薄壁管鋸切斷面質(zhì)量的研究

供稿|邵鴻麗，周建華，高志勇，焦健 ，孟婷婷，張艷龍 /SHAO Hong-li, ZHOU Jian-hua, GAO Zhiyong, JIAO Jian, MENG Ting-ting, ZHANG Yan-long

課題背景

針對(duì)某鋼管用戶對(duì)鋼管斷面的質(zhì)量要求展開研究，經(jīng)過小批量的試驗(yàn)，最終解決了斷面質(zhì)量差的問題，滿足了其生產(chǎn)要求。

該鋼管公司有一臺(tái)荒管切頭鋸，使用規(guī)格為φ1000×8×320Z 的熱切圓鋸片，穿孔后的荒管均要切掉管頭以方便進(jìn)入張減機(jī)進(jìn)行定徑加工。鋸切厚壁管時(shí)，切割飛邊很小。鋸切薄壁管及高鋼級(jí)管時(shí)則問題較明顯，常會(huì)造成加熱爐內(nèi)積存大量掉落的飛邊，需停爐降溫后才能清除，更嚴(yán)重的是飛邊會(huì)劃傷其他鋼管表面，形成表面質(zhì)量缺陷從而造成很大損失。圖1 所示為鋸切后鋼管斷面質(zhì)量情況，原鋸片結(jié)構(gòu)形式如圖2 所示。鋸機(jī)為擺切式，鋸片由上向下鋸切，每次鋸切一支鋼管，鋸片上部有兩處水冷，出水口離鋸片50 mm，水量較小。

圖1 鋼管斷面質(zhì)量

圖2 原鋸片結(jié)構(gòu)形式

改進(jìn)方案

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合鋸片生產(chǎn)、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)該用戶提出的問題，確定試驗(yàn)改進(jìn)方案如下[1-3]：

(1) 厚度減薄，從原 8 mm 厚減薄到 7 mm，降低鋸切受力。

(2) 增加側(cè)隙結(jié)構(gòu)，減少管口與鋸片的摩擦，提高鋒利度，側(cè)隙結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

(3) 改變齒型，從三角齒變成鼠牙齒，切削阻力減小、刃口更加鋒利，不容易形成飛邊，齒形結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

(4) 設(shè)計(jì)斜頂刃齒形，力求將飛邊留在無用的管頭一邊，使母管清潔，斜頂刃齒形見圖4 所示。

(5) 改進(jìn)鋼管支撐裝置。原鋸口外端管頭沒有支撐，處于懸臂狀態(tài)下進(jìn)行切割。由于薄壁管剛性差、重量輕，在切割后期產(chǎn)生自然下垂，導(dǎo)致將要切斷時(shí)形成的飛邊不能被帶走而留在母管上，為此在管頭位置增加一個(gè)支撐板，使管頭在切割過程得到支撐，保證最后能正常切斷，而不連刀。

(6) 增大水量，以便使減薄的鋸片片體保持足夠的剛性。

圖3 側(cè)隙結(jié)構(gòu)平刃鼠牙齒鋸片結(jié)構(gòu)形式

圖4 側(cè)隙結(jié)構(gòu)斜頂刃鼠牙齒鋸片鋸齒形式

圖5 改進(jìn)后鋼管鋸切斷面質(zhì)量

試驗(yàn)改進(jìn)效果

對(duì)圖3、圖4 所示鋸片結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鋸切試驗(yàn)，并跟蹤鋸切過程，對(duì)鋸切結(jié)果進(jìn)行分析。

如表1 所示，將圖2 所示結(jié)構(gòu)鋸片 (即原鋸片結(jié)構(gòu)) 稱為鋸片 A、圖3 所示結(jié)構(gòu)鋸片稱為鋸片 B、圖4 所示結(jié)構(gòu)鋸片稱為鋸片 C。觀察電流情況，三種結(jié)構(gòu)形式鋸片對(duì)應(yīng)的鋸切電流對(duì)比明顯，鋸片 A 平均電流 66.8 A，鋸片 B 平均電流 48 A，鋸片 C 平均電流 39.2 A。分析表中鋸切刀數(shù)及其對(duì)應(yīng)的電流，片體減薄、側(cè)隙結(jié)構(gòu)及鼠牙齒齒形均可使鋸切電流有明顯的降低，在減小鋸切力方面效果顯著；側(cè)隙結(jié)構(gòu)除可降低鋸切受力外，更能顯著延長(zhǎng)鋸切壽命；特殊的斜頂刃齒形的設(shè)計(jì)，與鋸片 B 相比，進(jìn)一步增加了鋸齒鋒利度，降低鋸齒受力，獲得了更小的鋸切電流。

表1 三種結(jié)構(gòu)形式的鋸片鋸切電流對(duì)比 A

通過改進(jìn)的鋸片切削效果已完全能夠滿足用戶的鋸切質(zhì)量要求。

結(jié)束語

1) 通過鋸切電流的對(duì)比可知，側(cè)隙結(jié)構(gòu)、鼠牙齒齒形、減小片體厚度、斜頂刃齒形，四種措施在降低鋸切受力方面效果顯著，同時(shí)有效的去除了鋸切斷面的飛邊，改善了斷面質(zhì)量，滿足了用戶的質(zhì)量要求。

2) 側(cè)隙結(jié)構(gòu)對(duì)提高鋸切壽命效果顯著。

3) 鋸片 B 與鋸片 C 相比，后者在減小鋸切受力、獲得高質(zhì)量鋸切斷面方面效果更好，因此，對(duì)高要求的用戶可推薦使用鋸片 C，但由于其加工困度，成本較高，對(duì)一般用戶而言，不必過分追求高的斷面質(zhì)量而增加鋸切成本。

[1]臧勇, 吳迪平, 李同進(jìn), 等. 冷切圓鋸片的設(shè)計(jì)及毛刺抑制試驗(yàn)研究.重型機(jī)械, 2005(1)：15–18

[2]郭繼富, 李永佳, 萬紅俠.金屬冷熱切圓鋸片瓢曲變形原因初探.軋鋼, 2006(8)：60–62

[3]鄒家祥, 沈祥芬, 熊華. 圓鋸片的動(dòng)態(tài)特性. 北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),1994, 16(11)：92–97