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。
7864 5213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，Z1θ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Wx,－割炬X轴方向转动Wy－割炬Y方向转动Z1－割炬X、Z平面升降3 管道切割机的选用原则管道切割机的选用，有以下几方面需要关注：1、考虑工件精度和工艺特点工件精度和工艺特点，一定程度上决定了切割设备的功能和精度。
简单工艺，如下料、切断和端口倒角，选用小型回转式切割机和半自动切割机就能达到要求，而高精度的复杂工件则选择数控切割机器为宜。
小车式、卡盘式，横梁式、长轴式结构各有特点，卡盘式旋转精度高，长轴式工件开敞性好。
2、考虑生产效率和成本生产批量决定切割形式，大批量的工件切割推荐采用等离子切割形式。
火焰切割的成本低，但切割速度较慢，切口质量相对较等离子的差一点；等离子切割机的成本较火焰的高一点，但其切割速度快，切口光滑、比火焰切割口平整，减少了二次加工量。
3、考虑购机综合成本购机综合成本包括购机成本和使用成本。
品牌公司的一次性购机成本可能高一些，但其材料、工艺较好，质量稳定，配件正宗，售后服务有保障，总体购机综合成本优，应优先考虑。
4、考虑特殊技术要求当生产厂商现有的规格产品不能满足切割技术要求时，需要提供切割产品的直径、壁厚、长度和原料长度给厂商，需要专门设计制造。
4 管道切割机的生产及应用1958年，上海气焊机厂首创国内第一台CG1-60切割机。
1978年，上海气焊机厂自行研制了CG2-11管道切割机。
2000年，上海气焊机厂研制了CNCG-500数控切割机。
2008年，上海气焊机厂研制了CNCG-1500大管径数控切割机。
2012年，上海气焊机厂研制了CNCG-1900超大管径数控切割机。
随着装备制造业的发展，机器人也引入了管道切割机成套设备中。
国外一些知名厂家推出了一些新概念和样机，上海气焊机厂有限公司也在近两年内也推出了机器人切割工作站，由此成为规格齐全的切割机生产厂家，反映了管道切割机行业的发展趋势。
1）向高速度方向发展切割速度是管道切割机的重要技术指标，影响到产品的生产效率。
高速等离子电源、高速驱动机械和数控系统的研发已见端倪。
在数控系统和驱动系统方面，数控切割机的空程速度20m/min，切割速度已达6m/min以上。
在等离子切割范围内，高速等离子可以相对于火焰切割7倍的速度切割，穿孔时间短，设备无需预热，切割基本无熔渣，生产效率有很大的提高。
2）向高精度化方向发展随着高新技术的发展和产品质量要求的提高，用户对机床加工精度的要求也越来越高。
当前，国家标准规定的数控切割精度为0.5 m m ，而实际出厂精度正在提高中。
加工精度的提高，在于采用了精密轴承、直线导轨等部件，提高了CNC系统的控制精度。
3）向高可靠性方向发展管道切割机在工作现场，经受温度、湿度、振动、粉尘的影响，同时又要求高速状态下连续工作，故对可靠性要求比较高。
3）向机器人方向发展随着机器人在焊割领域的不断发展，成套切割系统也向智能化方向发展。
智能化可以提高切割效率和加工质量，自动生成工艺参数；可以自我编程，提供智能化的人机界面，智能诊断，智能监控，方便系统的使用和维护。