Đồ án Thiết kế máy cắt tôn tấm

LỜI NÓI 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 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 TÔN TẤM” với các nội dung sau: Phần I. Lý thuyết về kim loại. Phần II. Chọn phương án thiết kế. Phần III. Thiết kế động học, động lực học toàn bộ kết cấu máy. Phần IV. Các hệ thống điều khiển máy. Phần V. An toàn và vận hành. Hỗ trợ cho phần lý thuyết trên có 07 bản vẽ thể hiện các mối lắp ghép của máy. Đề tài được hoàn thành với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn, cùng các thầy cô trong khoa và sự giúp đỡ của xí nghiệp toa xe Đà Nẵng, nhà máy cơ điện Cầu Đỏ. 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 giáo hướng dẫn và các thầy cô trong khoa. Đà Nẵng, ngày 10 tháng 05 năm 2001 Sinh viên thiết kế MỤC LỤC Lời nói đầu 1 Mục lục 2 Phần I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KỸ THUẬT CẮT KIM LOẠI 5 Chương 1. LÝ THUYẾT VỀ SỰ BIẾN DẠNG 6 1.1. Cơ chế của quá trình dập cắt kim loại: (bằng áp lực) 6 1.2. Những nhân tố ảnh hưởng đến biến dạng dẻo của kim loại: 11 Chương 2. Các phương pháp cắt tấm kim loại. 14 2.1. Cắt bằng phương pháp thủ công: 14 2.2. Cắt bằng chùm tia laser: 14 2.3. Cắt thép tấm bằng áp lực lưỡi cắt: 15 Chương 3. Các phương án bố trí dao cắt 18 3.1. Máy cắt lưỡi dao song song: 18 3.2. Máy cắt lưởi cắt nghiêng. 19 3.3. Máy cắt bằng lưởi dao đĩa: 21 Phần II. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐỘNG CỦA MÁY 24 Chương 1. phân tích chọn nguyên lý tạo chuyển động tịnh tiến của dao 25 1.1. Chuyển động tịnh tiến nhờ hệ thống thuỷ lực: 25 1.2. Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu hình sin: 26 1.3. Chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu tay quay con trượt: 26 Chương 2. Chọn phơng án truyền động 28 1.4. Các phương án: 28 1.5. Sơ đồ động của máy: 31 Phần III. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC TOÀN MÁY 33 Chương 1. Phân tích động học cơ cấu máy 34 1.1. Đặc điểm động học: 34 1.2. Xác định các thông số của các cơ cấu: 37 1.3. Xác định hành trình đầu trượt và kích thước tay quay thanh truyền: 40 Chương 2. Tính động lực học máy 42 2.1. Tính lực cắt: 42 2.2. Phân tích lực trên cơ cấu: 45 2.3. Chọn động cơ điện 48 2.4. Phân phối tỷ số truyền: 50 2.5. Thiết kế bộ truyền đai: 51 2.6. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh: 56 2.7. Thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm: (tương tự) 61 Chương 3. Tính toán thiết kế trục 65 3.1. Tính sơ bộ trục: 65 3.2. Tính gần đúng: 66 3.3. Tính chính xác trục: 74 3.4. Tính chọn ổ đở trục: 83 Chương 4. Tính toán các bộ phận của máy . 90 4.1. Tính toán thanh truyền: 90 4.2. Thiết kế dao cắt. 94 4.3. Thiết kế phanh hãm: 96 4.4. Tính ly hợp: 99 4.5. Tính cơ cấu kẹp phôi: 101 Chương 5. Thiết kế khung - vỏ máy 105 5.1. Kết cấu thân bên: 105 5.2. Kết cấu tấm giằng trước: 105 5.3. Kết cấu tấm giằng sau: 106 5.4. Kết cấu bàn dao dưới: 107 5.5. Xác định kích thước của khung vỏ máy: 107 5.6. Cử chi tiết: 110 Chương 6. Kiểm tra kết quả bằng phầm mềm phần tử hữu hạn 111 6.1. Biểu đồ mômen: 111 6.2. Bảng so sánh kết quả: 113 Phần IV. MẠCH ĐIỆN VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY. 114 Chương 1. Sơ đồ mạch điện. 115 1.1. Sơ đồ điều khiển động cơ chính AOC2-82-6: 115 1.2. Sơ đồ điều khiển động cơ dẫn động bơm: AO2 - 62 - 4 116 1.3. Sơ đồ điều khiển chung: 117 Chương 2. Hệ thống điều khiển ly hợp điện từ và van phân phối 119 2.1. Điều khiển van phân phối. 119 2.2. Điều khiển ly hợp. 119 Phần V. AN TOÀN VÀ VẬN HÀNH 120 Chương 1. An toàn và vận hành máy. 121 1.1. Trước khi làm việc. 121 1.2. Trong khi làm việc: 121 1.3. Sau khi làm việc. 122 Chương 2. Các vấn đề liên quan khác. 123 2.1. Cách lắp đặt máy: 123 2.2. Các sự cố của máy: 123 Lời kết 125 Tài liệu tham khảo 126 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KỸ THUẬT CẮT KIM LOẠI  LÝ THUYẾT VỀ SỰ BIẾN DẠNG CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH DẬP CẮT 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 thực hiện bằng cách dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại ở trạng thái nóng hoặc nguội làm cho kim loại đạt đến quá giới hạn đàn hồi, kết quả sẽ làm thay đổi vật thể kim loại mà không phá huỷ tính liên tục và độ bền của chúng. Đặc điểm của phương pháp gia công bằng áp lực: Kim loại gia công ở thể rắn, sau khi gia công không những thay đổi hình dạng, kích thước mà còn thay đổi cả cơ, lý, hoá tính của kim loại như kim loại mịn chặt hợn, hạt đồng đều, thay đổi tổ chức hạt của đúc thành tổ chức thể, khử được các khuyết tật trổ khí, rổ co... do đúc gây nên nâng cao cơ tính và tuổi bền của chi tiết... Vậy khi nghiên cứu về cơ chế của quá trình dập cắt kim loại nghĩa là nghiên cứu các quá trình biến đổi kim loại. BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI - BIẾN DẠNG DẺO - PHÁ HUỶ: Biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá huỷ là ba quá trình nối tiếp nhau xảy ra trong kim loại và hợp kim dưới tác dụng của ngoại lực và tải trọng. Hình I.1 Biến đồ biến dạng khi kéo của kim loại Từ biểu đồ ta thấy: Khi tải trọng tác dụng P < Pp thì biến dạng kim loại tỷ lệ bậc nhất với tải trọng hay đây là giai đoạn biến dạng đàn hồi. Khi tải trọng từ Pp ( Pa thì biến dạng tăng với tốc độ nhanh và đây là giai đoạn biến dạng dẻo kèm theo biến dạng đàn hồi. Khi tải trọng đạt đến giá trị lớn nhất Pb thì trong kim loại bắt đầu xuất hiện vết nứt, tại đây ứng suất tăng nhanh và kích thước vết nứt tăng lên và cuối cùng là phá huỷ kim loại. Biến dạng đàn hồi: Khi chịu tải, vật liệu sinh ra một phản lực cân bằng với ngoại lực. Ứng suất là phản lực tính trên một đơn vị diện tích, ứng suất vuông góc với mặt chịu lực gọi là ứng suất pháp
, gây ra biến dạng (. Ứng suất tiếp ( sinh ra xê dịch
trong mặt chịu lực. Ứng suất pháp ba chiều (áp lực P) làm biến đổi thể tích (V/V. Biến dạng đàn hồi có thể do ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp sinh ra như sơ đồ sau. Đó là biến dạng mất đi khi bỏ tải, tuyến tính và không có vòng trễ. a) b) c) d) Hình I.2 Biến dạng đàn hồi. a. Ứng suất kéo c. Ứng suất tiếp b. Ứng suất nén d. Ép ba chiều Đối với nhiều vật liệu, quan hệ tuyến tính giữa ứng suất và biến dạng đàn hồi được mô tả bằng định luật Hooke. Phương trình cơ sở của lý thuyết đàn hồi. ( = E( (cho kéo, nén) (1.1) [1] ( = G ( (cho xê dịch) (1.2) Trong đó: E: modun đàn hồi. G: độ xê dịch Và: P = K.(V/V (cho phép ba chiều) (1.3) K = E/[ 3(1-2()] (1.4) G = E/[2(1-()] Đa số vật liệu: ( = 0,3 Như vậy biến dạng đàn hồi của kim loại có thể hiểu là: các nguyên tử trong mạng tinh thể tác động qua lại với nhau bằng lực hút, lực đẩy. Bình thường nếu khoảng cách giữa các nguyên tử bằng bán kính của nguyên tử r0 thì các nguyên tử hút với nhau. Còn khi có ngoại lực tác dụng thì mạng tinh thể bị xô lệch mạng làm cho khoảng cách giửa các nguyên tử khác r0 thì lúc này xuất hiện các lực tương hỗ giữa các nguyên tử về vị trí cân bằng. Những thay đổi sau biến dạng: Tổ chức tế vi: Biến dạng dẻo làm thay đổi rõ rệt tổ chức tế vi hay cơ tính: Sau khi biến dạng dẻo, ngoài biên giới hạt ra, một phần khá lớn mạng tinh thể của kim loại không sắp xếp trật tự. Mức độ biến dạng càng lớn, mức độ xô lệch mạng tinh thể càng cao. Trong quá trình biến dạng dẻo hình dạng hạt hay thay đổi rất nhiều, hạt có thể bẹt và dài ra khó nhận biết được biên giới hạt trên tổ chức tế vi, hoặc khi độ biến dạng lớn các hạt kim loại có thể bị chia cắt và trở nên nhỏ hơn, pha thứ hai hoặc tạp chất bị nhỏ vụn ra rồi kéo dài theo phương biến dạng (cán, kéo, rèn, ép) tạo nên tổ chức dạng thớ, làm cho kim loại bị phá huỷ dòn theo chiều ngang thớ. Trong quá trình trượt có kèm theo sự quay của mặt và phương trượt với xu hướng tiến gần về trục biến dạng chính. Mức độ biến dạng càng lớn mức độ quay càng nhiều và có thể làm cho các hạt đều có phương mạng giống nhau được gọi là hiện tượng định hướng phương mạng hay textua. Tính chất: Biến dạng dẻo làm xuất hiện ứng suất dư biến đổi cơ, lý, hoá tính của kim loại. Sau khi biến dạng dẻo trong kim loại có tồn tại ứng suất dư. Người ta chia làm hai loại: ứng suất dư tế vi và thô đại. Ứng suất dư tế vi: Là loại ứng suất tồn tại trong kim loại. Sau khi bỏ tải trọng biến dạng, được cân bằng trong phạm vi từng phần nhỏ của hạt hay trong từng hạt. Nguyên nhân là do biến dạng dẻo xảy ra không đồng nhất giữa các hạt do hình thành các mặt trượt, tạo nên xô lệch mạng. Độ biến dạng càng lớn ứng suất dư tế vi càng tăng. Ứng suất dư tế vi gắn liền với xô lệch mạng có tác dụng cản trở chuyển động của lệch làm tăng ứng suất thô đại, là loại ứng suất tồn tại trong cả thể tích kim loại hay giữa các phần sinh ra do biến dạng không đồng đều trên toàn tiết diện. Ứng suất thô đại không có lợi là một trong những nguyên nhân gây phá huỷ. Biến dạng dẻo làm biến đổi cá tính của kim loại, làm tăng giới hạn bền, giới hạn chảy, giới hạn đàn hồi. Biến dạng dẻo làm biến đổi lý, hoá tính kim loại: Vì biến dạng dẻo làm tăng xê lệch mạng, nhỏ hạt nên giảm tính dẫn điện (tăng điện trở), lực kháng từ tăng lên, độ thấm từ, cảm ứng tư dủ giảm đi. Các lý tính như nhiệt dung, hệ số giản nỡ nhiệt không đổi, hoạt tính hoạt động hoá học, nó dễ bị ăn mòn và có khuynh hướng nứt ăn mòn. Phá huỷ: Quá trình biến dạng tăng dần với mức độ nào đó kim loại sẽ bị phá huỷ. Đây là một dạng hỏng nghiêm trọng và không thể phục hồi được. Cơ chế của quá trình phá huỷ: Đầu tiên hình thành các vết nứt từ kích thước siêu vi mô, vi mô đến vĩ mô. Phá huỷ trong điều kiện tải trọng tĩnh: Phá huỷ có kèm theo sự biến dạng dẻo với mức độ tương đối gọi là phá huỷ dẻo. Phá huỷ dẻo xảy ra với tốc độ nhỏ và cần nhiều năng lượng nên ít nguy hiểm. Điều kiện cần thiết cho phá huỷ dẻo xảy ra là biến dạng dẻo và trạng thái ứng suất kéo ba chiều trong vùng có co thắt cục bộ. Hình I.3. các dạng nứt khi phá huỷ dẻo. Phá huỷ dòn hầu như không có biến dạng dẻo vĩ mô kèm theo xảy ra tức thời nên khá nguy hiểm. Bề ngoài mặt đứt khi phá huỷ thường vuông góc với ứng suất pháp lớn nhất nhưng mặt vĩ mô thì có thể là theo các mặt phẳng tinh thể xác định (mặt vỏ dòn ở bên trong mọi hạt).(hình vẽ sau). Hình I.4. Đường cong thử kéo. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phá huỷ là: nhiệt độ, tốc độ biến dạng và tập trung ứng suất. Ứng suất cần thiết để phát triển vết nứt. (c =
(1-10- [1]) E - mođun đàn hồi. (s - sức căng bề mặt. C - kích thước đặc trưng của vết nứt ban đầu. Phá huỷ trong điều kiện tải trọng thay đổi theo chu kỳ(phá huỷ mỏi): Cơ chế của phá huỷ mỏi củng xảy ra bằng cách tạo thành và phát triển vết nứt. Sự phá huỷ mỏi phụ thuộc vào yếu tố: Ứng suất tác dụng, số chu kỳ tác dụng của tải trọng, yếu tố tập trung của ứng suất. Phá huỷ ở nhiệt độ cao (phá huỷ dão): Sự tạo nên vết nứt dảo có thể theo cơ chế sau: Các hạt trượt lên nhau theo biên giới hạt có tập trung ứng suất tạo ra vết nứt. NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN BIẾN DẠNG DẺO CỦA KIM LOẠI: ANH HƯỞNG CỦA ỨNG SUẤT CHÍNH: Ứng suất chính là ứng suất pháp tuyến sinh ra bên trong vật thể khi có ngoại lực tác dụng. Ứng suất đường Ứng suất mặt Ứng suất khối. Hình I.5. Các loại ứng suất. Trong gia công áp lực thường gặp trạng thái ứng suất khối. Trạng thái ứng suất khối:
max =
Trạng thái ứng suất mặt:


Trạng thái ứng suất đường




Nếu (1 = (2 = (3 thì ( = 0 nghĩa là không gây ra biến dạng. Điều kiện để kim loại biến dạng dẻo và phá huỷ: (max ( (ghạn. Khi kim loại chịu trạng thái ứng suất đường thì điều kiện biến dạng dẻo là:
=
Khi kim loại chịu trạng thái ứng suất mặt thì điều kiện biến dạng dẻo là:
=
tức





ẢNH HƯỞNG CỦA ỨNG SUẤT DƯ: Sự tồn tại của ứng suất dư bên trong vật thể sẽ làm cho tính dẻo của kim loại giảm đi và làm giảm độ bền, độ dai. Nếu ứng suất dư lớn có thể làm vật biến dạng hoặc phá huỷ. ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ TỔ CHỨC KIM LOẠI: Thành phần hóa học ảnh hưởng đến tính dư và biến dạng của kim loại và hợp kim, nó quyết định bởi nguyên tố cơ bản, nguyên tố hợp kim và tạp chất. Đối với nguyên tố cơ bản: tạo nên tổ chức cơ sở do đó quyết định tính dư và biến dạng dẻo của kim loại và hợp kim. Nguyên tố hợp kim tạo với kim loại cơ sở những liên kết kim loại có tổ chức phức tạp làm cho hợp kim mất cứng và dòn đồng thời nó làm xô lệch mạng, làm cản trở quá trình trượt, dẫn đến kim loại có tính dẻo thấp. Nguyên tố tạp chất: hợp chất trong kim loại cũng ảnh hưởng lớn đến tính dẻo của nó. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ: Khi kim loại ở vào nhiệt độ cao thì các phần tử bị dao động nhiệt làm suy giảm lực liên kết giữa các phần tử do đó làm tăng tính dẻo của kim loại, đồng thời dao động nhiệt có khả năng đưa các phần tử từ trạng thái mất cân bằng về trạng thái cân bằng do đó làm giảm sự xô lệch khử biến cứng và làm tăng tính dẻo. ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ BIẾN DẠNG DẺO: Tăng tốc độ biến dạng thì sẽ làm giảm tính dư của kim loại nếu tốc độ của quá trình biến cứng khi biến dạng lớn hơn tốc độ của quá trình khử biến cứng. Ngoài ra tốc độ biến dạng tăng còn làm sinh nhiệt nhiều, hiệu ứng nhiệt làm cho kim loại đạt đến nhiệt độ mà tại đó tính dẻo thấp, còn làm tăng cứng lớn hơn tốc độ biến cứng, do hiệu ứng nhiệt mà nhiệt độ của kim loại tăng dần lên làm cho kim loại chuyển từ vùng dòn sang vùng dẻo. ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT NGOÀI: Ma sát ngoài làm thay đổi hình thức lực, do đó làm thay đổi trạng thái ứng suất chính của vật thể. Ngoài ra, ma sát ngoài còn có 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 di chuyển của kim loại trong khuôn rèn và dập thể tích do đó có khả năng làm giảm việc điền đầy khuôn. CÁC PHƯƠNG PHÁP CẮT TẤM KIM LOẠI. Để thực hiện công nghệ cắt các vật liệu, trong thực tế có nhiều phương pháp cắt như: cắt bằng phương pháp cắt thủ công (chặt bằng ve), cắt bằng ngọn lửa hàn khí, cắt bằng tia laser, plasma hay các phương pháp dập tấm (rập cắt và đột lổ) cắt bằng máy cắt thép tấm vv.... Tuỳ theo hình dạng kích thước, quy trình sản xuất cũng như quy mô sản xuất mà ta có thể áp dụng các phương pháp cắt khác nhau cho hợp lý. CẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦ CÔNG: 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 đối với các phân xưởng thủ công, cắt các loại thép tấm có chiều dày bé và diện tích 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. Chủ yếu dùng trong các xưởng sản xuất vừa và nhỏ. CẮT BẰNG CHÙM TIA LASER: Trong những năm gần đây người ta đã bắt đầu sử dụng laser để cắt tất cả các loại vật liệu với bất kỳ độ cứng nào(Sơ đồ như hình 1.6). Nguyên lý chung về cắt bằng laser là một phương pháp tạo rảnh cắt hoặc lổ nhờ vào nguồn nhiệt bức xạ rất lớn của laser làm vật liệu vùng cắt chảy lỏng và bốc hơi đi ra ngoài. Nguồn bức xạ laser 1 tạo ra chùm tia laser 2 đi thẳng, đổi hướng nhờ gương phẳng 3 và được hội tụ nhờ thấu kính 4 có tiêu cự f. nguồn năng lượng bức xạ laser tập trung trên một diện tích rất nhỏ và với mật độ dòng nhiệt tại vùng tiếp xúc bề mặt rất cao làm vật liệu nóng chảy và bốc hơi tạo thành rảnh cắt hoặc lổ khoan. Hình I.6 sơ đồ nguyên tắc cắt bằng laser. Cắt bằng chùm tia laser có nguồn nhiệt tập trung với 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 có thể cắt theo đường thẳng, đường cong bất kỳ và có thể cắt theo hướng khác nhau nhờ quá trình cắt không tiếp xúc. Năng suất cao và có thể cơ khí hoá, tự động hóa cao... Tuy nhiên, những hạn chế của phương pháp cắt laser là chiều dày cắt hạn chế trong khoảng 10(20 (mm), thiết bị tạo laser cũng như các thiết bị điều khiển chương trình số (CNC) để cắt có giá thành cao. CẮT THÉP TẤM BẰNG ÁP LỰC LƯỠI CẮT: Thật chất của quá trình cắt đứt kim loại bằng áp lực lưỡi cắt là sự biến dạng dẻo sau đó đến phá huỷ kim loại. Quá trình cắt đứt vật liệu chia làm ba giai đoạn liên tục. Giai đoạn 1: đây là giai đoạn biến dạng đàn hồi Giai đoạn 2: là giai đoạn biến dạng dẻo. Dao đi xuống làm cho lực cắt tăng lên vượt quá điểm tới hạn, kim loại bị biến dạng dẻo. Biến dạng dẻo này phát sinh ngay ở mép của dao cắt, ứng suất tập trung làm phát sinh dòng chảy kim loại tạo thành vùng kim loại bị chèn ép. Sự chèn ép cục bộ đó sẽ phát triển đến khi toàn bộ chiều dày của kim loại đạt đến ứng suất đủ để làm xuất hiện đường trượt. Những đường trượt này tạo ra đường dẻo hẹp hình bình hành khi cắt, do đó biến dạng trượt kèm theo uốn và kéo các thớ kim loại cho đến khi bắt đầu xuất hiện các vết nứt. Giai đoạn này dao cắt từ 20 (50% chiều dày kim loại. Giai đoạn 3: Dao tiếp xúc đi xuống, tại thời điểm khi ứng lực gần đến giới hạn bền, các vết nứt xuất hiện từ hai mép của dao tiến sâu vào vật liệu và làm đứt rời vật liệu. Lực cắt và momen: ta thấy khi cắt thép tấm bằng áp lực lưỡi cắt thì áp lực P của lưỡi cắt trên và phản lực của lưỡi cắt dưới lệch nhau do khe hở Z giữa 2 lưỡi dao tạo ra một momen cắt: M = P.a (1-11) Trong đó: a: khoảng cách giữa hai lực, thường a= (1,5(2)Z. Mô men này có xu hướng làm phôi quay đi một góc nhỏ (hay bị lệch đi) trượt khi bị cắt đứt. Hiện tượng quay này làm cho chất lượng mép cắt cũng như độ chính xác giảm đi. Do đó để khắc phục hiện tượng này ta dùng thêm lực ép Q lên tấm kim loại. Thông thường: Q = (0,3( 0,4) P. Q càng lớn thì độ cứng vững của tấm thép càng cao và đường cắt càng chính xác. Xét sơ đồ phân bố lực cắt sau: (như hình vẽ số 1.7). Hình I.7. Sơ đồ phân bố lực cắt. Đối với lưỡi cắt nghiêng thì lực cắt P tính toán theo công thức sau: P = K.B.S.Tc (N) (1- 12-
) A =
(1- 13-
) Trong đó: B: Chiều rộng của tấm (chiều dài cắt). Đơn vị: (mm) S: chiều dày của tấm cần cắt (mm) (C: giới hạn bền cắt của phôi (N/mm2) với (c = (0,8 ( 0.9) (b (b: giới hạn bền của phôi (N/ mm2) K: Hệ số tính đến tính chất và chiều dày vật liệu không đồng đều. K = 1,2(1,4.
: góc nghiêng của dao (2( 60) Sau quá trình cắt, mép cắt không được bằng phẳng, nếu yêu cầu độ chính xác cao ta cần sửa lại bằng đá mài. Lượng dư sửa tinh cho phép (0,22(0,25) mm. CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ DAO CẮT Cắt vật liệu tấm thành băng (dãi) được thực hiện trên các máy cắt tôn tấm. Nguyên lý của phương pháp này là dùng dao để cắt tấm theo vết. Quá trình cắt được hình thành qua các phương án sau: MÁY CẮT LƯỠI DAO SONG SONG: Hình I.8. Sơ đồ bố trí dao lưỡi song song. Khi cắt hai lưỡi dao luôn luôn tiếp xúc với phôi tấm trên cả chiều rộng mặt cắt. Có thể cắt các tấm rộng 3200 mm và lớn hơn, dày đến 20mm, chỉ cắt được các đường thẳng, chiều rộng tấm cắt phải nhỏ hơn chiều dài lưỡi cắt. Các thông số kỹ thuật của máy và dao: Lực cắt tính theo công thức: Pc = B.S.(c (N) A =
B: Chiều rộng phôi cắt (mm) S: Chiều dày phôi (c: Giới hạn bền cắt của phôi, (c = (0,8(0,9)(b (N/mm2) (b: giới hạn bền của phôi, hệ số liên quan đến độ cứng và chiều dày của vật liệu. Thép S < 2mm (
=0,75(0,55. S = (2(4) mm(
=0,99(0,45. Góc cắt của dao: ( = (750(850) Góc sau ( =(2(30). Cho phép ( = 900 hoặc ( = 00 Khi cắt vật liệu dẻo thì ( =(8(500) Góc trước ( = (3(50) Khe hở Z =(0,05(0,07)S Trong điều kiện gia công thức tế điều kiện cắt có thể thay đổi dẫn đến dao bị mòn, thay đổi khe hở Z