管道带压开孔套刀设计原理分析

在带压开孔工程中，主要的消耗材料为中心定位钻和套刀（也称筒刀、开孔刀）。这两种是易耗品，所有商用的厂家在出厂时，都不会做为保质产品出售。尤其是套刀，只要用过一次，有磨损了，无法恢复成新品。

这种类似于圆套形状的刀，是主要承担管道壁切削任务，因此，它被认为是带压开孔钻的核心部件，是鉴定开孔钻好坏的重要因素。

依据套刀这种刀具的作用和结构以及形状，我们可以把刀具仔细划分成四大部分，即刀齿、刀体、连接板以及各部分之间的连接。开孔刀具的设计原理主要围绕这四个方面来阐述。

首先，当套刀对管道壁进行匀速切削时（匀速只是理论上的，实际工作中涉及液压工作泵站和泵站发动机、齿轮泵等，细微观察并不是匀速），套刀每旋转一圈每一个刀齿都要对管道壁进行一次切割，后一个刀齿的切削动作是在前一个刀齿切削过的管道壁凸面上再削去一层。它们接替地对管道壁一层一层的切下金属屑。

套刀上切削齿参加切削动作和工作的切削刃一般较长，也就是说切削的宽度较大，所以切削厚度应当要小一些。因此，在中心定位钻钻透后，套刀抵在管道壁上准备工作时，进刀的速度一定要慢，就是这个道理。

套刀切削管道壁的每一层切削的厚度与带压开孔钻直线进给速度以及套刀上的齿数目有关，为直线进给速度与刀齿数目的比值。详细的公式计算请详见《天津先锋带压开孔钻生产规范》TJXF-SC05，这是我们在近千次的切削和金属疲劳试验中得到的最佳数值，因此在设计时一定要严格执行这个规定。

切削速度为v，根据公司刀齿材料刀具切削特性，切削时速度建议不能大于规定的标准值。单齿切削厚度αf，为每转进给量/总齿数。随着刀齿的切削，碎屑沿刀齿方向流入槽中。由于刀齿方向垂直于管道，并且套刀的切削方式为断续切削，因此理论上每转一圈碎屑就会从套的刀槽中排出，不会挤压一起，影响切削效果。

以上这种设计是针对于正常的管道壁计算方式，而不适用于平面蒙板上开孔的套刀设计。平面蒙板带压开孔用套刀设计待以后再来分析。

总之，套刀在设计时应当微观的考虑理想状态下的原理，也要和实际工程中的情况相结合，这样才会设计出比较精品的开孔刀产品来服务于社会和管道维护工作。

参考文献

1.GB/T2075-1998 《切削加工用硬切削材料的用途-切屑形式大组和用途小组的分类代号》

2.GB/T1114.1-1998 《套式立铣刀第一部分》

3.《天津先锋带压开孔钻生产规范》TJXF-SC05