LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY CƯA NHÔM TẤM ĐH BÁCH KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA 
KHOA: CƠ KHÍ 
BỘ MÔN: THIẾT KẾ MÁY 
---------------o0o--------------- 

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 

THIẾT KẾ MÁY CƯA NHÔM TẤM 

GVHD: TS. Phan Tấn Tùng 

MỤC LỤC 
Đề mục 

Trang 

Trang bìa 

i 

Nhiệm vụ luận văn 
Lời cảm ơn 

ii 

Tóm tắt luận văn 

iii 

Mục lục 

iv 

Danh sách hình vẽ 

viii 

Danh sách bảng biểu 

x 

Chương 1: TỔNG QUAN 

1 

1.1 Giới thiệu sơ lược về nhu cầu nhôm hiện nay cho ngành cơ khí 

1 

1.2 Giới thiệu khái quát về nhôm 

2 

1.3 Nhu cầu về nguyên liệu nhôm tấm 

6 

1.4 Các loại máy cưa nhôm hiện nay 

9 

Chương 2: CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 

16 

2.1 Chọn nguyên lý hoạt động của máy 

16 
- iv - 

2.1.1 Các phương pháp cắt phôi tấm hiện nay 

16 

2.1.2 Các phương pháp truyền động cho lưỡi cưa 

20 

2.1.3 Phương án chuyển động của phôi khi cắt 

24 

2.1.4 Phương pháp lưỡi cưa di chuyển 

25 

2.1.5 Các phương pháp cố định vả kẹp phôi 

28 

2.2 Chọn sơ đồ động cho máy 

29 

2.2.1 Phương án 1 

29 

2.2.2 Phương án 2 

31 

Chương 3 THIẾT KẾ CƠ KHÍ 

34 

3.1 Thiết kế hệ thống truyền động chính 

34 

3.1.1 Tính công suất động cơ dẩn động chính 

34 

3.1.2 Tính toán thiết kế bộ truyền đai 

38 

3.1.3 Tính toán thiết kế trục dẩn động lưỡi cưa 

43 

3.1.4 Tính toán thiết kế ổ lăn 

49 

3.1.5 Tính toán và chọn bộ truyền bánh răng thanh răng 

51 

3.2 Thiết kế các kết cấu phụ 

55 

-v- 

3.2.1 Thiết kế và lựa chọn kết cấu khung máy 

55 

3.2.1 Lựa chọn phụ kiện cho máy 

56 

Chương 4 THIẾT KẾ ĐIỆN VÀ KHÍ NÉN 

59 

4.1 Thiết kế phần điện 

59 

4.2 Thiết kế phần khí nén 

64 

Chương 5 VẬN HÀNH - BẢO DƯỠNG 

71 

5.1 Vận hành 

71 

5.2 Bảo Dưỡng 

72 

Kết luận 

73 

Tài liệu tham khảo 

74 

- vi - 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Nguyễn Hữu Lộc.(2004).Cơ sở thiết kế máy .Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia 
TP.Hồ Chí Minh. 
[2] Nguyễn Hữu Lộc.(2003). Bài tập Chi tiết máy. Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia 
TP.Hồ Chí Minh. 
[3] Lại Khắc Liễm.(2001). Giáo trình Cơ Học Máy. Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia 
TP.Hồ Chí Minh. 
[4] Trần Văn Địch.(2009). Nguyên lý cắt kim loại. Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ 
Thuật. 
[5] Trịnh Chất-Lê Văn Uyển.(2005).Tính toán thiết kế Hệ dẫn động cơ khí Tập 1+2. 
Nhà xuất bản Giáo Dục Việt Nam 
[6] Nguyễn Ngọc Đào, Trần Thế San, Hồ Viết Bình. (2002).Chế độ cắt gia công cơ 
khí. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. 
[7] Phạm Đình Tân .Nguyên lý cắt và dụng cụ cắt. Nhà xuất bản Hà Nội 
[8] Nguyễn Đắc Lộc. (1998). Công nghệ chế tạo máy. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ 
thuật Hà Nội 
[9] Nguyễn Kim Đính(1998). Kỹ Thuật điện. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ Thuật. 
[10] Trần Hửu Quế (1992). Vẽ Kỹ Thuật Cơ Khí tập 1+2. Nhà xuất bản Giáo Dục 

[11] I.X. Vusneponxki (1986) Vẽ Kỹ Thuật. Nhà xuất bản Công nhân kỹ thuật Hà Nội. 
[12] Dương Văn Linh. Giáo trình trang bị điện trong máy cắt kim loại. 
[13] Phan Đình Huấn(2000). Kỹ thuật khí nén. Trung tâm bảo dưỡng công nghiệp. 
[14] MISUMI (2009) Mechanical Standard Component for FA Catalog 2009. Misumi 
Coporation 
[15] Hiwin Linear Guideway Catalog (2011) 
[16] Airtac Catalog (2011) 

DANH SÁCH HÌNH VẼ 
Đề mục 

Trang 

Hình 1.1 Sơ đồ khối về quá trình gia công 

7 

Hình 1.2 Lưỡi cưa nhôm lắp trên máy 

10 

Hình 1.3 Máy cưa vòng 

10 

Hình 1.4 Lưỡi cưa nhôm KMC 

11 

Hình 1.5 Lưỡi cưa nhôm UNIK 

11 

Hình 1.6 Máy cưa nhôm dùng đỉa cưa 

12 

Hình 1.7 Máy cưa đỉa cầm tay Makita 

13 

Hình 1.8 Máy cưa bàn Makita 

14 

Hình 2.1 Lưỡi cưa tịnh tiến 

16 

Hình 2.2 Lưỡi cưa vòng 

17 

Hình 2.3 Lưỡi cưa đỉa 

18 

Hình 2.4 Truyền động bằng bánh răng 

20 

Hình 2.5 Truyền động bằng dây đai 

21 

Hình 2.6 Truyền động bằng bộ truyền xích 

22 

- vii - 

Hình 2.7 Phương pháp phôi tịnh tiến 

24 

Hình 2.8 Phương pháp dao tịnh tiến 

24 

Hình 2.9 Truyền động bằng vitme 

25 

Hình 2.10 Truyền động bằng bánh răng thanh răng 

26 

Hình 2.11 Truyền động bằng thủy lưc hoặc khí nén 

27 

Hình 2.12 Sơ đồ động phương án 1 

29 

Hình 2.13 Sơ đồ động phương án 2 

31 

Hình 3.1 Lưỡi cưa đỉa KINZO 

34 

Hình 3.2 Động cơ dẩn động lưỡi cưa 

37 

Hình 3.3 Sự ăn khớp của đai răng 

38 

Hình 3.4 Các loại biên dạng đai răng 

39 

Hình 3.5 Pulley HTPT36S8M300-A-H30 

42 

Hình 3.6 Pulley HTPT36S8M300-B-H42 

42 

Hình 3.7 Sơ đồ lực và Moment 

45 

Hình 3.8 Động cơ liền hộp giảm tốc 

51 

Hình 3.9 Bộ thanh trượt HGH45CA2R1830 Z0C 

57 

Hình 3.10 Bộ thanh trượt EGH25SAR400 Z0C 

58 

- viii - 

Hình 4.1 Sơ đồ hoat động của máy 

60 

Hình 4.2 Sơ đồ mạch điện 

63 

Hình 4.3 Sơ đồ mạch khí nén 

64 

Hình 4.4 Sơ đồ mạch PLC 

65 

- ix - 

DANH SÁCH BẢNG BIỂU 
Đề mục 

Trang 

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của nhôm 7075 

3 

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của nhôm 5052, 5056 

4 

Bảng 1.3 Tính chất vật lý và hóa học của nhôm 5052, 5056 

4 

Bảng 1.4 Thành phần hóa học của nhôm 6061 

4 

Bảng 1.5 Tính chất vật lý và hóa học của nhôm 6061 

4 

Bảng 1.6 Thành phần hóa học của nhôm 2024 

5 

Bảng 1.7 Tính chất vật lý và hóa học của nhôm 2024 

5 

Bảng 3.1 Thông số hình học cơ bản của đai răng 

39 

Bảng 3.1 Các thông số bộ truyền đai răng 

40 

Bảng 4.1 Bảng Ladder của bộ điều khiển PLC 

66 

Bảng 5.1 Bảng chức năng các nút điều khiển máy 

71 

-x- 

Lời cảm ơn 
Luận văn tốt nghiệp là kết quả của cả một quá trình học tập và rèn luyện tại 
trường Đại Học Bách Khoa dưới sự chỉ bảo và dạy dổ tận tình của các thầy cô. Em 
xin chân thành cảm ơn thầy giáo 

Phan Tấn Tùng 

dẩn em một cách nhiệt tình. Em xin cảm ơn thầy giáo 

người trực tiếp hướng 

Trần Thiên Phúc 

người chấm phản biện và đóng góp ý kiến cho em. 
Em củng chân thành cảm ơn các quý thầy cô trong bộ môn đã đóng góp và giúp 
đỡ em trong quá trình thực hiện luận văn. 
Em xin cảm ơn ông bà, bố mẹ và gia đình những người đã quan tâm và tạo điều 
kiện thuận lợi giúp em hoàn thành luận văn của mình. 
Ngoài ra em xin chân thàn cảm ơn bạn bè đồng nghiệp đã giúp đở và đóng góp ý 
kiến để giảm những thiếu sót và hoàn thiện hơn luận văn. 

- ii - 

Tóm tắt nội dung luận văn 
Vì thời gian làm luận văn có hạn nên luận văn chỉ tính toán và lựa chọn các cơ 
cấu cơ bản của máy. 
 Giói thiệu chung 
 Đưa ra các phương án và lựa chọn nguyên lý hoạt động của máy 
 Tính toán thiết kế và lựa chọn các kết cấu cơ khí của máy 
 Thiết kế và lựa chọn sơ đồ điện và khí nén của máy 
 Vận hành bảo trì và bảo dưỡng máy. 
Trong quá trình làm luận văn chắc chắn sẻ có những sai sót và những phương 
án chưa tối ưu rất mong được sự góp ý giúp đỡ của quý thầy cô và bạn bè. 

- iii - 

Chương I : Tổng quan 

GVHD : T.S Phan Tấn Tùng 

Chương I : TỔNG QUAN 
1.1 Giới thiệu sơ lược về nhu cầu nhôm hiện nay cho ngành cơ khí 
1.1.1 Sơ lược về tình hình phát triển hiện nay 
Hiện nay ngành cơ khí chính xác ở nước ta phát triển khá mạnh mẽ và được sự đầu tư 
công nghệ của các nước có ngành gia công cơ khí chính xác phát triển mạnh hiện nay 
như Nhật Bản, Hàn Quốc, các nước Châu Âu, trong đó Trung Quốc là nước có nguồn 
đầu tư mạnh mẽ nhất. Do đó nhu cầu về nguyên vật liệu để gia công rất cần thiết. 

1.1.2 Nhu cầu về nguyên vật liệu hiện nay 
Hiện nay các loại nguyên vật liệu cơ bản cho ngành gia công cơ khí hiện nay bao gồm 
2 loại chính là 
- 

Kim loại: sắt, inox, gang, nhôm, đồng.v.v. là những loại chính. 

- 

Phi kim: các loại nhựa( PVC, PE, PET. POM)… 

Trong đó nhôm là một trong những loại vật liệu phổ biến nhất hiên nay. Nhu cầu về 
nhôm là khá cao và ổn định, xuất hiên hầu hết trong các kết cấu máy móc hiện nay đặc 
biệt là trong các ngành như điện tử, điện dân dụng, thực phẩm… 

SVTH: Ñoaøn Theá Minh 

-1- 

Chương I : Tổng quan 

GVHD : T.S Phan Tấn Tùng 

1.2 Giới thiệu khái quát về nhôm 
Khái niệm về nhôm lần đầu tiên được nhà bác học người Anh là ĐêVy phát hiện ra 
năm 1808. Nhưng phải đến năm 1825 nhà bác học người Đan Mạch là Ocsten mới 
điều chế ra nhôm nguyên chất. Sau đó, C.Hall người Mỹ và P. Eru người Pháp- cùng 
độc lập nghiên cứu và đưa ra phương pháp sản xuất bằng điện phân oxit nhôm Al2O3 
trong Cryolit Na3AlF6 nóng chảy vào năm 1886. 
Hai năm sau nhà bác học người Nga là K.I Bayer dùng xút NaOH để hòa tách tạp chất 
tạo ra oxit nhôm sạch rồi mới điện phân. Phương pháp Bayer ngày càng hoàn thiện và 
là phương pháp chủ yếu sản xuất nhôm hiện nay. 
Nhôm là nguyên tố kim loại nhiều nhất trong vỏ trái đất (chiếm 8,13% trọng lượng) 
Nhờ các đặc tính về cơ – lý - hóa đặc biệt như là nhẹ, không gỉ, dễ gia công, có khả 
năng tạo hợp kim với nhiều kim loại màu khác, có độ bền cơ học và độ bền chống ăn 
mòn tương đối cao, do đó mà nhôm có tiền đồ to lớn, được sử dụng trong hầu hết các 
lĩnh vực chủ yếu trong nền công nhiệp 
* Các đặc tính cơ bản của nhôm 
- 

Là kim loại nhẹ: So với thép và đồng, khối lượng riêng của nhôm chỉ bằng 

khoảng 1/3 so với các kim loại khác, nên nhôm được sử dụng nhiều trong ngành hàng 
không, giao thông vận tải, trang thiết bị quân sự xây dựng,… 
- 

Có tính chống ăn mòn cao: Nhôm là kim loại hoat động hóa học mạnh. Tuy 

nhiên do nhôm oxit Al2O3 bền vững và xít chặt nên lớp màng nhôm oxit có tính chống 

SVTH: Ñoaøn Theá Minh 

-2- 

Chương I : Tổng quan 

GVHD : T.S Phan Tấn Tùng 

ăn mòn hóa học và điện hóa cao. Độ sạch của nhôm càng cao, tính chống an mòn càng 
tốt. 
- 

Tính dẫn điện và dẫn nhiệt cao, dễ nấu chảy. 

- 

Độ bền tương đối trong khi độ dẻo cao: Nhôm nguyên chất có tính bền thấp 

không đáp ứng được yêu cầu chế tạo chi tiết máy, vì vậy người ta thường dùng nhôm 
hợp kim để nâng cao độ bền, mở rộng phạm vi sử dụng của nhôm. 

1.2.1 Các loại nhôm dùng trong gia công cơ khí hiện nay 
Các loại nhôm tấm hiện nay có các loại kích thước bao gồm; 
Độ dày từ 6mm - 300mm 
Kích thước : 1200 x 2200 
A7075: Dùng làm khuôn các loại như: khuôn thổi nhựa, khuôn giày, khuôn làm vàng, 
còi hú, bột nhựa nổi, con chuột,… 
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của nhôm 7075 
Si 

Fe 

Cu 

Mn 

Mg 

Cr 

Zn 

0.4 

0.5 

1.2-2 

0.3 

2.1-2.9 

0.18-0.28 

5.1-6.1 

A5052, A5056: Tính năng gia công rất tốt tính chống ăn mòn, tính hàn, độ bền vừa, 
dùng cho niềng xe, khoang tàu, các chi tiết cơ khí,… 

SVTH: Ñoaøn Theá Minh 

-3- 

Chương I : Tổng quan 

GVHD : T.S Phan Tấn Tùng 

Bảng 1.2: Thành phần hóa học của nhôm 5052, 5056 
Si 

Fe 

Cu 

Mn 

Mg 

Cr 

Zn 

0.25 

0.4 

0.1 

0.1 

2.2-2.8 

0.15-0.35 

0.1 

Bảng 1.3: Tính chất vật lý và hóa học của nhôm 5052, 5056 

Tính hàn 

Tính cắt 

Tính chống 

Độ dẩn điện 

Mật độ 

mòn 

20o C(68o F) %IACS 

(20 o )(g / cm 3 ) 

Rất tốt 

Tốt 

Rất tốt 

30-40 

2.68 

Độ bền kéo 
(25o C MPa) 

Lực sức mạnh 
(25o C MPa) 

Cứng Lực 
500kg 10mm 
vuông 

Độ giản 
Độ dày 
1.6mm(1/16in) 

Khả năng 
chống cắt, chịu 
lực kéoMPa 

230 

195 

60 

10 

140 

A6061: Dùng cho linh kiện tự động hóa và cơ khí, khuôn gia công thực phẩm, khuôn 
gia công chế tạo, A6061 là nhôm hợp kim tấm được dùng phổ biến và rộng rãi nhất. 
Bảng 1.4: Thành phần hóa học của nhôm 6061 
Si 

Fe 

Cu 

Mn 

Mg 

Cr 

Zn 

0.4-0.8 

0.7 

0.15-0.4 

0.15 

0.8-1.2 

0.04-0.35 

0.25 

Bảng 1.5: Tính chất vật lý và hóa học của nhôm 6061 
Tính Hàn 

Tính Cắt 

Tính Chống Mòn 

Độ dẩn điện 
20 o C (68 o F ) %IACS 

Rất Tốt 

Tốt 

Tốt 

40-50 

Độ bền kéo 

Lực sức mạnh 

Cứng Lực 

Độ giản 

(25°C MPa) 

(25°C MPa) 

500kg 10mm vuông 

Độ dày 
1.6mm(1/16in) 

310 

SVTH: Ñoaøn Theá Minh 

276 

95 

12 

-4- 

Chương I : Tổng quan 

GVHD : T.S Phan Tấn Tùng 

A2024: Dùng chủ yếu cho ngành chế tạo máy may, khuôn đinh ốc, niềng xe, các thành 
phần cơ cấu miếng, khuôn chế tạo,… 
Loại nguyên liệu nhôm 20242A12 thường dùng trong xây dựng, tương đương 12 mm theo 
tiêu chuẩn AMS-QQ-A-250/4 AMS-QQ-A-250/5,dùng trong chế tạo máy bay,rivets,chịu 
nhiệt ,niềng xe và các thành phần cơ cấu miếng cho Al-Cu-Mg 

Bảng 1.6: Thành phần hóa học của nhôm 2024 
Si 

Fe 

Cu 

Mn 

Mg 

Cr 

Zn 

Ti 

Other 

0.5 

0.5 

3.8-4.9 

0-0.9 

1.2-1.8 

0.1 

0.25 

0.25 

0.15 

Bảng 1.7: Tính chất vật lý và hóa học của nhôm 2024 
Tính hàn 

Tính cắt 

Tính chống 

Độ dẩn điện 

Mật độ 

mòn 

20 o C (68 o F ) 

20 o C (68 o F ) 

(%IACS) 

(g/cm3) 

Tốt 

Rất tốt 

Kém 

30-40 

2,78 

Độ bền kéo 

Lực sức 

Cứng Lực 

Độ giản 

Khả năng 

(25°C MPa) 

mạnh(25°C 

500kg 10mm 

Độ dày 

chống cắt, chịu 

MPa) 

vuông 

1.6mm(1/16in) 

lực kéo 
MPa 

472 

SVTH: Ñoaøn Theá Minh 

325 

120 

10 

285 

-5- 

Chương I : Tổng quan 

GVHD : T.S Phan Tấn Tùng 

1.3 Nhu cầu về nguyên liệu nhôm tấm 
Hiện nay nhu cầu về nhôm cho quá trình sản xuất chế tạo và gia công các thiết bị chi 
tiết linh kiện cho máy móc. Các sản phẩm làm từ nhôm hiện nay là khá nhiều. 
Hiện nay trong các nhà máy gia công cơ khí đặc biệt là các công ty có công nghệ về 
gia công trình độ cao dùng các máy chuyên dùng và các máy gia công trung tâm thì 
nhu cầu về các loại phôi nhôm là rất lớn để cho quá trình gia công dễ dàng và tiện lợi. 
Nhưng hiện nay nguồn cung cấp nguyên vật liệu nhôm chủ yếu là các tấm nhôm có 
quy cách tiêu chuẩn nên cần phải có các máy cắt phôi để cho quá trình gia công tiếp 
theo. Đặc biệt là trong các nhà máy gia công theo đơn hàng thì kích thước phôi không 
đồng loạt nên nhu cầu về các loại phôi có kích thước khác nhau lại càng nhiều hơn. 

1.3.1 Sơ đồ khối về nhu cầu phôi 
Trên cơ sở một công ty gia công cơ khí chính xác hiện nay ta có thể đưa ra nhu cầu về 
nguồn cung cấp phôi dạng tấm của nhôm hiện nay. 
Từ ban đầu là nhận đơn đặt hàng, nhận bản vẽ, lên kích thước phôi, tính toán các loại 
tấm phôi cần thiết cho sản xuất. 

SVTH: Ñoaøn Theá Minh 

-6- 

Chương I : Tổng quan 

GVHD : T.S Phan Tấn Tùng 

Trên đây là sơ đồ sản xuất đơn giản trong nhà máy gia công cơ khí theo đơn hàng 

Nhaän ñôn ñaët haøng 
vaø baûn veõ 
KT Baûn veõ 

Leân kích thöôùc phoâi 
Ñaët phoâi 

Phaûn hoài veà baûn veõ 
Traû lôøi veà baûn veõ 

Caét phoâi 
Gia coâng treân maùy 
Kieåm tra saûn phaåm 
Ñoùng goùi vaø giao haøng 
Hình 1.1: Sơ đồ khối về quá trình gia công 

SVTH: Ñoaøn Theá Minh 

-7- 

Chương I : Tổng quan 

GVHD : T.S Phan Tấn Tùng 

Trong sơ đồ trên thì quá trình tính toán và cắt phôi là quan trọng nhất vì nó ảnh hưởng 
quan nhiều tới lợi nhuận của nhà máy gia công. 
Hiện nay thì các đơn hàng về nguyên liệu nhôm rất nhiều nên tính toán chọn phôi và 
lên kích thước phôi thô cho gia công là rất quan trọng, do đó quá trình cắt phôi rất cần 
thiết nên máy cưa và cắt phôi rất cần thiết cho quá trình chuẩn bị ban đầu cho quá trình 
gia công được dễ dàng và nhanh gọn hơn nhiều cho kết quả gia công đạt được hiệu quả 
cao. 
Vì vậy các công trình nghiên cứa và thiết kế các loại máy cưa nhôm là khá nhiều hiện 
nay theo các các cơ cấu và nguyên lý khác nhau.