供稿|邵鸿丽，周建华，高志勇，焦健 ，孟婷婷，张艳龙 /SHAO Hong-li, ZHOU Jian-hua, GAO Zhiyong, JIAO Jian, MENG Ting-ting, ZHANG Yan-long

课题背景

针对某钢管用户对钢管断面的质量要求展开研究，经过小批量的试验，最终解决了断面质量差的问题，满足了其生产要求。

该钢管公司有一台荒管切头锯，使用规格为φ1000×8×320Z 的热切圆锯片，穿孔后的荒管均要切掉管头以方便进入张减机进行定径加工。锯切厚壁管时，切割飞边很小。锯切薄壁管及高钢级管时则问题较明显，常会造成加热炉内积存大量掉落的飞边，需停炉降温后才能清除，更严重的是飞边会划伤其他钢管表面，形成表面质量缺陷从而造成很大损失。图1 所示为锯切后钢管断面质量情况，原锯片结构形式如图2 所示。锯机为摆切式，锯片由上向下锯切，每次锯切一支钢管，锯片上部有两处水冷，出水口离锯片50 mm，水量较小。

图1 钢管断面质量

图2 原锯片结构形式

改进方案

通过查阅相关文献，结合锯片生产、设计经验，针对该用户提出的问题，确定试验改进方案如下[1-3]：

(1) 厚度减薄，从原 8 mm 厚减薄到 7 mm，降低锯切受力。

(2) 增加侧隙结构，减少管口与锯片的摩擦，提高锋利度，侧隙结构如图3 所示。

(3) 改变齿型，从三角齿变成鼠牙齿，切削阻力减小、刃口更加锋利，不容易形成飞边，齿形结构如图3 所示。

(4) 设计斜顶刃齿形，力求将飞边留在无用的管头一边，使母管清洁，斜顶刃齿形见图4 所示。

(5) 改进钢管支撑装置。原锯口外端管头没有支撑，处于悬臂状态下进行切割。由于薄壁管刚性差、重量轻，在切割后期产生自然下垂，导致将要切断时形成的飞边不能被带走而留在母管上，为此在管头位置增加一个支撑板，使管头在切割过程得到支撑，保证最后能正常切断，而不连刀。

(6) 增大水量，以便使减薄的锯片片体保持足够的刚性。

图3 侧隙结构平刃鼠牙齿锯片结构形式

图4 侧隙结构斜顶刃鼠牙齿锯片锯齿形式

图5 改进后钢管锯切断面质量

试验改进效果

对图3、图4 所示锯片结构进行现场锯切试验，并跟踪锯切过程，对锯切结果进行分析。

如表1 所示，将图2 所示结构锯片 (即原锯片结构) 称为锯片 A、图3 所示结构锯片称为锯片 B、图4 所示结构锯片称为锯片 C。观察电流情况，三种结构形式锯片对应的锯切电流对比明显，锯片 A 平均电流 66.8 A，锯片 B 平均电流 48 A，锯片 C 平均电流 39.2 A。分析表中锯切刀数及其对应的电流，片体减薄、侧隙结构及鼠牙齿齿形均可使锯切电流有明显的降低，在减小锯切力方面效果显著；侧隙结构除可降低锯切受力外，更能显著延长锯切寿命；特殊的斜顶刃齿形的设计，与锯片 B 相比，进一步增加了锯齿锋利度，降低锯齿受力，获得了更小的锯切电流。

表1 三种结构形式的锯片锯切电流对比 A

通过改进的锯片切削效果已完全能够满足用户的锯切质量要求。

结束语

1) 通过锯切电流的对比可知，侧隙结构、鼠牙齿齿形、减小片体厚度、斜顶刃齿形，四种措施在降低锯切受力方面效果显著，同时有效的去除了锯切断面的飞边，改善了断面质量，满足了用户的质量要求。

2) 侧隙结构对提高锯切寿命效果显著。

3) 锯片 B 与锯片 C 相比，后者在减小锯切受力、获得高质量锯切断面方面效果更好，因此，对高要求的用户可推荐使用锯片 C，但由于其加工困度，成本较高，对一般用户而言，不必过分追求高的断面质量而增加锯切成本。

[1]臧勇, 吴迪平, 李同进, 等. 冷切圆锯片的设计及毛刺抑制试验研究.重型机械, 2005(1)：15–18

[2]郭继富, 李永佳, 万红侠.金属冷热切圆锯片瓢曲变形原因初探.轧钢, 2006(8)：60–62

[3]邹家祥, 沈祥芬, 熊华. 圆锯片的动态特性. 北京科技大学学报,1994, 16(11)：92–97