本章首先討論了切管機(jī)的研究背景，對(duì)薄壁不銹鋼管切管機(jī)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀做出了綜述，其次對(duì)間歇式切削切管機(jī)的可行性進(jìn)行了理論探究，再次對(duì)間歇式切削切管機(jī)在切削過程中存在的切削力進(jìn)行了理論分析和計(jì)算，再次對(duì)間歇式切削切管機(jī)的主要部件進(jìn)行了參數(shù)確定和標(biāo)準(zhǔn)件選取，最后對(duì)間歇式切削切管機(jī)的主要部件進(jìn)行有限元分析，驗(yàn)證其參數(shù)合理性，并對(duì)間歇式切削切管機(jī)做出客觀的評(píng)價(jià)，對(duì)未來切管機(jī)的發(fā)展方向做出展望。在研究內(nèi)容上，以其它切管機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，提出并設(shè)計(jì)了行星式雙刀對(duì)稱偏心安裝間歇式切削的切削方式，這種切削方式打破了傳統(tǒng)的一把刀具連續(xù)切削的切削方式，是切削方式上的一種突破。并且利用合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)提高了切管機(jī)的切削精度和自動(dòng)化程度，降低了切削電機(jī)的使用數(shù)量，通過一個(gè)主電機(jī)帶動(dòng)兩把刀具來提高切削效率。除此之外，刀具所產(chǎn)生的切削力能夠相互抵消，降低了鋼管的切割變形量，本課題的主要研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：

（1）針對(duì)薄壁不銹鋼管的自身特性，提出了間歇式切削的薄壁不銹鋼管切管機(jī)的設(shè)計(jì)方案，包括切割頭、夾具、送料部分的設(shè)計(jì)。

（2）對(duì)間歇式切削的薄壁不銹鋼管切管機(jī)的機(jī)械部分進(jìn)行了相關(guān)的計(jì)算和設(shè)計(jì)，并且通過Solidworks和AutoCAD繪制了相應(yīng)的三維和二維圖形，并把三維圖形進(jìn)行了裝配和運(yùn)動(dòng)仿真，從而驗(yàn)證了零件尺寸的合理性。

（3）對(duì)刀具切割過程進(jìn)行了分析，并計(jì)算出了刀具的切割力，從而確定了切管機(jī)的刀具和切削功率。

（4）對(duì)間歇式切削的薄壁不銹鋼管切管機(jī)的關(guān)鍵零部件進(jìn)行ANSYS有限元分析，驗(yàn)證了零件的強(qiáng)度和剛度是否滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)不合理的部分進(jìn)行優(yōu)化。

   切管機(jī)的最大切削力和額定切削功率是切管機(jī)的主要切削特性，最大切削力決定了切管機(jī)的最大切削厚度，而額定切削功率則決定了切管機(jī)的切削力和切削速度。由此可知，切削功率與切削力和切削速度有關(guān)，而切削力直接影響著切管機(jī)的切口質(zhì)量，因此對(duì)間歇式切削切管機(jī)的切削力研究是設(shè)計(jì)切管機(jī)的基礎(chǔ)。除此之外，由于不銹鋼中含有一定量的鉻、鎳等元素，使得其機(jī)械性能得到了很大的提高，但是其切削性卻大大降低，尤其是薄壁不銹鋼的切削，更是不銹鋼的切削難點(diǎn)，因此對(duì)切管機(jī)切削特性的研究顯得尤為重要。

  整體來看，刀具對(duì)工件的切割實(shí)質(zhì)上是刀具對(duì)工件進(jìn)行擠壓變形，使工件切割部分的材料沿著刀具的切割方向移動(dòng)，并且產(chǎn)生剪切滑移和塑性變形，其中剪切滑移占切割的主要部分。當(dāng)?shù)毒咔懈罟ぜr(shí)，刀具從接觸工件開始對(duì)工件的作用力逐漸增大，工件的切割部分在材料的屈服極限之內(nèi)首先發(fā)生彈性變形，隨著刀具對(duì)鋼管的作用力進(jìn)一步增大，鋼管切割部分發(fā)生塑性變形，當(dāng)?shù)毒呃^續(xù)進(jìn)給達(dá)到材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)切割部分的材料開始從工件上脫落，最終形成切屑。通過對(duì)切削區(qū)的研究，根據(jù)其變形特點(diǎn)可以把切削區(qū)劃分為三個(gè)部分，即剪切滑移區(qū)、刀具與切屑接觸區(qū)、刀具與薄壁不銹鋼管接觸區(qū)，如圖中所示。剪切滑移區(qū)又被稱為第一變形區(qū)，是切削力的主要來源。當(dāng)?shù)毒呓佑|鋼管時(shí)，刀具的切割面開始對(duì)鋼管進(jìn)行擠壓，從而使鋼管發(fā)生彈性變形，在屈服強(qiáng)度的范圍內(nèi)，當(dāng)?shù)毒叩淖饔昧M(jìn)一步加大，鋼管所受的擠壓力進(jìn)一步增加，其彈性變形量也逐漸增加，當(dāng)鋼管所受的力大于材料的屈服極限時(shí)，鋼管開始發(fā)生塑性變形，切割部分的材料開始沿著刀具的切割方向移動(dòng)，即出現(xiàn)了剪切滑移區(qū)。刀具進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，切口的塑性變形加大，塑性變形的范圍也逐漸增加，當(dāng)?shù)毒叩那懈盍Υ笥阡摴艿募羟袘?yīng)力時(shí)切割部分的材料開始斷裂，從而與工件分開。剪切滑移區(qū)與切削過程中的切削力和刀具的切削功率有關(guān)，在常見的切削速度范圍內(nèi)，剪切滑移區(qū)的寬度大約為0.02～0.2mm，并且與切削的速度成反比。

  刀具與切屑的接觸部分為第二變形區(qū)，當(dāng)材料從工件上脫離形成切屑時(shí)就變成了第二變形區(qū)。由于切屑經(jīng)過刀片的切割使得自身的強(qiáng)度和硬度都有所增加，并且刀具前刀面仍對(duì)切屑產(chǎn)生強(qiáng)烈擠壓，因此對(duì)刀具的前刀面影響較大。除此之外，這一變形區(qū)的相對(duì)滑移速度較低，產(chǎn)生的切屑在外界的擠壓作用下開始堆積，導(dǎo)致了刀具的切削力增加，從而加劇了刀具的磨損。這一區(qū)域通常是研究刀具與工件之間的摩擦、刀具磨損、切削潤滑的主要區(qū)域，刀具的耐用程度主要與第二變形區(qū)有關(guān)。刀具側(cè)面與工件的已切割表面形成了第三變形區(qū)，它可以分為兩部分，一部分是刀具切割以后切割部分材料的恢復(fù)區(qū)，另一部分則是恢復(fù)以后的穩(wěn)定區(qū)。第三變形區(qū)是刀具摩擦力的主要來源，由于刀具與已切割部分發(fā)生摩擦，因此它影響著刀具的強(qiáng)度和刀具的切割質(zhì)量。