管道帶壓開孔套刀設計原理分析

在帶壓開孔工程中，主要的消耗材料為中心定位鉆和套刀（也稱筒刀、開孔刀）。這兩種是易耗品，所有商用的廠家在出廠時，都不會做為保質產品出售。尤其是套刀，只要用過一次，有磨損了，無法恢復成新品。

這種類似于圓套形狀的刀，是主要承擔管道壁切削任務，因此，它被認為是帶壓開孔鉆的核心部件，是鑒定開孔鉆好壞的重要因素。

依據套刀這種刀具的作用和結構以及形狀，我們可以把刀具仔細劃分成四大部分，即刀齒、刀體、連接板以及各部分之間的連接。開孔刀具的設計原理主要圍繞這四個方面來闡述。

首先，當套刀對管道壁進行勻速切削時（勻速只是理論上的，實際工作中涉及液壓工作泵站和泵站發動機、齒輪泵等，細微觀察并不是勻速），套刀每旋轉一圈每一個刀齒都要對管道壁進行一次切割，后一個刀齒的切削動作是在前一個刀齒切削過的管道壁凸面上再削去一層。它們接替地對管道壁一層一層的切下金屬屑。

套刀上切削齒參加切削動作和工作的切削刃一般較長，也就是說切削的寬度較大，所以切削厚度應當要小一些。因此，在中心定位鉆鉆透后，套刀抵在管道壁上準備工作時，進刀的速度一定要慢，就是這個道理。

套刀切削管道壁的每一層切削的厚度與帶壓開孔鉆直線進給速度以及套刀上的齒數目有關，為直線進給速度與刀齒數目的比值。詳細的公式計算請詳見《天津先鋒帶壓開孔鉆生產規范》TJXF-SC05，這是我們在近千次的切削和金屬疲勞試驗中得到的最佳數值，因此在設計時一定要嚴格執行這個規定。

切削速度為v，根據公司刀齒材料刀具切削特性，切削時速度建議不能大于規定的標準值。單齒切削厚度αf，為每轉進給量/總齒數。隨著刀齒的切削，碎屑沿刀齒方向流入槽中。由于刀齒方向垂直于管道，并且套刀的切削方式為斷續切削，因此理論上每轉一圈碎屑就會從套的刀槽中排出，不會擠壓一起，影響切削效果。

以上這種設計是針對于正常的管道壁計算方式，而不適用于平面蒙板上開孔的套刀設計。平面蒙板帶壓開孔用套刀設計待以后再來分析。

總之，套刀在設計時應當微觀的考慮理想狀態下的原理，也要和實際工程中的情況相結合，這樣才會設計出比較精品的開孔刀產品來服務于社會和管道維護工作。

參考文獻

1.GB/T2075-1998 《切削加工用硬切削材料的用途-切屑形式大組和用途小組的分類代號》

2.GB/T1114.1-1998 《套式立銑刀第一部分》

3.《天津先鋒帶壓開孔鉆生產規范》TJXF-SC05