Máy cắt là gì? Các loại, công dụng và cách thức hoạt động

A máy cắt là một thiết bị cắt cơ khí sử dụng hai lưỡi dao sắc di chuyển qua nhau để cắt kim loại tấm, tấm và các vật liệu khác trên một đường thẳng. Không giống như cưa hoặc khoan, việc cắt tạo ra các vết cắt vuông vắn, sạch sẽ mà không tạo ra nhiệt hoặc phoi, khiến nó trở thành thiết bị thiết yếu trong các xưởng chế tạo kim loại, cơ sở sản xuất và công trường xây dựng trên toàn thế giới.

Máy hoạt động theo nguyên lý đơn giản: một lưỡi dao đứng yên trong khi lưỡi kia di chuyển theo chiều dọc hoặc chiều ngang để cắt xuyên qua vật liệu. Quá trình này tương tự như cách dùng kéo cắt giấy, nhưng với lực mạnh hơn đáng kể—máy cắt công nghiệp có thể tạo ra áp lực cắt từ 20 đến 600 tấn , tùy theo quy mô và công suất của chúng.

Máy cắt hoạt động như thế nào

Quá trình cắt bao gồm bốn giai đoạn riêng biệt xảy ra trong vài giây. Đầu tiên, vật liệu được định vị dựa vào thước đo phía sau, đảm bảo kích thước cắt chính xác. Khi được kích hoạt, lưỡi trên hạ xuống nhanh chóng, tác dụng lực tập trung dọc theo đường cắt trong khi lưỡi dưới vẫn cố định.

Khi các lưỡi dao ăn vào nhau, chúng tạo ra một vùng cắt nơi xảy ra biến dạng dẻo trước khi vật liệu bị nứt. Khe hở lưỡi dao—thường được đặt trong khoảng từ 5% đến 10% độ dày vật liệu—quyết định chất lượng cắt. Khoảng cách quá rộng sẽ tạo ra các cạnh thô; quá hẹp gây ra sự mài mòn quá mức trên lưỡi dao.

Phương pháp truyền tải điện

Máy cắt hiện đại sử dụng ba hệ thống truyền động chính:

• Truyền động cơ khí: Sử dụng bánh đà và hệ thống ly hợp, cung cấp tốc độ lên tới 60 hành trình mỗi phút để sản xuất khối lượng lớn
• Truyền động thủy lực: Cung cấp khả năng kiểm soát tốc độ thay đổi và lực ổn định trong toàn bộ hành trình cắt, lý tưởng cho các vật liệu dày hơn
• Dẫn động bằng khí nén: Phổ biến trong các máy nhỏ hơn dành cho vật liệu nhẹ hơn, mang lại thời gian phản hồi nhanh

Các loại máy cắt

Kéo cắt chém

Kéo chém là loại phổ biến nhất, có lưỡi cắt thẳng đứng di chuyển thẳng xuống. Những máy này xử lý vật liệu từ lá mỏng tấm thép dày tới 1 inch . Công suất cắt có chiều rộng từ 4 feet đến hơn 40 feet, với các mẫu lớn hơn được tìm thấy ở các trung tâm dịch vụ thép và cơ sở đóng tàu.

Kéo cắt cá sấu

Được đặt tên theo hình dáng giống hàm, kéo cắt cá sấu sử dụng tác động cắt có bản lề trong đó cả hai lưỡi dao đều di chuyển. Những máy này vượt trội trong việc cắt kim loại phế liệu, kết cấu thép và các vật liệu có hình dạng bất thường. Bãi phế liệu thường sử dụng kéo cắt cá sấu để xử lý lên tới 200 tấn kim loại mỗi ngày , cắt xuyên qua cốt thép, ống và sắt góc một cách dễ dàng.

Kéo cắt băng ghế

Kéo cắt băng ghế là công cụ nhỏ gọn, vận hành bằng tay phù hợp cho công việc nhẹ nhàng. Được đặt trên bàn làm việc, chúng thường cắt vật liệu có kích thước lên tới thép nhẹ 16 thước. Các cửa hàng chế tạo nhỏ và nhà thầu HVAC ưa chuộng những thiết bị này vì tính di động và chi phí vận hành bằng không.

Kéo cắt quay

Kéo cắt quay sử dụng lưỡi tròn thay vì cạnh thẳng, cho phép cắt cong và không đều. Hành động cắt liên tục làm cho chúng Nhanh hơn 40% so với kéo cắt chém cho một số ứng dụng nhất định, đặc biệt là trong ngành ô tô và hàng không vũ trụ, nơi yêu cầu hình dạng phức tạp.

Ứng dụng và vật liệu công nghiệp

Máy cắt xử lý nhiều loại vật liệu trong nhiều ngành công nghiệp. Trong sản xuất ô tô, họ cắt các tấm thân xe và các bộ phận kết cấu từ nhôm và thép cường độ cao. Ngành công nghiệp thiết bị dựa vào máy cắt để sản xuất hơn 15 triệu tấm tủ lạnh và máy giặt hàng năm riêng ở Bắc Mỹ.

Khả năng tương thích vật liệu

Các vật liệu khác nhau yêu cầu góc lưỡi và khoảng hở cụ thể để có kết quả tối ưu:

• Thép nhẹ: Vật liệu bị cắt phổ biến nhất, yêu cầu độ hở lưỡi tiêu chuẩn là 6-8% độ dày
• Thép không gỉ: Yêu cầu lưỡi dao sắc hơn và độ hở 10-12% do đặc tính làm cứng
• Nhôm: Sử dụng khoảng hở rộng hơn (12-15%) và góc cắt thấp hơn để ngăn chặn sự bám dính của vật liệu
• Đồng và đồng thau: Yêu cầu thay lưỡi dao thường xuyên do tính chất mài mòn của chúng

Các công ty xây dựng sử dụng thiết bị cắt cầm tay để cắt tấm lợp, vách ngoài và sàn kim loại tại chỗ. Nhà thầu HVAC xử lý đường ống từ thép mạ kẽm 24-mét, chế tạo hàng ngàn vết cắt chính xác cho mỗi dự án không tạo ra tia lửa hoặc vùng chịu ảnh hưởng nhiệt.

Ưu điểm so với các phương pháp cắt thay thế

Cắt mang lại những lợi ích khác biệt so với cắt plasma, cắt laser hoặc cưa. Quá trình này tạo ra vùng không bị ảnh hưởng nhiệt , bảo toàn tính chất vật liệu dọc theo mép cắt. Điều này làm cho khả năng cắt trở nên lý tưởng cho các ứng dụng mà biến dạng nhiệt sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của bộ phận hoặc khi cần hàn tiếp theo.

Chi phí vận hành vẫn thấp hơn đáng kể so với phương pháp cắt nhiệt. Máy cắt thủy lực tiêu thụ khoảng 15 kilowatt trong quá trình vận hành, trong khi máy cắt laser tương đương cần 30-50 kilowatt. Trong hơn một năm hoạt động, điều này có nghĩa là Tiết kiệm năng lượng $8.000-$12.000 đối với các cơ sở hoạt động hai ca mỗi ngày.

Lợi thế về tốc độ trở nên rõ ràng khi sản xuất số lượng lớn. Kéo CNC hiện đại hoàn thành việc cắt trong 2-3 giây, bao gồm cả việc định vị vật liệu. Cắt laser cùng một bộ phận có thể mất 8-12 giây, giảm thông lượng 60-70%. Đối với các nhà sản xuất sản xuất hàng nghìn bộ phận giống hệt nhau, hiệu quả này ảnh hưởng trực tiếp đến lợi nhuận.

Các thành phần và tính năng chính

Hệ thống đo trở lại

Thước đo phía sau định vị vật liệu chính xác trước khi cắt. Máy đo mặt sau CNC hiện đại đạt được độ lặp lại trong phạm vi ± 0,004 inch , cần thiết để duy trì dung sai chặt chẽ trong suốt quá trình sản xuất. Máy đo mặt sau đa trục cho phép cắt góc và hình dạng bộ phận phức tạp mà không cần định vị lại thủ công.

Cấu trúc lưỡi

Lưỡi cắt thường bao gồm thép công cụ có độ cứng trong khoảng 58-62 HRC. Môi trường sản xuất cao sử dụng lưỡi dao có hạt dao cứng hoặc cạnh cacbua có độ bền cao dài hơn 5-10 lần hơn thép công cụ tiêu chuẩn. Lưỡi cắt có thể lập chỉ mục bốn mặt giúp giảm thời gian ngừng hoạt động bằng cách cho phép người vận hành xoay sang các lưỡi cắt mới mà không cần tháo lưỡi cắt.

Hệ thống an toàn

Máy cắt hiện đại kết hợp nhiều tính năng an toàn theo yêu cầu của OSHA và các tiêu chuẩn quốc tế. Màn sáng phát hiện sự xâm nhập của người vận hành và dừng chuyển động của lưỡi dao trong vòng một phần nghìn giây. Bộ điều khiển bằng hai tay ngăn chặn việc vô tình kích hoạt, trong khi tấm bảo vệ lưỡi bảo vệ người vận hành khỏi các mảnh vụn bay và các điểm kẹp.

Lựa chọn máy cắt phù hợp

Việc lựa chọn thiết bị cắt thích hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Độ dày vật liệu xác định trọng tải yêu cầu—ước tính theo quy tắc chung 1 tấn lực trên mỗi inch chiều rộng thép nhẹ ở độ dày một phần tư inch. Một cửa hàng thường xuyên cắt thép 1/4 inch rộng 10 feet cần lực cắt tối thiểu 120 tấn.

Khối lượng sản xuất ảnh hưởng đến việc truyền động cơ khí hay thủy lực có ý nghĩa kinh tế. Kéo cơ học có giá ban đầu thấp hơn 20-30% nhưng hoạt động ở tốc độ cố định. Các mô hình thủy lực cung cấp khả năng kiểm soát tốc độ thay đổi và bảo trì dễ dàng hơn, phù hợp với mức giá cao hơn trong các cơ sở vận hành nhiều ca.

Yêu cầu về độ chính xác xác định liệu điều khiển CNC có cần thiết hay không. Máy đo phía sau thủ công đủ để cắt thô và xử lý phế liệu, đạt được dung sai khoảng ± 0,030 inch. Các bộ phận yêu cầu thông số kỹ thuật chặt chẽ hơn cần định vị CNC, điều này bổ sung thêm $15,000-$50,000 giảm chi phí máy nhưng loại bỏ các lỗi đo lường và giảm 75% thời gian thiết lập.

1. Tính toán độ dày và chiều rộng vật liệu tối đa cần thiết
2. Xác định khối lượng sản xuất và thời gian chu kỳ cần thiết
3. Đánh giá các yêu cầu về dung sai cho ứng dụng của bạn
4. Xem xét không gian sàn có sẵn và nguồn điện
5. Đánh giá chi phí bảo trì dài hạn và thay thế lưỡi dao

Những cân nhắc về bảo trì và vận hành

Bảo trì thích hợp giúp kéo dài tuổi thọ cắt và duy trì chất lượng cắt. Dầu thủy lực nên được thay đổi mỗi 2.000 giờ hoạt động hoặc hàng năm, tùy điều kiện nào đến trước. Chất lỏng bị nhiễm bẩn gây ra sự chuyển động thất thường của thanh nén và làm hỏng các vòng đệm, dẫn đến chi phí sửa chữa tốn kém trung bình từ 3.000 đến 8.000 USD.

Khoảng thời gian mài lưỡi phụ thuộc vào loại vật liệu và khối lượng sản xuất. Cắt thép nhẹ, lưỡi dao thường yêu cầu mài sau 40.000-60.000 lần cắt. Thép không gỉ giảm tỷ lệ này xuống còn 20.000-30.000 lần cắt do độ mài mòn tăng lên. Việc mài sắc chuyên nghiệp có giá $200-$400 cho mỗi bộ lưỡi nhưng sẽ khôi phục hiệu suất về tình trạng gần như mới.

Việc kiểm tra hàng ngày sẽ xác minh khoảng cách lưỡi dao thích hợp, độ chính xác của thước đo phía sau và chức năng của hệ thống an toàn. Bôi trơn hàng tuần các gib, tấm chống mòn và các điểm trục giúp ngăn ngừa mài mòn sớm. Cơ sở thực hiện báo cáo kế hoạch bảo trì phòng ngừa Giảm 60% số lần tắt máy ngoài kế hoạch so với những người chỉ thực hiện sửa chữa phản ứng.