帶壓開孔切屑分析可有效促進刀具改進

在管道進行帶壓開孔作業中，帶壓開孔機鉆桿轉速、切削進給量以及刀具刀齒切削密度是影響帶壓開孔作業的三大要素。帶壓開孔刀具新材料的使用，一定要在相同的轉速以及進給量的前提下來衡量帶壓開孔刀具的切削效果。在帶壓開孔的刀具測量實驗中，可采用非密封式測驗，用以開放式近距觀察切削狀況?？墒褂梦⒕嘞鄼C對切削的過程進行拍攝以便形成視頻資料來進行比較，挑選出適合解決方案和開孔刀具型構。

在切削的實驗測試中，管道的不同材質有不同的切屑形成過程。帶壓開孔刀在管道表面劃過后，有的切屑形成螺卷狀，但距離短，到一定長度時自行折斷；有的切屑折斷成C形、6字形；有的碎成針狀或小片，在帶壓開孔機底座內的空間飛濺；但沒有長切屑圍繞于鉆頭及鉆桿形成危險，這是因為圓形的帶壓開孔刀在管道上切削的行程及切削角度而決定的，最長的切削長度為管道厚度的1.7倍。分析一些不良的排屑狀態會改善帶壓開孔機對管道切削性能，從而整體提高帶壓開孔機的作業效率。

1.影響帶壓開機切屑的因素

1.1 管道材料

ISO標準金屬材料分為6種不同的類型組，每種類型在可加工性方面都具有獨特的特性，金屬材料分為6大類：P-鋼、M-不銹鋼、K-鑄鐵、N-有色金屬、S-耐熱合金、H-淬硬鋼。其中作為管道材料中，S及H系列很少用到，這里就不再詳細講述。

管道材料的組成以及合金元素、硬度、熱處理狀態等會影響帶壓開孔刀在切削管道時的切屑厚度及切屑卷曲度。軟鋼比硬鋼形成切屑厚度較大；硬鋼比軟鋼不易卷曲，且切屑呈藍色，不易卷曲切屑的厚度??；但當被切削的管道軟鋼材料切屑厚度太大時，切屑也不產生卷曲現象。同時管道的通徑型號也是一個重要影響因素。

1.2帶壓開孔刀具切削區幾何參數

合理的刀具切削區幾何參數是提高管道表面切屑形成的可控性及斷屑的可靠性最常用的方法。帶壓開孔刀具的前角與切屑厚度成反比，也就是說前角的角度越大，其切屑越薄，而且對于不同的被切削管道材料都存在最佳值，按照《先鋒管道帶壓開孔生產規程》中附表六TJXFGD-6.2中所列各項數據進行比對。

帶壓開孔刀具的主偏角直接影響管道切屑厚度與寬度，主偏角大，則會使帶壓開孔刀具的刀齒容易斷屑，而刀尖的圓弧半徑關系到切屑厚度與寬度以及流屑方向，一般來說，帶壓開孔刀的直徑越大，越適宜用大的半徑。

而帶壓開孔刀的刀齒排列應選用奇偶規則。為保證切削管道時管道壁為光滑且無毛刺的平整界面時，應當保持刀齒的奇數性排列；但為了減少管道切削時的震動應當盡量選擇偶數性排列。因此，在數量有限的小口徑帶壓開孔刀制作時，震動帶來的影響可以忽略不計，從而達到最佳的平面刀削效果。

2.帶壓開孔進給量

管道的帶壓開孔切削量影響較大的是進給量、背吃刀量，而帶壓開孔機的切削速度在常規帶壓開孔作業中對切屑的形成影響最小。進給量與切屑厚度成正比；背吃刀量與切屑寬度成正比；帶壓開孔機的切削速度與切屑厚度滿足反比理論，即帶壓開孔機鉆桿轉速的提高，帶動了帶壓開孔刀的切削速度，而使得切屑范圍變窄。為保證良好的切削效果，在高轉速的帶壓開孔刀切削時，應減少進給量，從而減少刀具磨損和良好切削效率。

3.帶壓開孔機刀切削過程中的冷卻潤滑狀態

在實際的帶壓開孔作業中，帶壓開孔刀進行管道表面切削作業時幾乎沒有條件進行潤滑。在自來水、冷卻水、循環水等介質管道作業中，水介質可以有效對帶壓開孔刀進行冷卻，刀具在切削管道壁形成的局部高溫熱量很容易被介質帶走，使刀具磨損減少，并且有效斷屑范圍變寬，特別表現于小進給斷屑易卷曲。

而介質為油或氣的介質管道在進行切削時，帶壓開孔刀工作于既無潤滑也無冷卻條件，在帶壓開孔刀齒的切削下，應當使切屑形成細小且均勻的顆粒，以達到快速散熱和有效排屑。

總之，管道的帶壓開孔作業中，帶壓開孔切屑的形成具有一定的規律性，按照不同管道材質、口徑來進行帶壓開孔刀具的細分制作，并且應當結合帶壓開孔機鉆桿轉速以及進給量來達到高效快速的帶壓開孔作業。

參考文獻：

1.唐志濤, 劉戰強, 艾興,等. 金屬切削加工熱彈塑性大變形有限元理論及關鍵技術研究[J]. 中國機械工程, 2007, 18(6):6.

2. 周澤華. 金屬切削原理[M]. 上?？茖W技術出版社, 1984.

3. 劉小猛. 油氣管道開孔筒刀切削性能研究與刀齒結構優化[D]. 中國石油大學(北京).

4. 《先鋒管道帶壓開孔生產規程》