Chương 3: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY
3.2 THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC TOÀN MÁY
3.2.4. Chọn phương án truyền động tạo lực cắt
❖ Cơ cấu dao cắt phẳng
Để kết thúc một chu kỳ làm việc của máy, cơ cấu dao cắt phẳng phải thực hiện cắt rời tấm tôn cán ra khỏi cuộn ban phôi đầu. Vì vậy, với tiết diện và biên dạng tương tự như một tấm thép có chiều dày bé ta có thể chọn các cơ cấu dao cắt như sau:
a) Cắt bằng hồ quang điện hoặc ngọn lửa khí
Cắt đứt 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.
4 1
3 2
DUT.LRCC
SVTH: Phan Văn Ngọc Hướng dẫn: ThS. Lưu Đức Hòa Trang 56
Hình 3.10: Sơ đồ cắt bằng khí
Khi bắt đầu cắt, kim loại ở mép cắt được nung nóng đến nhiệt dộ cháy nhờ nhiệt độ của ngọn lửa nung, sau đó dòng oxy thổi qua, kim loại bị oxy hóa mãnh liệt tạo thành oxit. Sản phẩm cháy bị nung chảy và được dòng oxy thổi khỏi mép cắt, tiếp theo do phản ứng cháy của kim loại tỏa nhiệt mạnh, lớp kim loại tiếp theo bị nung nóng nhanh và tiếp tục bị đốt cháy tạo thành rãnh cắt.
b) Cắt bằng tia laser
Nguyên lý chung về cắt bằng laser là một phương pháp tạo rãnh cắt hoặc lỗ nhờ vào nguồn nhiệt bức xạ rất lớn của laser làm vật liệu vùng cắt cháy lỏng và bốc hơi đi ra ngoài
Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý cắt bằng 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.
c) Cắt bằng lưỡi dao chuyển động tịnh tiến Cặp lưỡi dao bố trí song song
• Máy cắt có dao trên di động
Với cách bố trí cặp lưỡi dao song song ta có 2 loại máy cắt:
Hình 3.12: Máy cắt có lưỡi dao dưới di động
1 : Cữ bàn kẹp 2 : Dao trên di động 3 : Dao dưới cố định 4 : Bàn đỡ sản phẩm 5 : Sản phẩm 6 : Đối trọng
7 : Bản lề
Khi vật cán đúng vào cữ cắt, bàn kẹp kẹp chặt vật cắt, dao dưới 3 đúng yên, dao trên 2 gắn vào bàn trượt di động xuống và quá trình cắt được diễn ra. Sau khi cắt xong dao trên đi lên lại và kết thúc quá trình cắt. Dao trên và bàn trượt di chuyển lên xuống nhờ cơ cấu thuỷ lực, cơ cấu cam, trục khuỷ thanh truyền. Nhược điểm của loại này là sản phẩm có nhiều ba via, bị xước, kết cấu máy cồng kềnh.
• Máy cắt có dao dưới di động
P
2 1
3
4
5
7 G 6
DUT.LRCC
SVTH: Phan Văn Ngọc Hướng dẫn: ThS. Lưu Đức Hòa Trang 58
Quá trình cắt tương tự như máy cắt có lưỡi dao trên di động, ở đây dao dưới và bàn trượt di chuyển lên xuống nhờ cơ cấu thuỷ lực, cơ cấu cam, trục khuỷ thanh truyền.
Hình 3.13: Máy cắt có lưỡi dao dưới di động 1. Cữ bàn kẹp 2. Dao trên cố định
3. Dao dưới di động 4. Lưỡi dao trên 5. Lưỡi dao dưới 6. Các con lăn 7. Sản phẩm
Cặp lưỡi dao bố trí nghiêng
Để giảm lực trong quá trình cắt của máy cắt dao song song, người ta dùng máy cắt tấm lưỡi dao được đặt nghiêng một góc . Khác với máy cắt dao song song, máy này có lưỡi cắt chỉ một phần xác định có trị số phụ thuộc vào góc nghiêng không đổi.
Do đó trên một chiều dài hành trình lưởi dao trên khi dao ăn sâu vào kim loại, lực cắt không thay đổi và không phụ thuộc vào chiều rộng tấm thép. Lực này nhỏ hơn rất nhiều so với lực cắt yêu cầu khi cắt cùng tấm vật liệu đó trên máy cắt dao song song.
P 1 2
3
4
5 6
7
Q
P
DUT.LRCC
Hình 3.14: Sơ đồ bố trí dao nghiêng d) Cắt bằng lưỡi dao chuyển động quay
Các máy cắt có lưỡi dao chuyển động quay là các lưỡi cắt đĩa có cùng đường kính chuyển động quay ngược chiều nhau với cùng một tốc độ góc. Ưu điểm nổi bật của khi cắt trên máy cắt dao đĩa là với cùng 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.
Hình 3.15: Kết cấu của dao cắt đĩa
Kết luận:
Ở trên ta đưa ra các phương án để lựa chọn cơ cấu dao cắt phẳng, thông qua ưu, nhược điểm đánh giá các phương án ta có nhận xét như sau:
- Phương pháp cắt bằng hồ quang điện hay ngọn lửa khí cho chất lượng mép cắt không cao, năng suất thấp, khó cơ khí hóa và tự động hóa. Do đó nó không phù hợp để cắt loại thép tấm mỏng như tôn.
- Phương pháp cắt bằng chùm tia laser có thể dễ dàng cơ khí hóa và tự động hóa nhưng thiết bị tạo nguồn laser phức tạp và giá thành cao.
- Phương pháp cắt bằng lưỡi dao chuyển động quay cho tốc độ cắt chậm, năng suất thấp nên ta không chọn phương pháp này.
DUT.LRCC
SVTH: Phan Văn Ngọc Hướng dẫn: ThS. Lưu Đức Hòa Trang 60
- Phương pháp cắt bằng lưỡi dao tịnh tiến tuy mép cắt không được thẳng đẹp, chất lượng mép cắt ở mức độ trung bình nhưng lực cắt không cần lớn, dễ dàng cơ khí hóa và tự động hóa, giá thành rẻ. Với cặp lưỡi dao bố trí nghiêng sẽ yêu cầu lực cắt bé hơn, kết cấu nhỏ gọn hơn cặp lưỡi dao bố trí song song nên ta chọn phương pháp cắt bằng lưỡi dao tịnh tiến bố trí nghiêng. Để tạo lực cắt thì ta có thể dùng cơ cấu tay quay con trượt hoặc cơ cấu xy lanh thủy lưc, để dễ dàng trong việc tự động hóa và điều khiển ta chọn cơ cấu tạo lực cắt bằng xy lanh thủy lực. Sơ đồ truyền động tạo lực cắt như sau:
Hình 3.15: Sơ đồ dao cắt phẳng bằng thủy lực 1. Van điều khiển 4. Lưỡi dao trên
2. Xi lanh thuỷ lực 5. Phôi cắt 3. Piston 6. Lưỡi dao dưới
❖ Cơ cấu dao cắt hình
Cơ cấu dao cắt và sơ đồ truyền động tạo lực cắt tương tự như dao cắt phẳng, nhưng do dao cắt hình thực hiện cắt sau khi đã cán xong sản phẩm nên để tránh cong, vênh ta chọn biện dạng dao trùng với biên dạng của tole sau khi cán xong.