一、坡口機的研究概況
在管道鋪設(shè)或管接修復(fù)過程中，需要對管道進行切割／開坡口作業(yè)，以便進行焊接。切割／坡口機是管道換接修復(fù)過程中不可缺少的專業(yè)設(shè)備，它所涉及的各項技術(shù)在國外有成形產(chǎn)品出售。我國的產(chǎn)品多數(shù)為模仿國外制造。國外具有代表性的坡口機產(chǎn)品有以下幾種。
1、火焰切割／坡口機
火焰切割／坡口機：鋼帶式火焰切割和坡口機采用鋁制機身，重量輕，適合現(xiàn)場切割管道，坡口機的導(dǎo)軌采用不銹鋼凸緣導(dǎo)軌，(鋼帶通過搭接，直徑可調(diào))，行走穩(wěn)定準(zhǔn)確，切割線不錯位坡口角度可調(diào) 帶有15m電動遙控器，速度可調(diào)，正反轉(zhuǎn)控制，非常適應(yīng)海上平臺導(dǎo)管架切割和管道切割 產(chǎn)品適用管徑為250～2400mm的管道：馬鞍形環(huán)齒輪式火焰切割／坡口機適合車間高效率下料，而且可擴展成斜口切割機。鋁制機身，重量輕，裝配精度極高，鞍座和環(huán)齒輪同軸度達到±0．64mm，端面垂直度達到±0．38mm。電動型配15m長遙控電纜，可調(diào)速和正反轉(zhuǎn)。一種機型可適用四種相鄰管徑。坡口角度可調(diào)。配雙割把架，可以同時割出雙側(cè)坡口 配圓度靠輪，可以適應(yīng)不圓的管子切割～系列產(chǎn)品，適用管徑為50～1200ram的管道。
2、管端坡口機
內(nèi)卡式、外卡式坡口機和管端坡口車床。內(nèi)卡式管道坡口機有兩個型號，適合于小管徑管道加工坡口。它由氣動操作，防爆，適用于石化 馬鞍形環(huán)齒輪式煉油企業(yè)管道維修。坡口機工作時通過超強自鎖內(nèi)卡芯軸卡于管道內(nèi)，不打滑，不振顫，不彎曲變形。外卡式管道坡口機有多個型號，采用多刀車削方式，適用于小管徑管道。管端坡口車床內(nèi)徑卡緊，便攜，尤其適合厚壁管端加工處理 內(nèi)卡式管 外卡式管 管端坡道坡口機 道坡臼機 L】車床。
3、全自動柔性切管機
全自動柔性軸切管機結(jié)構(gòu)比較特殊，機頭沒有任何動力馬達，動力來自柔性扭矩傳輸軸?？梢詫艿肋M行切割、開槽等作業(yè)。適用于鑄鐵管、水泥管、鋼管、石棉管和塑料管等。管道切割機快速、**作業(yè)，也可在水中作業(yè) *大切割厚度達60nun。
4、爬管式管道切割／坡口機
爬管式切割／坡口機是一種便攜式銑削機，它通過鏈條將機體固定在管道上，驅(qū)動鏈輪使機體帶著旋轉(zhuǎn)的切割刀和坡口刀沿鏈條爬行一周，完成管道的切割和開坡口?它由液壓驅(qū)動，可以在管子水平或者垂直方向作業(yè)，也可以在壕溝和180m深水下作業(yè) 它可以在帶壓的管道或者罐體上進行冷切割和坡口加工，加工精度高，**防爆，特別適合惡劣環(huán)境(風(fēng)沙、污泥、水下)工作，適合海上鉆井、鋪管及各種水上安裝工程美國瓦奇閘刀式管道切割鋸是系列產(chǎn)品?？梢愿钿弻嵭模招墓艿篮桶袅?。可用于自來水公司、輸氣公司、煉油廠、核電站、化工廠等行業(yè)。閘刀式管鋸固定時需用帶鏈條的臺鉗將閘刀鋸和管子夾緊，精加工的鑄鐵V形馬鞍底座確保切口的平直：管鋸可在管外的任何位置安裝，垂直和水平作業(yè)的效果同樣出色。它可以采用氣動、液動或電動控制，搖把負(fù)責(zé)手工進給，馬達負(fù)責(zé)鋸割，一個標(biāo)準(zhǔn)壁厚的150mm管子在6min內(nèi)便可以割斷。鋸條采用通用的硬質(zhì)合金高強度鋸條，更換方便，由于在切割回程中是將刀刃從割口處提升，因此刀刃壽命大大延長。除了上述切割／坡口機外，還有：爬管式切割／坡口機，原理同瓦奇坡口機，性能稍有差異。薄壁細(xì)長管切割／開坡口的RA系列管道切割兼坡口機；適用于鍋爐、換熱器管道處理的BRB系列坡口機；適用于現(xiàn)場和車間厚壁管道管端處理加工的坡口機。用于城市公用供暖、供氣管道施工的手動切割刀等等。綜上所述，國外用于現(xiàn)場作業(yè)的切割／坡口機成型產(chǎn)品可靠性高，適合于現(xiàn)場作業(yè)，但在很大程度上是由人手工操作的，自動化程度并不高。
坡口機的分析和展望
二、 坡口機分析
在上述介紹的各種切割／坡口機中，現(xiàn)場作業(yè)效果*好的坡口機屬爬管式切／坡口機，在管道維修這一領(lǐng)域有很強的實用性。它具有如下特點：
(1)應(yīng)用面廣。由氣動或者液壓驅(qū)動，它可以在管子水平或者垂直方向作業(yè)，安裝防腐外殼后可以在壕溝和深水下作業(yè)。(2)加工對象范圍大。直徑為150～1800mm的碳鋼、不銹鋼、球墨鑄鐵、鑄鐵及大部分合金材料管道。甚至直徑達100m的油罐。
(3)銑削切割方式，可以切下4．17～75mm的金屬，而且不改變機加工表面的物理性能。
(4)加工精度較高。一般情況下，端面垂直度在1．56ram范圍內(nèi)。如果使用導(dǎo)軌附件可將加工精度保持在0．125mm以內(nèi)。采用導(dǎo)軌和特殊導(dǎo)軌輪可在零能見度下進行垂直切割、水下切割及多道切割。
(5)**防爆。切割機在易爆的環(huán)境下可以在天然氣、原油及燃料管上作業(yè)，它曾經(jīng)用于切割導(dǎo)彈燃料系統(tǒng)。
(6)安裝簡單。將可調(diào)節(jié)的驅(qū)動鏈條連接起來并扣緊在管道上，便可開動機器。
(7)海上管道維護。液壓型的切割／坡口機采用全封閉液壓系統(tǒng)，特別適合惡劣環(huán)境(風(fēng)沙、水下)工作。適合海上鉆井、鋪管及各種水上安裝工程。
(8)抗腐蝕。使用不銹鋼螺絲、特殊軸承、鉛封及鋅層等附件，可防止鹽水作業(yè)下的腐蝕。
三、坡口機的展望
從目前國外發(fā)展現(xiàn)狀來看，爬管式坡口機不僅能在水下工作，也能在干式環(huán)境中工作，而且能適應(yīng)大范圍管徑的管道切割／開坡口作業(yè)。但是該坡口機屬于半自動的，針對不同材質(zhì)、不同性能的材料所用切削速度應(yīng)是多少，需要靠人工根據(jù)經(jīng)驗作現(xiàn)場調(diào)整。如遇能見度較差的海情，作業(yè)將非常困難；而且我國海域環(huán)境較為復(fù)雜，該坡口機還需要進一步完善。
四、簡述焊接坡口的基本機構(gòu)
端面坡口機主要包括：床身與拖板、床頭箱、刀盤刀架、夾緊機構(gòu)和液壓系統(tǒng)等。其中刀盤刀架的結(jié)構(gòu)，主要有刀盤體(刀盤1、絲杠10)、浮動刀架(底座2、彈簧9、調(diào)節(jié)螺釘3、刀座4、定位塊11)、內(nèi)仿形靠模裝置(定位軸8、滾輪7)組成。
刀盤采用鑄鋼制造，在盤面上有一個“+”字形的槽，裝有4根絲杠，*多可安裝4個刀架，以滿足各種復(fù)雜形式的坡口要求(如Y、U形)。刀架上帶
有刻度尺，方便調(diào)整。刀架由調(diào)整絲杠調(diào)節(jié)，實現(xiàn)刀具的徑向運動，以適應(yīng)于不同管徑的切削加工。在浮動刀架上，彈簧9裝在刀座4中，通過調(diào)節(jié)螺釘3和定位塊11來調(diào)節(jié)彈簧9的初壓力。在刀座和底座之間有一燕尾結(jié)構(gòu)，起導(dǎo)向作用。在燕尾結(jié)構(gòu)上，有油路系統(tǒng)，以供潤滑，減少運動阻力，降低磨損。在燕尾的兩側(cè)，有兩塊襯鐵，以減少對刀座底座的磨損，又便于拆換。應(yīng)注意的是，襯鐵材料的硬度要低于刀座和底座的硬度。內(nèi)仿形靠模裝置，滾輪通過定位軸、軸承安裝在浮動刀架上。在定位軸的一端裝有壓蓋和防松螺母，以防滾輪松動。
井和吊頂內(nèi)安裝的管道以及裝飾板后、地坪內(nèi)敷設(shè)的管道。解決的辦法首先盡量利用自然補償，即利用管道敷設(shè)中的自然彎曲(如L型、z型、J'l型等)吸
收管道因溫差產(chǎn)生的變形。
五、工作原理
上料機構(gòu)將需加工的鋼管傳送到夾緊機構(gòu)，通過油缸動作，被加工的鋼管升降，軸向移動，然后由夾緊機構(gòu)夾緊。主軸油缸驅(qū)動拖板移動，使刀盤靠
近工件一對刀，使端面刀或斜面刀(JJn工端平面時，用端面刀．力Ⅱ工坡口時，用斜面刀，兩者也可同時使用)接近而不接觸工件。調(diào)節(jié)絲杠使刀架沿著絲杠
作徑向運動，使?jié)L輪剛好接觸工件內(nèi)壁，這時再稍稍調(diào)節(jié)絲杠，使?jié)L輪受到工件的反作用力，使彈簧受到比初壓力更大的力，稱作靠模。進行切削時，大功率的電機旋轉(zhuǎn)，經(jīng)床頭箱減速，驅(qū)動刀盤以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同時，主軸油缸驅(qū)動拖板移動，使刀盤在旋轉(zhuǎn)的同時軸向進給，滾輪與被加工鋼管內(nèi)壁接觸，端面刀或斜面刀進行切削。圖3靠模原理圖在切削過程中，刀架浮動，滾輪內(nèi)仿形，使得鋼管的設(shè)計基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)一致，確保切削后的鋼管端面坡口均勻一致，有效地消除了焊接鋼管在直徑方向上的橢圓度對坡口均勻度的影響。
假設(shè)對刀時，調(diào)節(jié)絲杠使?jié)L輪處于A位，彈簧受的壓力為廠a；由于鋼管內(nèi)壁不圓，隨著刀盤的旋轉(zhuǎn)，滾輪從A位運動到B位，滾輪受壓，彈簧受的壓力由．廠a增大到A；當(dāng)滾輪從B位運動到C位，由于彈簧的彈力作用，推動刀座復(fù)位，顯然，由于壓縮彈簧的作用，滾輪始終接觸被加工鋼管的內(nèi)表面。實際上，滾輪中心的運動曲線和工件內(nèi)壁是相一致的，即內(nèi)仿形。
