1 激光切割設備的改進和板材激光切割機相比，管材切割機有特殊的結構和性能，如：激光器必須帶脈衝(chong) 輸出功能；機床部分必須設帶加緊旋轉頭和尾座的支架、除渣裝置、排熱裝置等；光路部分必須適應光軸相對管軸的轉動；控製部分應滿足多軸的控製和聯動等。為(wei) 此，作者研製了一種割縫篩管專(zhuan) 用的激光切割機[1]，其結構和性能包括了上述的特殊要求：激光器具有連續輸出和脈衝(chong) 輸出功能；管材的夾緊旋轉頭A及定中尾座、輔助支架等部件座落在平台上，平台又置於(yu) 帶導軌的底座上，通過齒輪齒條副平台可沿著底座的導軌移動；本機設置的除渣係統解決(jue) 了渣堵和除渣問題；排熱係統解決(jue) 了切割的冷卻問題；旋轉頭A的轉動能完成縫的周向定位，平台的移動能完成縫的軸向定位；縫本身的切割（包括縫長和梯形角）由管體(ti) 與(yu) 切割頭的聯動完成或僅(jin) 靠切割頭的運動完成。因而本機切割頭設計成多維運動的形式，能作x，y，z方向的直線運動和y，z方向的浮動，而聚焦透鏡的光軸能在管軸的垂麵內(nei) 作±/2角的（為(wei) 梯形角）旋轉運動。所以本機在控製方麵達到了五軸控製（x，y，z，A，），兩(liang) 軸浮動（y，z）和任意三軸聯動，非常適於(yu) 梯形縫的切割。梯形縫的激光切割方法
　　1.1 光軸轉動切割法

　　厚壁長篩管轉動慣量較大，用管體(ti) 轉動的切割方法難以保證精度和速度，而用光軸轉動切割法則適宜。本方法的特點是在切割過程中管體(ti) 不動，僅(jin) 靠切割頭的運動便可以切出梯形縫。
　　切割頭的運動包括平動、轉動及聯動。切割過程如下：調整好切割工藝參數，在管體(ti) 定位和設備調整到起始位置後，先把切割頭的光軸以垂直方向為(wei) 基準在管軸的垂麵內(nei) 轉動 /2角並在 y向平移，使其處在梯形角第一個(ge) 斜麵的方向。切割開始先在縫的端部用脈衝(chong) 光穿刺，穿刺孔打通後即刻用連續光（或脈衝(chong) 光）在 x向進行切割。在第一個(ge) 斜麵切完後切割頭隨即轉動角度，同時在-y向聯動，使切割光軸始終對準已切出的切口並作管軸垂麵內(nei) 的掃描，這樣便切開去除體(ti) 的一個(ge) 端麵，此時光軸也處在了另一個(ge) 斜麵的方向，接著切割頭在-x向運動，切出另一個(ge) 斜麵，以後切割頭即刻轉 角度，同時在 y向聯動切開去除體(ti) 的另一個(ge) 端麵，這樣便完成了一條梯形縫的切割。切割頭在軸轉動的過程中，光軸及焦點的空間位置時刻在發生變化，因而切割頭必須在y，z兩(liang) 個(ge) 方向和軸聯動並浮動，以保證切割光軸始終在已割出的切口內(nei) ，切口中心始終通過管軸，同時也保證焦點一直處在正確的位置。
　　1.2 管軸轉動切割法

　　薄壁短篩管轉動慣量較小，適宜用本方法。本方法的特點是聚焦透鏡的光軸為(wei) 垂直方向，在管軸轉動和光軸平動聯動的條件下便可以切出梯形縫。切割過程如下：調整好切割工藝參數，在管體(ti) 定位和設備調整到起始位置後，先把管體(ti) 轉動 /2角度，使梯形角的一個(ge) 斜麵處於(yu) 垂直位置，同時在-y向平移光軸到垂直斜麵的上方。切割開始在縫的端部用脈衝(chong) 光穿刺，穿刺孔打通後即刻用連續光（或脈衝(chong) 光）在 x向進行第一個(ge) 斜麵的切割。當這個(ge) 斜麵切完後管體(ti) 隨即轉動-角度，光束同時在 y向聯動，使光束始終對準第一個(ge) 斜麵的切口並在管軸的橫截麵內(nei) 掃描，這樣便切開去除體(ti) 的一個(ge) 端麵，屆時另一個(ge) 待切斜麵已處在了垂直位置，切割頭便在-x向運動，切出另一個(ge) 斜麵，緊接著管體(ti) 轉動 角度，光束同時在-y向聯動切開去除體(ti) 的另一個(ge) 端麵，這樣便完成了一條梯形縫的切割。管軸在轉動過程中，割縫的空間位置時刻在發生變化，因而切割頭的光軸必須在y，z兩(liang) 個(ge) 方向隨管體(ti) 的轉動聯動並浮動，從(cong) 而保證切割光軸始終在已割出的切口內(nei) ，切口中心始終通過管軸，同時也保證焦點一直處在正確的位置。

　　1.3梯形縫激光切割的特殊情況

　　當=0°時，縫形已為(wei) 矩形縫。上述的兩(liang) 種切割方法中，管軸及光軸不再轉動。隻要光軸垂直通過管軸，在軸向作單向切割線切割加工中如何選用電極絲(si) ，即可切出矩形縫。
　　當>0°但梯形縫的內(nei) 開口寬度≤2倍表麵縫寬時，則上述的兩(liang) 種切割方法中，縫腔的形成不需再進行去除體(ti) 兩(liang) 個(ge) 端麵的切割，因在軸向切出兩(liang) 個(ge) 斜麵的同時，縫腔內(nei) 的材料已全部去除。

　　1.4 梯形縫篩管的激光切割

　　單條梯形縫的切割是整根篩管的切割基礎，從(cong) 切割程序來看，單縫的切割是一個(ge) 子程序。
　　整根篩管上按一定規律分布著幾千條縫，旋轉頭A的旋轉或平台的位移完成了縫與(yu) 縫之間的周向定位或軸向定位，然後調用子程序，逐一切出每一條縫。是軸向一排排地切、周向一圈圈地切還是按其他順序切，都直接關(guan) 係到切割的效果。考慮到切割過程中的管體(ti) 傳(chuan) 熱和管腔排熱，還是將整根篩管分成幾段，軸向一排排地切較好。

　　2 切割效果
　　用上述設備和方法切割的割縫篩管梯形縫達到了較高的技術指標：縫寬：≥0.15±0.05mm；梯形角：0～40°；切割麵粗糙度：Ra<6.3m；熱影響硬化層：厚度：≥0.3mm；硬度：≥HV800，增強了耐磨性和耐腐蝕性，提高了壽命。梯形縫結構克服了矩形縫的砂堵現象，有很強的自潔作用，即進入到縫腔中的砂粒，很容易被流體(ti) 衝(chong) 走。因而這種篩管流壓損失小、產(chan) 量高、壽命長、成本低，促進了石油行業(ye) 技術的進步和效益的提高。割縫篩管梯形縫激光切割的樣品見圖1.圖中，同一參數在軸向有兩(liang) 條縫，一條是整縫，一條是斷麵縫。在斷麵上最窄的一條縫是0°，逆時針數第二條縫也是0°，但縫寬增加1倍，以後順次每縫增加4°，最大梯形角為(wei) 40°。
　　
　　3 激光切割設備的改進和板材激光切割機相比，管材切割機有特殊的結構和性能，如：激光器必須帶脈衝(chong) 輸出功能；機床部分必須設帶加緊旋轉頭和尾座的支架、除渣裝置、排熱裝置等；光路部分必須適應光軸相對管軸的轉動；控製部分應滿足多軸的控製和聯動等。為(wei) 此，作者研製了一種割縫篩管專(zhuan) 用的激光切割機[1]，其結構和性能包括了上述的特殊要求：激光器具有連續輸出和脈衝(chong) 輸出功能；管材的夾緊旋轉頭A及定中尾座、輔助支架等部件座落在平台上，平台又置於(yu) 帶導軌的底座上，通過齒輪齒條副平台可沿著底座的導軌移動；本機設置的除渣係統解決(jue) 了渣堵和除渣問題；排熱係統解決(jue) 了切割的冷卻問題；旋轉頭A的轉動能完成縫的周向定位，平台的移動能完成縫的軸向定位；縫本身的切割（包括縫長和梯形角）由管體(ti) 與(yu) 切割頭的聯動完成或僅(jin) 靠切割頭的運動完成。因而本機切割頭設計成多維運動的形式，能作x，y，z方向的直線運動和y，z方向的浮動，而聚焦透鏡的光軸能在管軸的垂麵內(nei) 作±/2角的（為(wei) 梯形角）旋轉運動。所以本機在控製方麵達到了五軸控製（x，y，z，A，），兩(liang) 軸浮動（y，z）和任意三軸聯動，非常適於(yu) 梯形縫的切割。