金属管道切割机

金属管道切割机

0 前言

近年来，由于管道技术发展的推动和国外先进技术的引进，我国管道切割机无论在新机型的开发方面，还是在成熟机型的利用方面都有了长足的发展，形成了不同功能和档次的产品系列。这些自动化、半自动化切割机械，具有快速、方便、切割精度高等特点，使得切割技术可以代替部分机械加工，大大提高了工作效率，降低了生产成本。

上海气焊机厂有限公司是一家切割产品的专业厂家，从上世纪五十年代开始，一直进行管道切割机的研发和生产，已开发的系列产品中，有多项产品属国内首创并填补了行业空白。本文试通过对该公司的一些典型产品的介绍分析，对管道切割机的分类、构造及功能进行梳理，并探讨设计、选购、生产和使用过程中的一些常见问题。

1．管道切割机的分类

管道切割机的品种规格繁多，没有统一的分类方法。根据其使用范围、结构形式和功能不同，拟从以下几个方面进行了分类：

2 管道切割机的结构

管道切割机有多种结构形式，比较常见的有小型回转式切割机、小车卡盘式切割机、横梁卡盘式切割机、小车长轴式切割机等。

2.1 小型回转式切割机

小型回转式切割机仅用于管子端部的垂直切断或坡口切割，其特点是管子不动，切割机沿管径内、外侧作相对旋转运动。CG2-11型切割机(图1)是比较典型的小型回转式管道切割机。 CG2-11型切割机使用于石油、化工、造船、发电、机械建筑安装等行业的各种无缝钢管的切割与坡口切割，主要由机体装置、气体分配器装置、割炬夹持装置、钢带靠模装置、保护带装置、电气控制箱等组成。机体装置内有电动机、减速机构和4个永久磁轮，电动机通过减速机构，驱动永久磁轮绕钢管匀速转动；气体分配器主要提供氧气和燃气，夹持器固定并按切割坡口切割要求调整割炬角度。由于磁轮的吸附力，并配置钢带靠模装置导向，因此，此切割机可在平、立、横、仰各种位置上进行全位置多向切割，切割和坡口一次完成。保护带是机体装置在意外情况下

跌落时的保险装置。 管 道 切 割 机

结构形式 功能配置 小车卡盘式切割机

横梁卡盘式切割机

小车长轴式切割机

小型回转式切割机

半自动切割机

数控等离子/火焰切割机

图1 CG2-11型切割机部件图

1、机体装置

2、气体分配器装置

3、割炬夹持装置

4、钢带靠模装置

5、保护带装置

6、电气控制箱

2.2 小车卡盘式切割机

半自动切割机，有氧-燃气割炬和等离子割炬两种切割方式，用于管子端面垂直切割和端面带坡口切割。根据装夹方式和割炬移动体的不同，可分为小车卡盘式、横梁卡盘式和小车长轴式等多种结构形式。

CG2-600切割机（图2）采用的就是小车卡盘式结构，整机由底座、车头箱、三爪卡盘、操作箱、割炬、立柱、滚轮托架、电控箱、行走小车组成。其主要结构特征是带有卡盘的车头箱和行走小车。机座是型材和钢板拼焊制造的结构件，用来安装车头箱、滚轮托架、小车和导轨，它是整台机器的载体；车头箱组件内装有减速电机、单级齿轮和主轴，主轴前端安装三爪卡盘；行走小车上安装立柱、电控箱和割炬组件，行走小车沿可沿机座轨道来回移动，便于切割不同长度的管件，在立柱上方配有驱动电机，移动体通过丝杆在电机的驱动下上下移动，进行不同直径管子的切割。

切割前，被切管件放置在滚轮托架上，调整托架高度，使管件与卡盘同心定位后夹紧管件，移动行走小车，调整割炬位置。切割时，车头箱主轴带动管子旋转即可完成管件切割。由于小车卡盘式切割机采用模块化设计，生产周期短，具有无级调速和操作方便等优点，其结构形式得到了广泛应用。

向

图2 CG2-600半自动切割机

1、底座

2、车头箱

3、三爪卡盘

4、操作箱

5、割炬

6、立柱

7、滚轮托架8、电控箱9、行走小车

横梁卡盘式切割机（图3）是在小车卡盘式基础上发展起来的，与小车卡盘式的区别就是用横梁取代了行走小车，割炬可在横梁轨道上移动。与小车式相比,由于横梁刚度好,变形小,导轨高位不易损伤,设备维护方便,该形式大多应用在切割精度较高或数控切割机上。

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图3 CG2-600管控机

1、横梁

2、操作箱

3、车头箱

4、割炬

5、电控箱

6、底座

7、升降伸缩机构

8、滚轮托架

小车长轴式（图4）也是在小车卡盘式基础上发展起来的切割机，采用长轴滚轮架定位管件，被切管件旋转可无级调速，操作十分方便，具有切割稳定，生产效率高等优点。

图4 CG2-300管子等离子切割机

1.升降机构

2.操作箱

3.传动装置

4.防护罩

5.电控箱

6.减速机构

7. 底座

8.横向移动小车

9.等离子装置

2.3 数控等离子/火焰切割机

数控等离子/火焰切割机，又称管道相贯线切割机或管道马鞍形切割机，是利用数控技术开发的特种加工机床，是一种对钢管端部结合处作自动计算和切断的设备。与半自动切割机相似，其结构也有多种形式。

本文以CNCG-600数控管道切割机为例（图5），介绍横梁卡盘式数控管道切割机主要结构和功能。

CNCG-600数控管道切割机由数控系统、移动系统、升降机构、主轴驱动与装夹系统、托架装置、割炬行走机构、割炬回转机构、仿形跟踪机构、切割系统、底座等组成。

主驱动机构由伺服电机、减速机构、主轴和卡盘组成，伺服电机通过精密减速机、齿轮组带动卡盘旋转；托架装置为手动调整机构，通过丝杠、螺母带动支撑臂绕销轴转动，从而改变支撑轮的开口大小，以适应管径的变化，此支撑装置底部安装有车轮，可在纵向轨道上移动，以适应工件长度及切割位置的变化；进给电机按系统控制轴数（表1）配置，通过减速机构带动割炬在行走底座上（底座上装有滚动直线导轨作导向）做各向运动；数控装置由专业工控机和伺服电机组成，控制各机构根据切割数据准确、高效的进行切割，从而达到切割不同管件的要求；切割系统由等离子电源和火焰系统组成。

数控管道切割机具有以下优点：○1控制轴数根据工作需要有2至6轴等各种不同的机型。具有汉字界面，参数输入和人机对话功能，角度坡口面切割功能，变角度坡口面切割功能，管道圆度和偏心补偿等功能；○2数控界面以图形与数据结合，操作十分简单：操作人员只需将主管和支管的半径、相交角度、切割速度等参数输入电脑后按“启动”按钮，就能进行自动点火、预热、切割等自动运行。软件中设计了合理的切割引入、引出线，使切割面的质量得到保证，每次切割后的参数可保存为文件，供以后切割相同工件使用；○3其切割方式可根据用户要求选择氧气——乙炔切割，氧气——液化气切割或等离子切割。最大、最小切割管径以及管件长度可根据用户实际要求进行设计制造。

图5 CNCG-600数控管道切割机

１、数控箱 ２、流体控制箱 ３、车头箱 ４、横梁 ５、纵向移动体６、升降装置 ７、摆动装置 ８、割炬 ９、随行控制箱 10、滚轮托架 11、底座

表1

控制轴说明

θ，X，Y，Ｚ，Wx, Wy，Z1

θ轴－工件旋转

X轴－水平左右移动

Ｙ轴－割炬水平前后移动

Ｚ轴－割炬垂直上下移动