国内外薄壁不锈钢管切管机研究现状

  由于薄壁不锈钢管的长度是标准件，因此根据加工的需要对薄壁不锈钢管进行切断获得所需要的长度是十分必要的，甚至是生产加工中必不可少的步骤。通常情况下，我们以切口的表面光洁度、切口截面和钢管轴线的垂直度来判断切管机的切割质量。通过科学论证和大量的实验证明，切管机的切口质量通常与切割方法和切管机的自身精度有关，为了获得较好的切口质量，国内外学者都进行了大量的科学研究和论证分析，同时也设计出了各种各样的切割设备。由于西方发达国家具有深厚的工业基础，因此他们对于切管机的研究和设计展开时间较早，并且切管机技术也得到了较大的发展。从上世纪五十年代末英国的一家公司成功制造出世界上第一台数控切割机以来，对切管机研制和生产的投入就越来越多，数控切割技术也得到了飞速发展，并且到了上世纪九十年代末，新技术和新材料的大量出现，尤其是计算机技术的快速普及，使切管机的自动化程度有了质的飞跃，并且切管机的各方面性能也得到了很大的提高，尤其是日本的科学家研制出了KOPCI系列的数控切割机床，给切管机的发展带来了质的飞跃，同时给社会带来了更高的经济效益。

   随着实际应用中管材的大量使用，人们也愈加重视切管机的研制。国外对切管机的控制系统也做了大量的研究，例如自动化操作、人机交互、故障诊断等，都获得了较好的研究成果，目前较为先进的切管机基本上可以分为激光切管机、等离子切管机和高压水射切管机，并且也都集中在数控行业较为发达的德国、日本、美国。目前较为先进、自动化程度较高的切管机有德国公司生产的激光切管机，日本公司生产的PCM系列的等离子切管机，美国一公司生产的MPM-2000系列的高压水射切管机，这些都是走在世界前沿的切管机，也基本上代表着薄壁不锈钢管切管机未来的发展方向。

  图为德国公司生产的全自动激光切管机，是目前切管机中自动化程度最高、切割速度最快的切割装置，它采用的是高频率光纤激光发生器，通过镜面反射、聚焦把这一高能量光束照射在钢管上使切割部位发生溶化从而对钢管进行切割，具有较高的切割稳定性和优良的切割能力。这也使得激光切管机无论是在切割精度还是在切割表面质量上都是其他切割方法所难以替代的，除此之外还有切割效率高的特点，尤其是对薄壁不锈钢管这种难切削材料更是切割方式的首选。但是激光切管机也存在着一定的缺陷，首先是切割设备价格昂贵，是钢管切割设备中价格最高的，因此首次的资金投入较大，一般的企业难以负担得起，其次激光的功率也限制了它的使用情况，激光切管机的功率与它的切割厚度有着密切的关系，因此带有一定的局限性。当钢管的厚度较增加到一定程度时激光切管机的切割质量和切割速度就会急剧下降，从而降低它的切割精度，为钢管的后续加工带来困难。

  图为日本MAC公司生产的等离子切管机，等离子切割是在前苏联科学家拉扎林科夫提出的电火花切割的基础上发展而来的一种切割方法，它通过正负极间产生的高温来熔化钢材，通过高压气体把熔化的材料吹走从而达到切割的目的，这种切割方式理论上可以切割任何导电的金属，因此具有很高的切割普遍性。并且通过美国和日本相关厂商的改进以后，等离子切割设备的易损部件的稳定性有了明显的提高。但是目前等离子切割设备的稳定性仍然难以满足社会的要求，并且设备的维修费用较高，电磁的兼容性、设备的安全性和环保性以及切口产生的氧化性也是限制等离子切割发展的重要原因。

   图是美国福禄公司设计生产的高压水射流切割设备。高压水射流是一种较为新兴的切割技术，它在水中加入一定量的硬质材料，从而增加了水的质量和切割力，然后通过超高压泵对水进行增压，再从直径很细的喷嘴中喷出，获得能量极高的水射流，从而对工件达到切割的目的。高压水射流切割与其它切割方式相比不产生电火花，因此广泛应用于易燃易爆的切割环境中。水射流切割机的切割温度较低，切割的材料不会产生热变形，同时它能够对柔性很强或者脆性很大的材料进行切割，因此广泛应用于军工领域。但是高压水射流切割也存在着一定的问题，首先水作为刀具与工件接触容易使工件发生氧化反应，对后续的焊接质量产生影响，因此需要二次打磨，其次超高压水流经过喷嘴对喷嘴的磨损极大，因此降低了喷嘴的使用寿命，进而影响了设备的切割精度，最后，高压水射流切割容易使薄件产生冲击变形，增加工件的次品率。

  图为法国某公司设计的手动行星式切管机，该切管机通过中心的四爪卡盘对管子进行定位，从而保证薄壁不锈钢管的轴线和切管机的中心轴线相重合，当钢管被四爪卡盘固定以后，通过人工搬动扳手使刀具自转对钢管进行切割并且绕着钢管进行公转，从而对钢管达到切割的效果。这种切割方式能够获得较高的切割质量，并且体积小，价格低，因此能够适用于较小的工作场合，一般的企业也能够负担得起设备的购买费用，但是该切管机的自动化程度较低、工人的劳动强度大，并且对工人的技术要求也较高。