái hệ thống điều khiển 85

DUT.LRCC

LỜI NÓI ĐẦU

1 Mục đích thực hiện và mục tiêu của đề tài

Trong thời đại công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước 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 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 tạo phôi góp phần tạo ra nguyên liệu cho quá trình gia công cơ Trong đó nhu cầu về sử dụng thép tấm rất lớn tuy nhiên do nguyên liệu phôi có kích thước khá lớn khó khăn cho quá trình chế tạo các chi tiết máy, đồng thời với nhiều phương pháp cắt không đảm bảo được năng suất cũng như chất lượng của sản phẩm do đó để đáp ứng nhu câu về thép tấm em đã đề xuất phương án thiết kế máy cắt thép tấm

2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp

Các thiết bị máy móc để cắt thép tấm hiện nay trên thị trường có nhiều chủng loại cũng như phương pháp cắt khác nhau, tùy thuộc vào nhu cầu người sử dụng cũng như giá cả, năng suất yêu cầu.Và mục đích thiết kế máy cắt thép tấm nhằm cải thiện năng suất cũng như chất lượng của sản phẩm trong các nhà máy xí nghiệp

3 Phương pháp nghiên cứu

Ở đây là tự tìm tòi tài liệu từ các nguồn đã được công khai theo quy định và cộng sát thực tiễn để thiết kế một máy hoàn chỉnh

4 Cấu trúc đồ án tốt nghiêp

a Phần lý thuyết

+ Giới thiệu về sản phẩm, cơ sở biến dạng dẻo kim loại trong quá trình cắt

+ Các loại máy cắt thép tấm và phương án thiết kế

b Phần tính toán thiết kế

+ Lập sơ đồ động học của máy, tính công suất lưu lượng dầu thuỷ lực kích thước các

cơ cấu thuỷ lực

+ Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền, thiết kế bộ truyền xích và hộp giảm tốc + Thiết kế cơ cấu truyền động trong máy, thiết kế các bộ truyền trong máy, thiết kế trục, tính then…

+ thiết kế mạch điều khiển

+ Yêu cầu về lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng máy

DUT.LRCC

Cán thép tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội, ở mỗi loại

nó có các ƣu điểm và nhƣợc điểm khác nhau Cán ở trạng thái nóng cho ta những sản phẩm có độ dày từ 1,5mm đến 60mm, còn ở trạng thái nguội cho ra sản phẩm mỏng và cực mỏng độ dày từ 0,007mm đến 1,25mm Các sản phẩm thép tấm đƣợc phân loại theo độ dày của tấm thép:

DUT.LRCC

cầu, nhà cửa, hoặc sử dụng trong chính nghành cơ khí chế tạo, nghành tàu thuyền phải qua quá quá trình cắt thép tấm ra các kích thướt và hình dạng khác nhau phù hợp với yêu cầu của từng nghành, từng công việc cụ thể:

- Trong nghành cơ khí: Thép tấm được sử dụng trong các thân máy của các máy cắt

kim loại, vỏ hộp giảm tốc bằng kết cấu hàn, khung, sườn xe, máy,ô tô , hoặc các thiết

bị che chắn khác

Hình 1.1 Vỏ máy cắt thép tấm Trong nghành cơ khí oto:

Hinh.1.2 Vỏ xe oto được làm từ thép tấm

DUT.LRCC

Việc sử dụng thép tấm không thể thiếu được Nó được sử dung làm khung, sườn, gầm ôtô, lót sàn ôtô, che kín thùng xe, và các bộ phận che chắn khác

- Trong chế biến thực phẩm: Thép tấm được sử dung rộng rãi không kém, nó được

dùng để chế tạo các thùng chứa, bể chứa, hộp đóng gói,

- 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 , thép tấm còn được dùng làm kết cấu khung nhà xưởng trong xây dựng…

- Trong nghành điện: Thép tấm được dùng để tạo ra các sản phẩm như là thép trong

stato của máy bơm nước hay quạt điện, thép tấm được dùng làm các cánh quạt 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, hộp máy biến thế

Hình 1.3 Sản phẩm thép tấm trong nghành điện

- 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 được dùng để che chắn, làm cửa máy bay, nắp đậy thân máy bay, tên lửa,bàn, ghế

DUT.LRCC

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

1.2 Cơ sở lý thuyết cắt kim loại:

1.2.1 Các đặc điểm kỹ thuật của sản phẩm:

Sản phẩm thép tấm hết sức đa dạng, song hầu hết sản phẩm sau khi cắt mới chỉ là bán thành phẩm phục vụ cho một quá trình công nghệ Để thuận lợi cho các công đoạn sản xuất tiếp theo cũng như đảm bảo chất lượng của thiết bị khi hoàn thành, tấm thép cắt ra phải đảm bảo một số yêu cầu sau:

+ Mép cắt phải trơn, thẳng

+ Sự biến dạng nằm trong giới hạn cho phép

+ Đảm bảo đúng yêu cầu về kích thước

1.2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thép tấm:

a Biến dạng dẻo kim loại:

Dưới tác dụng của ngoại lực kim loại biến dạng theo các giai đoạn : biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ Tuỳ theo cấu trúc tinh thể của mỗi kim loại, các giai đoạn trên có thể xảy ra ở các mức độ khác nhau dưới tác dụng của ngoại lực và tải trọng

Hình 1.4 - Biểu đồ biến dạng dẻo kim loại

Δl

Δd Δdh

Pđh

Pd

P

DUT.LRCC

Khi tải trọng tác dụng nhỏ hơn Pđh thì biến dạng kim loại tăng theo đường bậc nhất, đây là giai đoạn biến dạng đàn hồi : biến dạng mất đi sau khi khử bỏ tải trọng Khi tải trọng từ Pdh → Pd thì độ biến dạng tăng với tốc độ nhanh, đây là giai đoạn biến dạng dẻo, kim loại bị biến đổi kích thước, hình dạng sau bỏ tải trọng tác dụng lên nó

Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn nhất 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

Bằng phương pháp toán học nghiên cứu ứng suất của biến dạng dẻo trong kim loại từ đó xác định điều kiện lực cần thiết chuyển từ trạng thái đàn hồi sang trạng thái biến dạng dẻo cũng như từ giai đoạn biến dạng dẻo sang giai đoạn phá huỷ cụ thể ứng dụng với máy cắt thép tấm là cơ sở để xác định lực cắt

b Nguyên lý biến dạng khi cắt:

Quá trình cắt được chia làm hai giai đoạn:

+ Giai đoạn ép vào kim loại: Hai lưỡi dao tỳ vào bề mặt kim loại làm xô lệch các thớ kim loại nhưng chưa làm đứt chúng

+ Giai đoạn cắt : Hai lưỡi dao tiếp tục ép sát vào nhau làm các thớ kim loại bị trượt và tách khỏi nhau

Để tìm hiểu nguyên lý biến dạng, ta khảo sát nguyên công cắt phôi và cắt chia, nhằm xác định các thông số cần thiết cho việc tính toán công nghệ

Trong quá trình tách một phần kim loại này ra khỏi phần kim loại khác có thể chia thành các giai đoạn riêng biệt:

h

c) b)

a)

Z

Z Z

Hình 1.5 - Các giai đoạn của quá trình cắt

DUT.LRCC

Ở giai đoạn đầu của quá trình cắt biến dạng dẻo tập trung ở mép làm việc của lưỡi cắt sau đó ổ biến dạng bao quanh lưỡi cắt ( H2.3-a)

Giai đoạn hai bắt đầu khi có sự chuyển dịch tương đối giữa phần này với phần kia của tấm (H2.3-b) Ở giai đoạn này nó tạo ra bề mặt phẳng nhẵn, bóng và được san phẳng bởi lực ma sát F hướng theo bề mặt bên của lưỡi dao

Do sự tiến lại gần nhau của các lưỡi cắt, mức độ biến dạng tăng lên và khi đó tính dẻo của kim loại bị mất đã bắt đầu giai đoạn 3 Các vết nứt xuất hiện, phát triển và phá huỷ kim loại cho đến khi kết thúc quá trình tách phần vật liệu này ra khỏi phần vật liệu khác của tấm (H2.3-c) Sự phá huỷ kim loại xảy ra ở phía trước mép làm việc của lưỡi dao trong tấm, vì vậy các vết nứt gọi là các vết nứt phá vỡ trước

Sự đứt vỡ bắt đầu khi lưỡi dao ép sâu vào trong tấm đến một chiều sâu h xác định Chiều sâu này tuỳ thuộc tính chất cơ lý của kim loại và chiều dày S của tấm, nếu vật liệu càng dẻo thì h càng lớn Các giai đoạn của quá trình cắt được đặc trưng bởi hình dạng của bề mặt cắt

I II

Hình 1.6 - Bề mặt bên của phần kim loại được cắt ra

Vùng I là vùng uốn của tấm do các lớp kim loại liền kề với bề mặt cắt ( dọc theo

bề rộng của tấm) bị bao trùm bởi biến dạng dẻo thay đổi từ giá trị không ở lớp giới hạn ngoài cùng đến giá trị cực đại ở bề mặt bị tách ra

Vùng II là vùng có bề mặt sáng bóng, được san phẳng bởi lực ma sát

Vùng III là vùng bề mặt nứt vỡ được tạo ra do sự xuất hiện và phát triển của các vết nứt Các vết nứt này tạo với bề mặt của tấm một góc θ xác định và được gọi là góc nứt tự do Giá trị của góc θ = ( 4 ÷ 6 )º tuỳ thuộc vào tính chất cơ lý của vật liệu

DUT.LRCC

F

F

N R

a

b a

R N Q

M

S



: góc trước : góc sau : góc cắt : góc sắc

số giữa lực cắt đặt tại lưỡi cắt với khoảng câch lớn hơn khe hở Z một chút:

M = a.R, trong đó a > Z (1.1) [4]

Mô men uốn lăm cho phôi cắt bị quay đi Khi đó sẽ sinh ra phản lực N ở bề mặt bín của lưỡi cắt Tấm kim loại sẽ ngừng quay khi mô men uốn M cđn bằng với mô men do phản lực N gđy ra:

M = a.R = N.b (1.2) [4]

Trong quâ trình cắt nếu tấm kim loại bị quay đi một góc thi chất lượng mặt cắt sẽ rất kĩm, bị ba via vă đôi khi không thể cắt được nếu trị số khe hở Z lớn Vì vậy để khắc phục hiện tượng năy cần phải loại bỏ hiện tượng quay của tấm trong quâ trình cắt bằng cơ cấu kẹp với lực kẹp Q, đồng thời giảm khe hở giữa hai lưỡi dao đến trị số thích hợp vă măi dao vât góc trước γ

Tuỳ thuộc văo khe hở giữa câc lưỡi cắt Z vă độ lún sđu của lưỡi dao văo chiều dăy tấm h tại thời điểm bắt đầu sự phâ huỷ, câc vết vết nứt vỡ xuất phât từ câc mĩp lăm việc của lưỡi dao trín vă dưới có thể song song với nhau hoặc gặp nhau Khi câc vết nứt ở mĩp lăm việc của câc lưỡi cắt gặp nhau thì trị số khe hở Z lă tối ưu bởi vì khi

đó chất lượng mặt cắt lă tốt nhất, mặt cắt phẳng vă nhẵn

DUT.LRCC

Hình 1.8 - Sơ đồ phân bố các vết nứt tại mép cắt

Trị số khe hở tối ƣu đƣợc xác định nếu biết đƣợc giá trị của h và θ

Trên thực tế trị số khe hở tối ƣu Ztối ƣu đƣợc xác định theo các số liệu trên cơ sở thực nghiệm và những kinh nghiệm của những nhà máy tiên tiến Đối với thép mềm trị

số khe hở tối ƣu thay đổi tuỳ thuộc chiều dày vật liệu từ 0,02 (khi S = 0,25) đến 0,82 ( khi S = 12,5)

Một cách gần đúng có thể coi rằng với S ≤ 4 thì: Ztu= (0,03 ÷ 0,06) mm

Theo kinh nghiệm thực tế khi cắt thép tấm trên máy cắt dao nghiêng thì Ztu= 1/30

chiều dày vật liệu

DUT.LRCC

Bán kính góc lƣợn lƣỡi dao r giảm giảm

DUT.LRCC

CHƯƠNG 2:

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY

Trong thực tế sản xuất có rất nhiều phương pháp cắt thép tấm như : Cắt bằng phương pháp thủ công, cắt bằng ngọn lửa hàn khí, cắt bằng chùm tia laser, plasma hay các phương pháp cắt bằng máy cắt có lưỡi dao Tùy theo hình dạng, kích thước của phôi, yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm cũng như quy 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

2.1 Giới thiệu một số phương pháp cắt thép tấm:

2.1.1 Phương pháp cắt thủ công:

Cắt thép bằng các phương pháp thủ công có nhiều cách, chẳng hạn như phương pháp chặt bằng ve, tốn nhiều thời gian, các vết cắt không được thẳng và sản phẩm tạo

ra không đảm bảo yêu cầu về độ chính xác

Phương pháp này chỉ áp dụng cho những phân xưởng thủ công, cắt các thép tấm

có chiều dày bé và tiết diện nhỏ

Máy cắt thép thủ công: gồm hai lưỡi cắt và một cơ cấu cánh tay đòn và đòn bẩy

để tạo lực cho lưỡi cắt

Máy này cũng chỉ áp dụng cắt những tấm thép có chiều dày và diện tích bé, năng suất thấp do đó chủ yếu dùng trong các xưởng sản xuất vừa và nhỏ

2.1.2 Cắt bằng hồ quang điện hoặc ngọn lửa khí:

Cắt đứt kim loại đen, kim loại màu và kim loại bằng hồ quang hoặc ngọn lửa khí

là phương pháp đốt cháy làm cho vật cắt đạt tới điểm nóng, bị đẩy mạnh và bị tách rời

Cắt đứt bằng hồ quang: là quá 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 này không kinh tế, khó thuận tiện khi chiều dày tấm thép lớn, đường cắt không đều chỉ một số loại vật liệu mới có thể cắt bằng phương pháp này

DUT.LRCC

Cắt bằng khí lă phương phâp cắt sử dụng nhiệt của ngọn lứa sinh ra khi đốt chây khí

chây trong dòng oxy để nung kim loại tạo thănh câc oxit vă thổi chúng ra

khỏi mĩp cắt tạo thănh rênh cắt Sơ đồ quâ trình cắt kim loại bằng khí được trình băy ở hình 2.1

Dòng hỗn hợp khí cháy Dòng oxy cắt

C2H2+O2

O2

Hình 2.1- Sơ đồ cắt bằng khí Khi bắt đầu cắt, kim loại ở mĩp cắt được nung nóng đến nhiệt độ chây nhờ nhiệt

độ của ngọn lửa nung, sau đó cho dòng oxy thổi qua, kim loại bị oxy hoâ mênh liệt tạo thănh oxit Sản phẩm chây bị nung chảy vă được dòng oxy thổi khỏi mĩp cắt, tiếp theo do phản ứng chây của kim loại toả nhiệt mạnh, lớp kim loại tiếp theo bị nung nóng nhanh vă tiếp tục bị đốt chây tạo thănh rênh cắt

Để cắt bằng khí, kim loại cắt phải thoả mên một số yíu cầu sau :

+ Nhiệt độ chây 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 chây phải đủ lớn để nung mĩp cắt tốt đảm bảo quâ trình cắt không bị giân đoạn

+Oxit kim loại nóng chảy phải loêng tốt, dễ tâch khỏi mĩp cắt

+ Độ dẫn nhiệt của kim loại không quâ cao, trânh sự toả nhiệt nhanh dẫn đến mĩp cắt

bị nung nóng kĩm, lăm giân đoạn quâ trình cắt

Thĩp câc bon có nhiệt chây 13500

C, nhiệt độ nóng chảy trín 15000

C, nhiệt chây đạt tới 70% lượng nhiệt cần để nung nóng nín rất thuận lợi khi cắt bằng khí Thĩp

DUT.LRCC

cacbon cao do nhiệt độ chảy thấp nên khó cắt hơn, khi cắt thường nung nóng trước tới 300- 6000C Thép hợp kim crôm hoặc hợp kim niken do khi cháy tạo thành

oxit crôm nhiệt độ chảy tới 20000C phải dùng thuốc cắt mới cắt được , mặt khác để đảm bảo chất lượng phôi, nâng cao năng suất và hạ giá thành cắt cần phải chọn các chế

độ cắt hợp lý khác nhau như áp suất khí cắt, lượng tiêu hao khí cắt , tốc độ cắt, khoảng cách cần khống chế từ mỏ cắt tới vật cắt do đó việc dùng phương pháp này để cắt thép tấm không mang lại hiệu quả kinh tế cao cũng như năng suất thấp, khó chuyển sang tự động hoá

4

3 2

1

5

Hình 2.2- Sơ đồ nguyên lý cắt bằng 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

DUT.LRCC

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, ngoài ra nó còn có thể cắt theo đường thẳng hay đường cong và có thể cắt theo các hướng khác nhau nhờ quá trình cắt không tiếp xúc

Cắt thép bằng chùm tia laser cho năng suất cao, có thể cơ khí koá và tự động hoá

dễ dàng nhưng phương pháp này có những hạn chế là chiều dày tấm cắt nhỏ hơn 20

mm , thiết bị tạo tia laser cũng như các thiết bị điều khiển chương trình số CNC có giá thành cao

2.1.4 Cắt trên máy cắt có lưỡi dao chuyển động quay:

Đặc điểm nổi bật khi cắt trên máy cắt dao đĩa là với một đường kính đĩa dao xác định, các máy cắt không những chỉ cắt kim loại mà còn giữ chặt và kéo kim loại vào vùng cắt Vì vậy chiều dài của dải cắt là không giới hạn

Thông số đặc trưng cho máy cắt dao đĩa là chiều dày lớn nhất của tấm cắt, nó có thể cắt được tấm có chiều dày đến 25mm khi b ≤ 500 MPa

DUT.LRCC

c P

2 T cos α > 2.N.cos β (2.1) [2] Theo hình vẽ ta có : β = (90º- α) và theo định luật Culông T = μ.N ( trong dó μ là

hệ số ma sát tiếp xúc) Thay vào bất đẳng thức trên ta có :

2.μ.N.cos α > 2.N.sinα (2.2) [2]

Từ đó ta có: μ ≥ tg α

Như vậy để có thể kéo tấm, các đĩa cắt ở thời điểm bắt đầu cắt phải đảm bảo sao cho tang của góc nghiêng giữa tiếp tuyến với đường bao của đĩa cắt tại điểm tiếp xúc với tấm và trục nằm ngang (tgα) phải bằng hoặc nhỏ hơn hệ số ma sát

Ở giai đoạn ổn định của quá trình cắt , điều kiện ăn dao có thể viết dưới dạng:

/]

Như vậy điều kiên ăn dao có dạng:sin/2sin1/2

Sử dụng một số phép biến đổi lượng giác và quan hệ hình học ta có:

)(

22

d R

d R

min

1].5,0)

([2



S d

S d d D

Như vậy đường kính dao sẽ càng lớn nếu như chiều dày vật liệu cắt S và độ trùng dao d càng lớn, lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc của đĩa dao và tấm càng nhỏ Nếu d thay đổi trong khoảng ( 0,2 ÷ 0,4)S thì đường kính của đĩa dao sẽ là:

Thành phần thẳng đứng của lực cắt P tác dụng theo đường song song với đường nối tâm của các đĩa dao, sẽ bằng tích số giữa diện tích của ổ biến dạng F với trở lực cắt c P c F.c (2.9) [10]

bc l

l bc F

2

;2

2

.4

2 2

d d S

R S

K tg

R S

K

tb

c t

Như vậy lực cắt P sẽ tăng khi: S, c, R tăng và độ trùng dao d giảm Lực cắt

giảm khi d tăng

DUT.LRCC

-Mô men cắt cần thiết: sin

M  0 , 125 S2c D cos (2.12) [10] -Thay giá trị của cosα vào ta được:

M  0 , 125 S2c D.(DdS) (2.13) [10] Như vậy mô men cần thiết để quay các đĩa dao sẽ tăng lên khi tăng các thông số chiều dày cắt S, trở lực cắt cvà đường kính đĩa dao D Khi độ trùng dao d tăng thì mô

men M giảm

2.1.5 Cắt trên máy cắt có lưỡi dao chuyển động tinh tiến:

a Dao bố trí nghiêng:

Đặc điểm:

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

+ Diện tích tăng từ 0 đến cực đại, đây là thời kỳ bẳt đầu cắt

+ Diện tích tiép xúc giữ ở giá trị cực đại, đây là thời kỳ ổn định

+ Diện tích tiếp xúc giảm từ cực đại về 0, thời kỳ kết thúc

-Trong thời kỳ ổn định lực cắt có giá trị cực đại và cố định

* Sơ đồ nguyên lý:



L

Ld

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý cặp lưỡi dao nghiêng

Ở phương pháp cắt này người ta thường bố trí lưỡi dao nghiêng một góc γ so với bàn máy.Khi bố trí lưỡi dao trên nghiêng thì quá trình cắt xảy ra dần dần, trên phần

DUT.LRCC

tách ra của tấm, vì thế lực cắt nhỏ hơn khi bố trí dao song song Ngoài ra tải trọng tĩnh đặt lên mép làm việc của lưỡi dao làm tăng độ cứng vững của chúng Góc nghiêng của

lưỡi dao trên γ cần phải đảm bảo tự hãm, nghĩa là với góc nghiêng đó

trong quá trình cắt không có sự dịch chuyển tấm trong mặt phẳng nằm ngang Tùy theo chiều dày của tấm, góc nghiêng γ = (2 ÷ 6)º, vật liệu càng dày góc γ càng lớn

* Phương pháp xác định lực cắt:

Khi vật liệu có σb> 500MPa thì chiều dày tấm lớn nhất có thể cắt đượcc sẽ được xác định từ điều kiện lực cắt không đổi:

SX  500b (mm) (2.14) [6]

trong đó: S X là chiều dày của tấm thép

b là giới hạn bền của vật liệu

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

0 2

DUT.LRCC

+ Nếu tính đến độ cùn dao và các yếu tố ảnh hưởng thì lực cắt thực tế là:





tg

S P

k

t

5,0)

3,11,1(

S - chiều dày vật liệu

γ - 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 cvà 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 ctăng, nếu khe hở giữa các lưỡi cắt tăng thì cgiảm

Trở lực cắt được xác định gần đúng theo giới hạn bền chảy c= (0,7 ÷ 0,8) b

Khi cắt có thể xảy ra hiện tượng uốn (xoắn) các dải phôi xung quanh trục của nó Nếu γ 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 không đáng kể Do đó công biến dạng sẽ là:

P

b Dao bố trí song song:

Nói chung kết cấu và các thông số của cặp lưỡi dao song song cũng giống như dao nghiêng, lực cắt trong trường hợp này được xác định theo công thức:

P  k L S c (N) (2.20 [5]

Trong đó : k - hệ số = 1,1÷ 1,3

L- chiều dài đường cắt

DUT.LRCC

S- chiều dày vật liệu

12 8

4 0

- Phương pháp cắt bằng tia laser: Dùng chùm tia laser có thể gia công được các loại vật liệu có cơ tính tốt , dế dàng cơ khí hoá và tự động hoá Tuy nhiên chiều dày cắt được tương đối mỏng, mặt khác thiết bị tạo nguồn laser phức tạp và giá thành cao

DUT.LRCC

-Phương pháp cắt bằng cặp dao đĩa, phương pháp này tốc độ cắt chậm hơn, năng suất thấp khi ta cắt thép tấm có chiều dày lớn tuy rằng lực cắt nó nhỏ, do đó phương pháp này không hiệu quả

- Phương pháp cắt bằng dao có lưỡi nghiêng : Phương pháp này tuy mép cắt không được thẳng và đẹp nhưng lực cắt cần thiết không yêu cầu lớn, có thể cắt theo những đường cắt cong, do đó không yêu cầu kết cấu máy phải cồng kềnh, máy ít rung động đến xung quanh, do vậy ta chọn phương án lưỡi dao cắt nghiêng để thiết kế máy

2.2 Phân tích chọn phương án thiết kế máy :

Như vậy ta đã phân tích chọn được phương án cắt dùng cặp lưỡi dao nghiêng chuyển động tịnh tiến Tuy nhiên để thực hiện chuyển động tịnh tiến cũng có nhiều loại cơ cấu khác nhau Do đó cần phải chọn phương án truyền động hợp lý nhằm 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

- 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 Chuyển động tịnh tiến của dao trên có thể dựa vào các kết cấu cơ khí hoặc thuỷ lực chuyển động của các cơ cấu sau

2.2.1 Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu tay quay con trượt:

b Nguyín tắc hoạt động:

Tay quay 1 đƣợc dẫn động bởi động cơ điện chuyển động quay tròn, truyền chuyển động cho thanh truyền 2 Thanh truyền đẩy con trƣợt 3 chuyển động tịnh tiến dọc theo rênh trƣợt

Đặc điểm: Cơ cấu năy có nguyín lý lăm việc vă kết cấu đơn giản, độ cứng vững cao, dễ chế tạo Tuy nhiín tạo lực không lớn, dẫn động phức tạp vă khó điều khiển khi

bị quâ tải sẽ khó xử lý

Ngoăi ra có thể sử dụng một số câch khâc bằng cơ khí ví dụ nhƣ cơ cấu hình sin tuy nhiín do mây cắt thĩp tấm cần một lực cắt lớn do đó khó tạo đƣợc lực cắt lớn điều khiển cũng gặp nhiều khó khăn

2.2.2 Chuyển động tịnh tiến nhờ xy lanh thuỷ lực:

Truyền dẫn thuỷ lực ngăy căng đƣợc ứng dụng rộng rêi trong chế tạo mây, đặc biệt lă trong câc mây cắt, mây đột dập, mây gia công âp lực…

a Sơ đồ nguyín lý:

1- Van phân phối 2- Xy lanh

3- Pít tông

3 2

c Đặc điểm:

DUT.LRCC

* Ưu điểm:

+ Truyền được công suất cao và lực lớn nhờ cơ cấu tương đối đơn giản, hoạt động với

độ tin cậy cao đòi hỏi ít về chăm sóc và bảo dưỡng

+ Điều chỉnh được vận tốc làm việc tinh và vô cấp, dễ thực hiện tự động hoá theo điều kiện làm việc làm việc hay theo chương trình cho sẵn

+ Kết cấu gọn nhẹ, vị trí các phần tử dẫn và bị dẫn không lệ thuộc với nhau, các bộ phận nối thường là các đường ống nối dễ đổi chỗ

+ Có khả năng giảm khối lượng và kích thước nhờ áp suất thuỷ lực cao

+ Làm việc êm, ít bị va đập nhờ quán tính nhỏ của bơm và động cơ thuỷ lực và tính nén được của dầu, Tự động hoá đơn giản dể điều khiển và phòng quá tải

* Nhược điểm:

+ Tổn thất trong đường ống và rò rỉ làm giảm hiệu suất và hạn chế phạm vi sử dụng + Khó giữ được vận tốc không đổi khi phụ tải thay đổi do tính nén được của chất lỏng

và tính đàn hồi của đường ống dẫn

+ Khó thực hiện sự đồng bộ hoá chính xác các chuyển động

+ Giá thành lắp đặt hệ thống thuỷ lực khá đắt tiền, phức tạp đòi hỏi phải chế tạo chính xác

+ Để đảm bảo cho hệ thống thuỷ lực làm việc tốt thì cần phải làm sạch dầu do đó đòi hỏi chi phí hơi cao cho việc thay dầu định kỳ

2.2.3 Kết luận:

Qua hai phương án tạo chuyển động tịnh tiến để tạo lực cắt cho dao ta thấy mỗi phương án đều có những ưu 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 dùng cơ cấu tịnh tiến bằng xy lanh thuỷ lực dầu ép phù hợp nhất khi cắt các loại thép cacbon, thép thường với chiều dày phôi đến 20 mm và chiều rộng cắt lớn nhất của tấm thép là 2000mm

DUT.LRCC

12 11 10

9 8

7 6

5

4

1

2- Bơm dầu 8- Van phân phối 3- Van tràn 9- Xy lanh sinh lực

5- Lọc tinh 11- Rãnh trượt 6- Ắc quy dầu 12- Bàn dao dưới

Hình 2.10- Sơ đồ hệ thống thuỷ lực tạo lực cắt

DUT.LRCC

CHƯƠNG 3:

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY

3.1 Dao cắt:

3.1.1 Tính toán sơ bộ chiều dài của lưỡi dao:

Theo kinh nghiệm chiều dài của lưỡi dao L: L = B + ( 50 150 ) (mm)

Trong đó : B là chiều rộng lớn nhất của tấm thép đem cắt Bmax= 2000(mm)

Do đó: L = 2000 + 100 = 2100 (mm)

Chiều dài cần thiết của dao tương đối dài, do đó để đảm bảo được độ chính xác, độ thẳng lưỡi dao và độ nhiệt luyện tốt, thông thường ta chế tạo từng đoạn ngắn rồi ghép lại, ta chọn chiều dài của dao chia làm 4 đoạn, do đó chiều dài của mỗi đoạn dao là :

Gọi y là chiều cao mở cực đại từ phía dưới của lưỡi dao trên tới mặt trên của tấm thép đem cắt Chọn y = 10 (mm)

B : Chiều rộng lớn nhất của tấm thép đem cắt Bmax= 2000 (mm)

: Độ trùng dao để đảm bảo cắt hết chiều rộng tấm thép = (1020 ) (mm) chọn = 15(mm)

3.1.3 Xác định vận tốc và thời gian cắt của đầu dao trên :

Vận tốc cắt của dao có ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ, năng suất cắt và chất lượng của mép cắt, mặt khác vận tốc cắt còn ảnh hưởng đến độ rung động va đập của máy

Vì vậy cần phải tính và chọn vận tốc cắt hợp lý để máy làm việc tốt, đạt năng suất và yêu cầu thiết kế

Đối với cắt thép tấm, với chiều dày tấm thép cắt amax = 15mm là khá lớn, vì vậy vận tốc cắt nằm trong khoảng ( 5100 ) mm/s, với amax như vậy ta chọn v = 60(mm/s )

3.1.4 Xác định thời gian đi xuống của đầu dao trên :

Thời gian cắt của dao trên đóng vai trò là một phần trong chu kỳ làm việc của máy Sau khi tính được độ vận hành của dao nghiêng là H = 187 mm

Thời gian của dao đi là : t = 3,12( )

60

187

s v

Có nhiều cách để tạo nên lực Q, sau đây ta xét một vài phương án kẹp chặt phôi

có thể sau đây

DUT.LRCC

3.2.1 Kẹp phôi bằng chính trọng lực của một khối kim loại

c.Ƣu nhƣợc điểm:

* Ƣu điểm: Cơ cấu năy hoạt động đơn giản, dễ thiết kế, dễ chế tạo

* Nhƣợc điểm:

+ Kết cấu vă khối lƣợng mây trở nín cồng kềnh,

+Lực kẹp không thể thay đổi khi cắt thĩp mỏng hoặc dăy khâc nhau

+Khi kẹp chặt va đập mạnh, kĩm cững vững cho mây

3.2.2 Kẹp chặt bằng hệ thống thuỷ lực dầu ĩp hoặc khí nĩn

a Sơ đồ nguyín lý:

Hình 3.3 - Sơ đồ kẹp chặt bằng thủy lực

54

3

1

2P

1- Bàn dao dưới 2- Phôi cắt 3- Dao trên 4- Khối kim loại 5- Giá đỡ

1- Bàn dao dưới2- Phôi cắt3- Dao trên4- Bàn kẹp5- Xy lanh

2 1

3 4

5

DUT.LRCC

b Hoạt động :

Dầu được đưa từ bơm (1) Qua van đảo chiều (2) rồi theo đường ống qua bộ lăm đều tốc độ văo buồng trín của xilanh đẩy piston đi xuống kẹp chặt phôi trước khi cắt Khi cắt xong đảo chiều van lăm cho dầu đi văo buồng dưới của xilanh đẩy piston đi lín, nhả phôi ra

c Đặc điểm :

-Ưu Điểm: Tạo được lực kẹp lớn nhờ dễ dăng tăng được âp suất để tăng lực kẹp, dễ dăng điều khiển

-Nhược Điểm: Cơ cấu phức tạp, đắt tiền

3.2.3 Kẹp chặt bằng hệ thống câc lò xo chịu nĩn gắn lín lưỡi dao trín :

Lợi dụng lực đăn hồi của lò xo sinh ra khi chịu kĩo hoặc chịu nĩn để lăm lực kẹp cho phôi khi cắt kim loại

a Sơ đồ nguyín lý:

1- Bàn dao dưới2- Phôi cắt3- Dao trên4- Lò xo5- Ống dẫn hướng

5 4

DUT.LRCC

+ Nguồn động lực truyền lực cho cặp dao lúc này phải tích thêm lực truyền cho

cơ cấu kẹp chặt nên yêu cầu về hệ thống thuỷ lực cao hơn ( áp suất, công suất động cơ bơm )

3.2.4 Kết luận :

Phân tích các phương pháp kẹp chặt phôi trên ta thấy:

- Kết cấu kẹp bằng trọng lượng của khối kim loại đặc, kết cấu này tuy đơn giản nhưng khi kẹp lại rung động va đập lên máy lớn

- Kết cấu kẹp bằng các lò xo chịu nén, kết cấu này khi kẹp êm, nhẹ nhàng, ít rung động và va đập máy nhưng nhược điểm là kết cấu máy bị cồng kềnh, cần phải tăng lực tác động ở cơ cấu thuỷ lực tác động lên đầu dao

Kẹp bằng hệ thống các xilanh thuỷ lực tuy phức tạp nhưng hệ thống này có khả năng thay đổi lực kẹp dễ dàng khi chiều dày tấm thép thay đổi

Vậy phương án kẹp chặt phôi là dùng hệ thống các xylanh thuỷ lực

Khi cắt thép, lực tác dụng Pcắt của lưỡi dao trên và lưỡi cắt dưới lệch nhau do có khe hở Z giữa hai lưỡi cắt (hình 3.11), chính sự lệch nhau đã tạo nên một momen quay M: M = Pcắt l, thông thường l = ( 1.5  2) z

3.3 Hệ thống cấp phôi:

Trong lao động sản xuất, chúng ta có xu hướng sử dụng máy móc thay thế con người ở những khâu lao động nặng nhọc nhờ vào việc cơ khí hoá và tự động hoá Đó chính là việc giải phóng sức lao động cho chính bản thân mình bằng cách thay thế các hoạt động thủ công của ta bằng hoạt động của máy móc Hơn nữa khi người công nhân trực tiếp đứng máy, có rất nhiều động tác lặp đi lặp lại mang tính nhàm chán dễ xảy ra tai nạn cho người công nhân, Từ các yếu tố đó đặt ra vấn đề ta phải trang bị thêm các hệ thống cấp phôi tự động cho các máy móc thiết bị phục vụ sản xuất

DUT.LRCC

Trên thực tế nhiều máy cắt thép tấm sử dụng hiện nay chưa có một hệ thống cấp phôi tự động mà chủ yếu nhờ sức lao động của người công nhân Công việc này chủ yếu là di chuyển tấm thép vào vùng cắt một cách chính xác và liên tục, như vậy sẽ làm tăng năng suất và giảm nhẹ sức lao động cho công nhân

Để thực hiện công việc này cũng có một số phương án, ta có thể phân tích để đưa

ra phương án thích hợp nhất

3.3.1 Cấp phôi bằng hệ thống các xilanh - piston khí nén :

a Sơ đồ bố trí như sau:

3

-Trình tự hoạt động của hệ thống cấp phôi tự động như sau:

Khi phôi thép tấm đã được đặt lên sàn các con lăn, piston 3 đi lên kẹp phôi lại Khi piston đã kẹp chặt thì xy lanh 2 đẩy cả hệ piston - xilanh 3 cùng tấm thép đi vào đến vị trí của lưỡi cắt

c Ưu nhược điểm của cơ cấu này:

- Thiết bị điều khiển trong khí nén rẻ tiền

- Xilanh kẹp chặt kẹp được thiếu lực và bị lệch khi đẩy

3.3.2 Hệ thống cấp phôi dùng băng tải:

a Nguyên lý hoạt động:

Băng tải được bố trí phía trước bàn dao dưới, được dẫn động bởi động cơ điện cấp phôi cho máy cắt Sự chuyển động của tấm thép nhờ vào ma sát giữa bản thân nó với băng Vật liêu làm băng có thể là vải cao su hoặc làm bằng thép tấm mỏng

12

DUT.LRCC

3.3.3 Hệ thống cấp phôi dùng cặp con lăn:

a Nguyín lý hoạt động:

Phôi thĩp đƣợc đỡ trín hệ thống câc con lăn đỡ, đƣợc truyền động bởi cặp con

lăn đƣợc dẫn động bởi động cơ điện Lực kĩo phôi năy nhờ văo lực ma sât giữa con

lăn với tấm thĩp, lực năy phải lớn hơn ma sât của tấm phôi trín săn con lăn

Hình 3.7- Sơ đồ cấp phôi bằng cặp lô cân

Động cơ 1 quay, qua khớp nối 6 đến bộ truyền xích vă hộp giảm tốc 2 truyền

momen xoắn cho trục dẫn động con lăn 3 lăm cho con lăn 3 quay Nhờ lực ma sât giữa

tấm thĩp vă câc con lăn mă khi nó quay tấm thĩp đƣợc kĩo vă cấp phôi cho quâ trình

cắt

4 3

2 1

5

6 1- Con lăn bị dẫn 4- Bộ phận kẹp chặt

2- Phôi 5- Dao trên

3- Con lăn dẫn động 6- Dao dưới

DUT.LRCC

Hình 3.8- Sơ đồ nguyên lý bộ phận cấp phôi

b Chọn sơ bộ vận tốc của phôi :

Theo yêu cầu của cấp phôi tự động là khi phôi đưa vào đến đủ chiều dài cần thiết thì chạm vào cử hành trình, tác động lên rơle điều khiển cắt nguồn điện ở động cơ làm quay con lăn để phôi không được tiếp tục cấp vào nữa Nhưng do rôto của động cơ có tốc độ quay lớn nên khi nguồn điện bị cắt thì nó vẫn còn quay với vận tốc nào đó do quán tính của nó Vì vậy để giảm bớt lực dịch phôi đi vào do quán tính quay ta chọn tốc độ cán phôi vào nhỏ, khoảng (0.1  0.3 ) m/s, chọn tốc độ cán phôi vào v = 0.3 m/s

= 300 mm/s, và chọn loại động cơ có bộ phận phanh điện từ gắn trên trục động cơ Khi nguồn điều khiển động cơ cấp phôi bị cắt thì phanh điện từ làm việc, nó giảm bớt được chuyển động quay do quán tính của rô to động cơ

3.4 Cơ cấu đỡ phôi:

Bộ phận đỡ sản phẩm là bộ phận cuối cùng của máy, có nhiệm vụ nhận sản phẩm

để đưa đến bộ phận bốc xếp, đóng gói sản phẩm hoặc đưa sang khâu sản xuất khác Thông thường bộ phận này là một hệ thống băng tải được dẫn động riêng và liên tục từ khi máy bắt đầu hoạt động Lợi dụng trọng lượng của sản phẩm, ta thiết kế một sàn lăn nghiêng để tấm thép sau khi cắt sẽ tự chảy ran ngoài sau đó được vận chuyển đi

DUT.LRCC