電纜波紋管無切屑切割技術的研究

張立華， 吳銀榮

（上海電纜研究所有限公司，上海200093）

0 引 言

隨著我國高壓電纜及特種電纜的發展，需要根據生產工藝對其制造裝備進行改進［1］。波紋管通常在中高壓電纜絕緣層外做護套使用，而在某些特種電纜中波紋管可作為氣體或液體的載體［2］。在電纜做連接接頭時需要對波紋管進行切割，目前常用的波紋管切割方法有：砂輪機切割、電鋸切割、車床切割（短管件）和激光切割等。其中砂輪機切割、電鋸切割以及車床切割的切割原理均是利用刀具對被切割材料進行小塊材料的切除分離以達到切斷的目的，這種方法產生的切割碎屑易迸濺殘留在電纜波紋管內，可能對電纜的絕緣性能產生影響，也可能對為密封波紋管提供氣體或液體的設備造成損傷。激光切割方法特別容易對被切割波紋管電纜內部的絕緣層及導電層造成損傷。因此本工作設計一種無切屑切割波紋管的設備，以保證現場切割波紋管時無切屑或切屑最少。

1 傳統切割方法

1.1 車床切割

車床加工的原理為：電機帶動被加工零件旋轉使其獲得旋轉慣性力，車削刀具橫向進給與被加工零件表面材料進行沖擊而使被加工零件沿圓周面逐層實現材料切除，其加工質量與電機轉速、切削厚度、刀具參數和切削液等有關［3］。車床加工時需要旋轉工件達到相對較高轉速才能實現，這種方法一般適用于長度及直徑相對較小，且具有一定剛度的零部件的切割加工［4］。而電纜波紋管具有長度大、撓度大的特點，且車削加工時會產生大量的切屑（帶狀屑、卷屑和崩碎屑等），因此車床切割方法不適合電纜波紋管的無屑切割要求。

1.2 砂輪切割機切割

砂輪切割機是一種便攜式的切割工具，其原理是利用砂輪的旋轉與被切零件摩擦使被切割材料成碎屑或粉塵狀脫落以達到切割的目的［5］。這種切割方法由于設備簡單、易操作且方便攜帶而被廣泛的應用于機械、建筑類和管道工程等現場安裝工程。一般憑借操作人員的經驗手動切割加工，其切割質量不能有效保證。砂輪切割機的切割碎屑一般呈碎屑或粉塵狀噴濺，這種切割方法不適合有潔凈要求的場所。

2 自動進給切割管件設備

自動進給切割管件設備屬于管道切割的新型設備，其主要應用于管徑特別大的管件或是需要在施工現場進行高精度管件切割加工的工況［6］。

圖1 管道切割裝置

其加工原理為：通過卡緊裝置將設備安裝在被切管件上；刀具及其安裝盤在卡緊裝置的導軌上運動；用電動、氣動或液壓為動力，通過齒輪機構帶動刀具盤做旋轉運動；用棘輪機構對刀具進行進給控制。

其優點為：結構簡單，方便在施工現場對管道進行切割；可以對大直徑管件進行較高精度的斷面切割或利用刀具的形狀及角度進行管道坡口加工。

其缺點為：其刀具進給是通過棘輪機構實現的，刀架每旋轉一周，刀具進給一個固定尺寸，不能對進給尺寸做調節，因此在實際切割中如進給量太小會導致切割時間長，進給量太大又會造成刀頭碰損。

該設備切割產生的切屑與車床切割切屑相同，不適合無屑切割的工況。

3 無切屑切割設備的設計

3.1 設備設計

鑒于市場上現有的幾種傳統切割方法都不能實現對電纜波紋管的無切屑切割，而激光切割方法易破壞波紋管內部線芯，因此設計了無切屑切割設備，見圖2。

圖2 無切屑切割設備

本設備主要包括：管件固定卡具組件、刀架旋轉導軌組件、刀架及其穩定旋轉組件以及刀具進給組件。

其工作原理為：利用管件固定卡具組件將切割裝置與被切割管件進行固定；刀架旋轉導軌組件與管件固定卡具組件固定連接，并保證導軌的尺寸精度與位置精度；刀架及其穩定旋轉組件安裝有多個帶軸肩導輪在刀架旋轉導軌組件的兩側導軌中運動，其軸肩保證整個裝置不進行軸向的串動，同時防止整個結構的扭動，安裝在刀架上的滾輪在導軌組件的外側導軌中運動，保證刀具切割時在徑向面內運動而不發生偏斜，同時這些導輪及滾輪也防止刀具在徑向的串動。

本設計采用手動絲杠螺母原理使刀具進行切割深度的進給，可根據切割中的實際狀況對切割深度及力度大小進行調節，且本設備采用的圓環型刀具對被切割管件或波紋管進行擠壓式滾動切割，保證整個切割過程無切屑。

3.2 切割試驗

根據設計圖紙對該無切屑切割設備進行了加工制造，并對某一段直徑120 mm的電纜波紋管進行了實物切割，其切割效果見圖3。

由圖3可以看出：所設計的無切屑切割設備可以很好地完成對電纜波紋管的無切屑切割。被切割管件未發生變形且切割端口較平整，切割過程無可見的切屑。

圖3 切割試驗

幾種切割方案的效果比較見表1。

表1 幾種切割方案切割效果的比較

4 結束語

無切屑波紋管切割設備采用手動切割方式，可根據切割狀況實時調節切割深度。若能在刀具旋轉切割的同時實現刀具在線徑向進給，則可將手動切割方式改為電動或其他動力形式。無屑切割設備由于刀具材料的限制等原因其僅適用于波紋管或其他相對較薄的管件，對于厚度較大的管件，宜采用其他方法進行切割。