在管道切割工程施工作業(yè)時，由于管道材質(zhì)的不同，因此所選用的切管機刀片也有所不同。例如切割球墨鑄鐵管道時，使用液壓切管機XJQG-1型并使用普通刀片XJDP-01即可；切割L系列（美標(biāo)X系列）合金及不銹鋼管道時應(yīng)使用XJDX-03型刀片。

尤其是進行管道防爆切割作業(yè)時更加明顯。由于在機械冷切割（無火花切割）領(lǐng)域中，壓強數(shù)值越大（P=F/S），越容易使刀尖及刀片刃入管道表面，切割所產(chǎn)生的熱量越少，切割時產(chǎn)生的切割碎屑越小。

在相同的切管機設(shè)備及液壓泵站動力設(shè)備配套使用的條件下，根據(jù)以上公式可以得出，力與面積是壓強的重要兩個因素，即管道切削力F與切削時的面積之比。因此，進行管道切割時，F恒定的情況下，切削面越小，所獲得的壓強越大。

刀片在進行制造時，不可能將面積做得很小，主要原因是因為鍛造的刀具在切削管道時也要承受管道的反作用力，這種力對刀具也有很大的破壞作用。因此，刀具除了要有一定的硬度外還要有一定的韌性來保持刀具不發(fā)生變形和折斷。下面就簡要分析一下切管機刀片在進行管道切割時切削力及相應(yīng)的受力情況：

1.切削力及合力

1.1研究管道切割的切削力，對進一步弄清管道切削機理，對計算功率消耗，對刀具、切管機、切管機刀片的設(shè)計都具有非常重要的意義。金屬管道進行切削時，刀具切進管道，使管道表面金屬發(fā)生變形并成為切屑所需的力，稱為切削力。其中切削力的主要來源在以下3個方面：

a.克服管道表面被切削時對彈性變形的抗力；

b.克服管道表面被切削時對塑性變形的抗力；

c.克服切屑對前刀面的摩擦力和刀具后刀面對過渡表面、管道在切割后切管機刀片表面因抗拒切割向力與管道壁之間所形成的摩擦力。

1.2切削合力及分解

它們的合力Fr作用在前刀面上近切削刃處。為了便于分析切削力在管道切削時的作用和丈量、計算切削力的大小，通常將合力Fr，在按主運動速度方向、切深方向和進給方向作的空間直角坐標(biāo)軸z、y、x上分解成三個為相互垂直的Fz、Fy和Fx三個分力。

a.主切削力Fz（切向力）：主運動切削速度方向的分力。

Fz是切管機進行管道切割時最大的一個分力，它消耗了切管機切削總功率的95%左右，是設(shè)計與使用刀具的主要依據(jù)，并用于驗算切管機、切管機刀片、切割主軸等主要零部件的強度和剛度以及液壓馬達的標(biāo)稱功率。

b.切管機的切深抗力Fy（徑向力）：切深方向的分力。

Fy不消耗切管機的功率，但在切管機主軸、切管機鏈條捆進度、切管機刀片所組成的管道切割系統(tǒng)剛性不足時，造成切管機在進行管道切割時振動的主要因素。

c.切管機的進給抗力Fx（軸向力）

Fx消耗了總功率5%左右，它是驗算切管機繞管道自動爬行的進給系統(tǒng)主要零、部件強度和剛性的依據(jù)。

F=(Fxy2+fz2)1/2=(fx2+fy2+fz2)1/2，其中，Fy=FxycosKr ， Fx=Fxy sin Kr

注：在切管機切削管道表面時，上述分力亦稱為：Fr——切向力、Fy——徑向力、Fx——軸向力。

2.管道切割時切削力公式

在進行管道切割過程中使用防爆切管機時，我們已經(jīng)積累了大量的切削力實驗數(shù)據(jù)，對于一般管道切割方法，如直切、懸切等方法已建立起了可直接利用的經(jīng)驗公式。

在進行管道切割測力實驗的方法有單因素法和多因素法，通常采用單因素法：即固定其它實驗條件，在管道切削時分別改變背吃刀量ap和進給量f，并從測力儀上讀出對應(yīng)切削力數(shù)值，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)整理求出它們之間的函數(shù)關(guān)系式。

通過切削力實驗建立的車削力實驗公式，其一般形式為：

Fz=Cfz ap2fz*?yfzkfz

其中，CFz是指影響系數(shù)，它的大小與實驗條件有關(guān)；

XfZ是指背吃刀量ap對管道切削力影響指數(shù)；

Yfz是指進給量?對切削力影響指數(shù)；

Kfz是指計算條件與實驗條件不同時對切削力的修正系數(shù)。

管道切割時的切削力實驗公式是在特定的實驗條件下求出來的。在實際計算切管機的切削力時，假如切削條件與實驗條件不符，需乘一個修正系數(shù)KF，它是包括了很多因素的修正系數(shù)乘積。修正系數(shù)也是用實驗方法求出。

總之，在管道切割作業(yè)過程中，遇到的諸如管道材質(zhì)，配套的液壓泵站以及切管機刀片、液壓馬達功率等很多因素的影響，其切割的效果也不盡相同。理論計算的數(shù)值僅為提供管道切割時力學(xué)分析及熱學(xué)分析的主要思路，希望在實際的管道切割作業(yè)按照參數(shù)進行理論與實踐相結(jié)合，并有效率地完成管道切割施工作業(yè)。

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參考文獻：

1.《先鋒管道切割作業(yè)流程》TJXFGD-QG-03 20190905版；

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4．張耀良, 楊明, 劉錫錄,等. 金屬切削加工中切削力計算的量綱分析法[J]. 哈爾濱科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報, 1992.