Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến năng suất và chất lượng cắt vải khi cắt bằng tia laze

42
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ 
CÔNG NGHỆ ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG 
CẮT VẢI KHI CẮT BẰNG TIA LAZE 
STUDY ON THE EFFECT OF TECHNOLOGY FACTORS 
ON PRODUCTIVITY AND QUALITY OF FABRIC 
IN CUTTING PROCESS WITH LASER
Vũ Văn Tản, Nguyễn Văn Hạng, Ngô Hữu Mạnh
Email: vutannnn@gmail.com
Trường Đại học Sao Đỏ 
Ngày nhận bài: 25/8/2017 
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 10/11/2017
Ngày chấp nhận đăng: 28/12/2017
Tóm tắt 
Trong ngành công nghiệp may, việc cắt vải theo phương pháp cơ học truyền thống có nhiều hạn chế 
như đường cắt không chính xác, năng suất, chất lượng thấp, giá thành cao, cần có thiết bị định vị 
vải khi cắt... Để khắc phục những nhược điểm trên, nhóm tác giả đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo 
máy cắt vải, da bằng laze phục vụ ngành công nghiệp may nhằm nâng cao năng suất và chất lượng 
sản phẩm. Trong bài báo này, nhóm tác giả dùng phương pháp thực nghiệm để đánh giá ảnh hưởng 
của các yếu tố công nghệ như chiều dày cắt, công suất và tốc độ cắt đến hình dạng, kích thước sản 
phẩm, chất lượng vết cắt. Thiết bị cắt vải bằng tia laze đã được nhóm tác giả nghiên cứu, thiết kế và 
chế tạo. Kết quả nghiên cứu làm cơ sở cho việc xây dựng bộ thông số tối ưu khi cắt vật liệu vải trên 
thiết bị cắt bằng laze.
Từ khóa: Máy cắt laze; vật liệu vải; năng suất cắt; tốc độ cắt; chiều dày cắt.
Abstract 
In the garment industry, the cutting of fabrics by traditional mechanical methods has many shortcomings 
such as inaccurate cutting lines, low productivity, poor quality, high cost, etc. On the other hand, it 
takes time to position the fabric in the cutting process. To overcome these disadvantages, the authors 
have researched, designed and fabricated a laser cutting machine for the garment industry that 
improves the productivity and quality of products. In this paper, the authors used empirical methods 
to evaluate the effect of technological factors such as cutting thickness, cutting power and cutting 
speed on shape, and quality of the product. The results of the study are the basis for the set of optimal 
parameters for cutting fabric on the laser cutting device.
Keywords: Laser cutting machine; fabric; cutting productivity; cutting speed; cutting thickness.
1. GIỚI THIỆU
Khi cắt vật liệu vải bằng phương pháp cơ học, do 
tính chất vật lý của vật liệu nên trong quá trình 
tiếp xúc giữa dao cắt và vật liệu, dưới tác dụng 
của lực cắt, vật liệu thường bị xô lệch, dẫn đến 
sai lệch về kích thước của mẫu cắt, đặc biệt là 
trong trường hợp cắt nhiều lớp, với tốc độ cắt 
chậm. Trong trường hợp đường cắt phức tạp, 
việc cắt theo phương pháp cơ học gặp nhiều khó 
khăn. Hơn nữa, khi cắt theo phương pháp cơ 
học, cần phải có bộ phận định vị trong quá trình 
cắt... Những yếu tố này làm cho năng suất và chất 
lượng sản phẩm thấp, giá thành sản phẩm cao.
Để khắc phục những nhược điểm khi cắt vật liệu 
vải, da theo phương pháp truyền thống, ngày nay 
người ta sử dụng tia laze. Tia laze đã được sử 
LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017 43
dụng rộng rãi để cắt kim loại và phi kim loại. Theo 
W.M. Steen [1], việc dùng tia laze để cắt vật liệu 
có nhiều ưu điểm như: không cần thiết bị kẹp chặt 
vật liệu cắt, các biên dạng phức tạp được thực 
hiện dễ dàng và hoàn toàn tự động. Một ưu điểm 
khác của việc cắt vật liệu vải bằng laze là vật liệu 
được cắt bằng nhiệt giúp ngăn những sợi không 
bị kéo ra trong quá trình xử lý [2]. 
Ngày nay, trong ngành công nghiệp may đã ứng 
dụng các thiết bị cắt laze vào sản xuất để nâng 
cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm. Với 
mục đích ứng dụng những thành tựu khoa học-kỹ 
thuật vào thực tế sản xuất, nhóm tác giả đã nghiên 
cứu, thiết kế và chế tạo mô hình máy cắt vải, da 
bằng laze. Trong bài báo này, nhóm tác giả nghiên 
cứu, tiến hành thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng 
của các yếu tố công nghệ như chiều dày cắt, công 
suất cắt và tốc độ cắt đến chất lượng vết cắt. 
2. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
2.1. Thiết bị và vật liệu thực nghiệm
Thiết bị thực nghiệm được sử dụng trong nghiên 
cứu này là máy cắt vải bằng tia laze (được nhóm 
tác giả nghiên cứu, thiết kế và chế tạo). Thiết 
bị sử dụng công nghệ laze CO2 [3, 4]. Phạm vi 
làm việc của máy 400x600x250 mm, công suất 
50 W. Thực nghiệm được tiến hành trên ba loại 
vải có thành phần cotton khác nhau là: loại vải 
60% cotton, loại vải 70% cotton và loại vải 100% 
cotton [5].
Quá trình thực nghiệm được tiến hành trong các 
trường hợp thay đổi số lớp cắt, thay đổi tốc độ cắt 
và thay đổi công suất cắt để đánh giá khả năng 
cắt, hiệu suất cũng như chất lượng vết cắt của 
thiết bị.
Hình 1. Thiết bị cắt vải bằng laze - Trường Đại 
học Sao Đỏ
Hình 2. Mẫu vải thực nghiệm
2.2. Thực nghiệm
2.2.1. Đánh giá ảnh hưởng của chiều dày lớp 
vải cắt và công suất cắt
- Trường hợp 1: Số lớp cắt là 01 lớp, công suất cắt 
thay đổi từ 20% đến 60%, tốc độ cắt 20 mm/s. Kết 
quả thực nghiệm được thể hiện trên bảng 1.
Hình 3. Sản phẩm cắt TH1 - 1 lớp
Bảng 1. Số lớp cắt là 01 lớp, công suất 20÷60%, 
tốc độ cắt 20 mm/s
Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất
1 20 20 mm/s 2,81 sp/ph
1 30 20 mm/s 2,81 sp/ph
1 40 20 mm/s 2,81 sp/ph
1 50 20 mm/s 2,81 sp/ph
1 60 20 mm/s 2,81sp/ph
- Trường hợp 2: Số lớp cắt là 03 lớp, công suất 
cắt thay đổi từ 20% đến 60%, tốc độ cắt 20 mm/s. 
Kết quả thực nghiệm được thể hiện trên bảng 2. 
Sản phẩm cắt trên ba loại vải thể hiện trên hình 
4, 5 và 6.
Hình 4. Sản phẩm cắt TH2 - 3 lớp 
(loại vải 60% cotton)
44
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017
Hình 5. Sản phẩm cắt TH2 - 3 lớp 
(loại vải 70% cotton)
Hình 6. Sản phẩm cắt TH2 - 3 lớp 
(loại vải 100% cotton)
Bảng 2. Số lớp cắt là 03 lớp, công suất 
20÷60%, tốc độ cắt 20 mm/s
Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất
3 20 20 mm/s 8,23 sp/ph
3 30 20 mm/s 8,23 sp/ph
3 40 20 mm/s 8,23 sp/ph
3 50 20 mm/s 8,23 sp/ph
3 60 20 mm/s 8,23 sp/ph
- Trường hợp 3: Số lớp cắt là 05 lớp, công suất cắt 
thay đổi từ 20% đến 60%, tốc độ cắt 20 mm/s. Kết 
quả thực nghiệm và sản phẩm cắt được thể hiện 
trên bảng 3, hình 7 và hình 8.
Hình 7. Sản phẩm cắt TH3 - 5 lớp 
(loại vải 60% cotton)
Hình 8. Sản phẩm cắt TH3 - 5 lớp 
(loại vải 70% cotton)
Bảng 3. Số lớp cắt là 05 lớp, công suất cắt 
20÷60%, tốc độ cắt 20 mm/s
Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất
5 20 20 mm/s 14,05 sp/ph
5 30 20 mm/s 14,05 sp/ph
5 40 20 mm/s 14,05 sp/ph
5 50 20 mm/s 14,05 sp/ph
5 60 20 mm/s 14,05 sp/ph
- Trường hợp 4: Số lớp cắt là 07 lớp, công suất cắt 
thay đổi từ 20% đến 60%, tốc độ cắt 20 mm/s. Kết 
quả thực nghiệm được thể hiện trên bảng 4.
Hình 9. Sản phẩm cắt TH4 - 7 lớp
Bảng 4. Số lớp cắt là 07 lớp, công suất cắt 
20÷60%, tốc độ cắt 20 mm/s
Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất
7 20 20 mm/s 19,66 sp/ph
7 30 20 mm/s 19,66 sp/ph
7 40 20 mm/s 19,66 sp/ph
7 50 20 mm/s 19,66 sp/ph
7 60 20 mm/s 19,66 sp/ph
- Trường hợp 5: Số lớp cắt là 09 lớp, công suất cắt 
thay đổi từ 40% đến 80%, tốc độ cắt 20 mm/s. Kết 
quả thực nghiệm được thể hiện trên bảng 5.
LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017 45
Bảng 5. Số lớp cắt là 09 lớp, công suất cắt 
40÷80%, tốc độ cắt 20 mm/s
Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất
9 40 20 mm/s 25,28 sp/ph
9 50 20 mm/s 25,28 sp/ph
9 60 20 mm/s 25,28 sp/ph
9 70 20 mm/s 25,28 sp/ph
9 80 20 mm/s 25,28 sp/ph
Hình 10. Sản phẩm cắt TH4 - 9 lớp
Từ thông số thực nghiệm trong các bảng 1 đến 
bảng 5, ta xây dựng được đồ thị thể hiện mối liên 
hệ giữa chiều dày lớp cắt và năng suất cắt khi 
công suất cắt thay đổi từ 20% đến 60%, tốc độ cắt 
là 20 mm/s trên hình 11.
Hình 11. Ðồ thị mối liên hệ giữa năng suất và số lớp 
cắt khi tốc độ cắt là 20 mm/s
Hình 11 thể hiện kết quả thực nghiệm cắt vải 
trên máy cắt vải bằng laze khi tốc độ cắt là 
20 mm/s và số lớp vải tăng dần, công suất cắt 
thay đổi từ 20% đến 60%. Khi số lớp cắt tăng lên, 
năng suất cắt tăng. Tuy nhiên, trong trường hợp 
số lớp cắt nhiều sẽ ảnh hưởng đến chất lượng vết 
cắt. Số lớp cắt càng nhiều, hiện tượng cháy sém 
tại mép cắt của sản phẩm càng tăng. 
- Năng suất cắt thực hiện trên thiết bị laze cao 
hơn rất nhiều so với cắt bằng phương pháp 
thủ công.
- Trong tất cả các trường hợp thực nghiệm, sản 
phẩm cắt đảm bảo đúng hình dạng, kích thước, 
vết cắt đảm bảo độ thẳng theo đường chỉ, vết cắt 
không bị sờn, không bị xô vải và đạt độ chính xác 
cao về kích thước thiết kế. 
- Khi công suất cắt càng nhỏ thì đường cắt càng 
mịn và đẹp. Khi nhiệt cắt càng tăng thì mép cắt có 
hiện tượng cháy sém. Tuy nhiên, khi chọn nhiệt 
cắt quá nhỏ thì sẽ ảnh hưởng đến công suất cắt, 
chiều dày lớp cắt, thậm chí sản phẩm cắt có thể 
không đứt hoàn toàn.
- Trong trường hợp số lớp cắt là 01, 03, 05 lớp, 
tốc độ cắt 20 mm/s. Sản phẩm cắt vẫn đảm bảo 
đúng hình dạng, ngay ngắn, không bị sờn, không 
bị xô vải, sản phẩm đảm bảo đúng kích thước thiết 
kế và cắt hết chiều dày lớp cắt trong tất cả các 
trường hợp trên. 
- Trong trường hợp số lớp cắt là 07 và 09 lớp, 
khi nhiệt cắt nhỏ thì không cắt đứt hết chiều dày 
các lớp vải. Khi công suất cắt là 20%, tốc độ cắt 
20 mm/s thì số lớp cắt đứt là 05 lớp.
- Khi số lớp vật liệu càng dày, do hiện tượng tích 
nhiệt trong các lớp vải nên số lớp vật liệu càng 
dày, hiện tượng cháy sém tại mép cắt của sản 
phẩm càng tăng.
- Ðối với cắt vải, vải có thành phần polyester 
càng lớn càng dễ cắt. Tuy nhiên, vải có thành 
phần polyeste càng lớn thì vết cắt có hiện tượng 
cháy sém.
2.2.2. Đánh giá ảnh hưởng của tốc độ cắt
Để đánh giá ảnh hưởng của nhiệt cắt đến năng 
suất và chất lượng sản phẩm, nhóm tác giả tiến 
hành thực nghiệm trong các trường hợp:
- Trường hợp 6: Số lớp cắt là 01 lớp, công suất 
cắt không đổi bằng 30%. Tốc độ cắt tăng dần từ 
30 mm/s đến 70 mm/s. Kết quả thực nghiệm được 
thể hiện trên bảng 6.
Bảng 6. Số lớp cắt là 01 lớp, công suất cắt 30%, 
tốc độ cắt từ 30 mm/s đến 70 mm/s
Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất
1 30 30 mm/s 15,73 s/sp
1 30 40 mm/s 12,00 s/sp
1 30 50 mm/s 9,7 s/sp
1 30 60 mm/s 8,04 s/sp
1 30 70 mm/s 7,47 s/sp
46
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017
- Trường hợp 7: Số lớp cắt là 03 lớp, công suất 
cắt không đổi bằng 30%. Tốc độ cắt tăng dần từ 
30 mm/s đến 70 mm/s. Kết quả thực nghiệm được 
thể hiện trên bảng 7.
Bảng 7. Số lớp cắt là 03 lớp, công suất cắt 30%, 
tốc độ cắt từ 30 mm/s đến 70 mm/s
Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất
3 30 30 mm/s 5,24 s/sp
3 30 40 mm/s 4,00 s/sp
3 30 50 mm/s 3,23 s/sp
3 30 60 mm/s 2,68 s/sp
3 30 70 mm/s 2,49 s/sp
- Trường hợp 8: Số lớp cắt là 05 lớp, công suất 
cắt không đổi bằng 30%. Tốc độ cắt tăng dần từ 
30 mm/s đến 70 mm/s. Kết quả thực nghiệm được 
thể hiện trên bảng 8.
Bảng 8. Số lớp cắt là 05 lớp, công suất cắt 30%, 
tốc độ cắt 30÷70 mm/s
Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất
5 30 30 mm/s 3,15 s/sp
5 30 40 mm/s 2,40 s/sp
5 30 50 mm/s 1,94 s/sp
5 30 60 mm/s 2,68 s/sp
- Trường hợp 9: Số lớp cắt là 07 lớp, công suất 
cắt không đổi bằng 30%. Tốc độ cắt tăng dần từ 
30 mm/s đến 70 mm/s. Kết quả thực nghiệm được 
thể hiện trên bảng 9.
Bảng 9. Số lớp cắt là 07 lớp, công suất cắt 30%, 
tốc độ cắt 30÷70 mm/s
Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất
7 50 10 mm/s 3,01 s/sp
7 50 15 mm/s 2,57 s/sp
7 50 20 mm/s 2,22 s/sp
7 50 25 mm/s
- Trường hợp 10: Số lớp cắt là 10 lớp, công suất 
cắt không đổi bằng 70%. Tốc độ cắt tăng dần từ 
10 mm/s đến 20 mm/s. Kết quả thực nghiệm được 
thể hiện trên bảng 10.
Hình 12. Sản phẩm cắt TH10 - 9 lớp
Bảng 10. Số lớp cắt là 09 lớp, công suất cắt 70%, 
tốc độ cắt từ 10 mm/s đến 20 mm/s
Số lớp Công suất Tốc độ cắt Năng suất
9 70 10 mm/s 2,41 s/sp
9 70 15 mm/s 2,15 s/sp
9 70 20 mm/s 2,00 s/sp
9 70 25 mm/s
Từ bảng 6, 7, 8 ta xây dựng được đồ thị biểu 
diễn mối liên hệ giữa năng suất cắt và tốc độ cắt 
(hình 13).
Từ bảng 9, 10 ta xây dựng được đồ thị thể hiện 
mối quan hệ giữa tốc độ cắt và năng suất cắt, 
chiều dày lớp cắt và năng suất cắt (hình 14).
Hình 13 .Đồ thị thể hiện mối liên hệ giữa năng 
suất cắt và tốc độ cắt khi thay đổi chiều dày 
lớp cắt, công suất cắt là 30%
- Để tăng năng suất cắt ta cần tăng chiều dày 
lớp cắt và tốc độ cắt. Tuy nhiên, khi tốc độ cắt 
lớn, chiều dày cắt lớn và nhiệt cắt nhỏ thì lớp cắt 
không đứt hoàn toàn. 
- Trong trường hợp số lớp cắt là 01, 03 lớp thì 
khi công suất cắt là 30%, tốc độ cắt tăng dần từ
LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 4(59).2017 47
30 mm/s lên 70 mm/s, thiết bị vẫn cắt đứt hoàn 
toàn chiều dày lớp vật liệu.
- Khi chiều dày lớp vải là 05 lớp thì khi tăng tốc độ 
lên 60 mm/s, chiều dày lớp vật liệu cắt không đứt 
hoàn toàn.
Hình 14. Đồ thị thể hiện mối liên hệ giữa năng 
suất cắt và tốc độ cắt khi thay đổi chiều dày lớp cắt
- Khi tăng chiều dày cắt lên 07 lớp và 09 lớp, nhiệt 
cắt tăng lên 70% và tốc độ cắt giảm thì chiều dày 
lớp vật liệu đứt hoàn toàn. Sản phẩm có hình 
dạng, kích thước đúng theo thiết kế, mép cắt mịn. 
Tuy nhiên, trong trường hợp nhiệt cắt cao, tốc độ 
cắt chậm, số lớp cắt lớn thì mép cắt của sản phẩm 
có hiện tượng cháy sém.
3. KẾT LUẬN
- Sản phẩm cắt trên thiết bị cắt bằng laze đảm bảo 
đúng hình dạng và kích thước theo thiết kế. Chất 
lượng vết cắt đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mịn và 
đảm bảo tính thẩm mỹ.
- Khi cắt vật liệu vải có số lớp nhỏ, nên chọn công 
suất cắt nhỏ, tốc độ cắt từ 25 mm/s đến 30 mm/s. 
Khi đó chất lượng vết cắt là tốt nhất.
- Khi cắt nhiều lớp, cần giảm tốc độ và tăng công 
suất cắt. Tuy nhiên, khi tăng công suất cắt, giảm 
tốc độ sẽ dẫn đến hiện tượng vết cắt bị cháy sém.
- Công suất cắt trong phạm vi nhất định không ảnh 
hưởng đến năng suất cắt.
- Sử dụng thiết bị cắt vải, da bằng laze góp phần 
tăng năng suất, chất lượng sản phẩm trong ngành 
công nghiệp may mặc.
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. W.M. Steen, J. Mazumder (2010). Laser material 
processing. 4th ed., Springer, London; New York.
[2]. C. Cherif (2011). Textile Werkstoffe für den 
Leichtbau: Techniken - Verfahren - Materialien - 
Eigenschaften. Springer, Berlin.
[3]. Nguyễn Minh Cảo, Nguyễn Văn Trọng (1984). 
Laze và ứng dụng. Nhà xuất bản Thành phố Hồ 
Chí Minh.
[4]. Nguyễn Đức Hân, Nguyễn Minh Hiển (1984). Kỹ 
thuật laze và made. Trường Đại học Bách khoa 
Hà Nội.
[5]. Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5782:2009 về Hệ thống 
cỡ số tiêu chuẩn quần áo (2009) - Ban kỹ thuật tiêu 
chuẩn quốc gia TCVN/TC 38 Vật liệu dệt.