数控锯切的运作机理

　　目前国内管径325以下的ERW焊管机组配套的在线锯切设备以普通飞锯为主，其特点是设备投资比较小，操作简单、容易掌握，具有良好的产品适应能力和较高的生产效率，但同时也具有锯切噪声高、能耗大、单次锯切寿命较低、断口质量差的缺点，另外由于锯片在高速旋转状态下完成锯切工作，遇到冲击后很容易产生裂片甚至碎片，给生产现场造成很大的安全隐患。

　　在少数219325mm直缝焊管机组中，配置了车削式和滚切式的在线飞锯机，虽然具备了安全、节能、高效等优点，但仅适用于圆管切断，不能用于方矩管和开口型钢的切断，具有一定的局限性。

　　对于大规格的焊管机组，如610mm20mm或500mm500mm20mm方矩形管机组，如果选用普通飞锯，锯片规格要达到直径2000mm以上，锯机功率达到300kW以上，整机重量要达到20t以上，这给在线跟踪锯切带来很大困难。从国外在线锯切技术的发展来看，已淘汰了直径2000mm左右的大型飞锯，代之以新型数控仿形飞锯机，它采用多个小锯片，环绕钢管外形轮廓快速切断钢管，既节省能耗，又降低噪声，还可以改善现场安全性和钢管加工质量。目前国外大于219mm圆管机组、200mm200mm方矩形管机组已大量采用这种锯切方式。国内新建的上海宝钢、中油天宝、金洲管道的ERW610mm等

　　多套大型机组从国外引进或自行开发了这种锯切设备，投入生产使用后效果良好。

　　1．钢管数控仿形锯切机的工作原理普通的飞锯在锯切钢管时，除了对钢管的跟踪运动以外，锯片还要做旋转和单向进给运动，用一张锯片一次锯断整根钢管，因此锯片直径至少是最大工件的34倍以上。而钢管数控仿形锯切机，同时安装24张锯片在各自的主轴上，围绕钢管均匀布置，每张锯片只需切透钢管壁厚，然后沿管壁进行切割。所以不论钢管尺寸多大，锯片直径一般在300400mm之间。锯片多选用硬质合金齿，国外也有用整体高速钢锯片，但不常用。每组锯片主轴除了能完成自转以外，还要受多个伺服电机驱动，完成任意曲线路径的进给工作，它既能仿照圆形钢管的外圆轮廓行走圆形轨迹，也能仿照方形、矩形钢管的外形行走分段直线形轨迹。每张锯片只切透钢管壁厚进入管内510mm，切割整个钢管周长的1/41/2，多张锯片同步公转切断整个钢管，因而可以大大提高锯切效率。

　　由于采用了较小的锯片直径，锯切功率消耗可以大大降低，一般装机容量在50120kW之间，远低于同规格机组的普通飞锯功率。由于锯切所用锯片为硬质合金镶齿或整体高速钢锯片，锯齿刃部磨出一定的切削倾角，采用铣削加工的原理进行锯切，既可以提高锯片的使用寿命也可以大大改善钢管的锯口质量。

　　采用多锯片铣削飞锯机，可以减轻大型机组的飞锯重量，使其定位跟踪的精度更容易保证。

　　钢管数控仿形飞锯锯切的工作原理如所示。

　　2．钢管数控仿形锯切机的类型因为钢管数控仿形锯切技术在国外已有多年的应用历史，锯机制造技术已相当成熟，从2003年开始，国内陆续引进或自行开发研制的钢管数控仿形锯切机，除了采用上述两种仿形方式以外，还自行开发了一种分段直线式仿形锯切机，专门用于方矩形钢管的锯切。

　　2.1极坐标式仿形飞锯机该锯机主体结构为一个大型圆盘，中间有孔，可以让焊管穿过，整个圆盘由一个伺服电机驱动，可以完成整体旋转（也称锯片的公转）。在圆盘盘体的径向安装24条直线导轨，导轨上各装一组锯片主轴，每组主轴由一台电机驱动，并可无级调速，每条导轨由一台伺服电机控制可沿径向运动，完成钢管的切透运动、钢管切透定位和仿形合成运动。具体工作顺序是待每个锯片切透钢管以后，圆盘开始快速旋转，锯片沿钢管外轮廓行走，切断整根钢管，最后锯片回到起始位置，准备下一个锯切循环。

　　该机型适用于锯切各种断面的钢管，由于伺服电机通过数控系统控制，所以无需更换锯片，只要调整数控程序就可满足使用要求。

　　2.2直角坐标式仿形飞锯机该机型的飞锯机主体结构为双立柱或四立柱门架形式，在每个立柱上分别安装横纵直线导轨，在外导轨上各安装一组锯片主轴，每组锯片主轴由一台电机控制，可调速。每条导轨由一台伺服电机驱动，各台伺服电机由数控系统集中控制，各导轨上的锯片可通过走横纵坐标合成出各种轨迹以适应不同截面的钢管锯切。一般的工作过程是两个锯片快速接近钢管，并直接切透它，切透深度可自行选择，然后两个锯片快速沿钢管的外轮廓旋转运动，快速切断钢管。

　　由于采用多组数控系统控制锯片行走轨迹，所以使用一种锯片即可锯切方形、矩形、圆形钢管。

　　2.3分段直线式仿形飞锯机该机型飞锯机是普通直角坐标式仿形锯机的一个变形，它在原有两组横纵导轨的基础上改装成单条布置的四条横向及纵向导轨，可同时安装四组锯片主轴，相隔90分布，全机共用4台伺服电机驱动锯片做直线锯切运动。因不能模仿工件的曲线外形进行锯切，所以它只适用于锯切方形、矩形钢管，功能较为单一。

　　3．飞锯机的适用范围一般情况下，钢管数控仿形飞锯机用来锯切大中型ERW焊接钢管，所锯切钢管的规格范围为（219610mm）（420mm）圆管和200 mm（200500mm）500mm（420mm）方矩形管。

　　由于锯片采用了硬质合金锯齿，所以能够锯切较高强度的石油天然气输送管，最高钢级可达到X80，最大钢管壁厚可达20mm，而这些是普通飞锯所难以胜任的。

　　4．飞锯机的辅助功能为了保证钢管锯切时与锯片同步，不发生相对运动，在锯机的钢管出入端各设一套液压夹紧装置，分别布置在水平、垂直两个方向上。

　　根据锯机使用厂家的不同，对锯片采用了不同的冷却方式，如油雾冷却、乳化液冷却，有的机型采取了完全干切的方式。

　　5．小结

　　（1）对于大规格ERW焊管，普通飞锯能耗高、噪声高、危险性大、锯切质量不佳，难以连续生产，有待于更新换代。

　　（2）钢管数控仿形锯切技术以铣削加工代替摩擦锯切，具有节能、降噪、安全等优点，可以大大改善钢管的锯切口质量。

　　（3）国内钢管生产厂家通过引进和自主开发已经开始采用钢管数控仿形锯切技术，由于其具有较高的经济和社会效益，将会得到越来越广泛的应用。

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