CN114571375A - 微细磨料气射流切割系统及其切割方法 - Google Patents

微细磨料气射流切割系统及其切割方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种微细磨料气射流切割系统及其切割方法，该微细磨料气射流切割系统包括可沿复合管道的周向对其进行切割的旋转切割装置，旋转切割装置包括支撑环和至少一个磨料气射流喷嘴，支撑环能沿复合管道的周向转动地套设于复合管道的外侧，磨料气射流喷嘴设置于支撑环上，磨料气射流喷嘴的喷口朝向复合管道的外壁，磨料气射流喷嘴的进口与喷砂机连接。本发明解决了现有微细磨料气射流加工技术不能实现大口径、大长度工件的环切加工的技术问题。

Description

微细磨料气射流切割系统及其切割方法
技术领域
本发明涉及管材切割领域，进一步的，涉及一种微细磨料气射流切割系统及其切割方法，尤其涉及一种采用微细磨料气射流加工技术对大口径、大长度非金属复合管进行精确切割的加工系统及其切割方法。
背景技术
非金属复合管相对于传统金属管材具有质量轻、耐腐蚀、低成本等诸多优点，目前在化工、石油、汽车、采矿等领域已部分或完全取代了传统的金属管道。随着非金属材料科学与加工技术的不断提高，非金属管道也在向大口径，高压力、高性能等方向发展。
目前，现有的非金属复合管大多采用三层结构：内层采用耐腐蚀、耐磨损等热塑性塑料管；中间层是起增强作用的增强层，一般使用增强纤维丝或带缠绕或编织在内层外侧；外层是起保护作用的外包覆层，一般是使用热塑性塑料或弹性体包覆在增强层的外侧。随着应用环境的复杂化，非金属复合管的层数及结构更加多样化复杂化。比如：一种应用于海底石油以及天然气的输送的深海非金属柔性立管的层数达到了8至10层，并且某些功能层还具有特殊结构。这些结构复杂层数较多的大口径非金属复合管在切割时很难使用传统的塑料管材或者金属管材的车或锯等切割方法，例如复合管中使用芳纶纤维增强时，芳纶纤维很难被车刀或锯片切断，在切割过程中易发生刀头或锯片崩坏的情况，并且切割过程中热影响区较大容易对复合材料造成不可逆的破坏；水射流切割是一种冷态切割，具有穿透力强，基本无热影响区的特点，切割时水压可以达到600MPa以上，可以切割绝大部分材料，但是在切割管材时，高压水流会直接穿过管道，对管道另一侧的内壁造成破坏，在切割过程中切割水流从喷嘴射出后离喷嘴越远水流越粗，这样会对管道另一侧内壁造成较大面积的破坏，以至于切口精度无法保证，因此该方法也不适用于复合管道切割。
微细磨料气射流加工技术可在硬脆材料、复合材料、高性能合金等先进材料上加工出微槽、微孔等多种微结构，具有柔性高，刻蚀率高，切削加工力小，加工热影响区小等优势，并且微细磨料气射流加工技术可以结合直写加工系统实现变深度微槽、交叉微槽、微型腔等复杂微细三维结构的加工。该加工技术具有切割深度可控性好的优势，可以实现分层切割。超过磨料气射流束的有效工作距离后，在射流束周围空气产生的粘滞阻力的作用下，射流束动能衰减很快，可以有效避免在切割管材过程中射流束对管道另一侧的冲蚀破坏，但是目前微细磨料气射流装备主要用于微小工件的加工，在加工过程中，工件可以做回转运动，而喷嘴只能做往复直线运动，当对大口径、大长度的工件进行环切加工时，工件无法进行旋转，使得现有的微细磨料气射流装备无法对其加工。
针对相关技术中如何克服现有微细磨料气射流加工技术不能实现大口径、大长度工件的环切加工的问题，目前尚未给出有效的解决方案。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种微细磨料气射流切割系统及其切割方法，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微细磨料气射流切割系统及其切割方法，可对大口径、大长度工件进行环切加工，大大增加了微细磨料气射流切割技术的适用范围。
本发明的另一目的在于提供一种微细磨料气射流切割系统及其切割方法，通过对切割深度进行控制，不仅能够对非金属复合管进行平切处理，而且能够完成的非金属复合管的逐层切割，提高切割的精确度，满足对非金属复合管逐层切割的需求。
本发明的目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供了一种微细磨料气射流切割系统，所述微细磨料气射流切割系统包括可沿复合管道的周向对其进行切割的旋转切割装置，所述旋转切割装置包括支撑环和至少一个磨料气射流喷嘴，所述支撑环能沿所述复合管道的周向转动地套设于所述复合管道的外侧，所述磨料气射流喷嘴设置于所述支撑环上，所述磨料气射流喷嘴的喷口朝向所述复合管道的外壁，所述磨料气射流喷嘴的进口与喷砂机连接。
在本发明的一较佳实施方式中，所述微细磨料气射流切割系统还包括带动所述复合管道沿其轴向移动的牵引装置和对所述复合管道在其轴向的移动距离进行测量的测距装置，所述牵引装置和所述测距装置均设置于所述复合管道的外侧。
在本发明的一较佳实施方式中，所述测距装置为计米器，所述测距装置的信号采集端朝向所述复合管道。
在本发明的一较佳实施方式中，所述牵引装置包括可沿所述复合管道的轴向转动的多个滚轮，各所述滚轮沿所述复合管道的周向排布，且各所述滚轮分别与所述复合管道的外壁相抵。
在本发明的一较佳实施方式中，所述微细磨料气射流切割系统还包括防止所述复合管道发生偏斜的扶正装置，所述扶正装置包括多个扶正轮组，各所述扶正轮组均设置于所述复合管道的外侧且沿所述复合管道的周向排布，且每个所述扶正轮组中包括多个扶正轮，每个所述扶正轮组中的各所述扶正轮沿所述复合管道的轴向排布，且各所述扶正轮分别与所述复合管道的外壁相抵。
在本发明的一较佳实施方式中，所述微细磨料气射流切割系统还包括第一绕包装置和第二绕包装置，所述第一绕包装置和所述第二绕包装置均设置于所述复合管道的外侧，且在所述复合管道的移动方向上，所述第一绕包装置和所述第二绕包装置均位于所述旋转切割装置的上游，所述第一绕包装置与所述第二绕包装置在所述复合管道的轴向上留有间隔距离。
在本发明的一较佳实施方式中，所述微细磨料气射流切割系统还包括负压除尘装置，所述负压除尘装置包括环形的负压仓，所述负压仓沿所述复合管道的周向环设于所述复合管道的外侧，且所述旋转切割装置位于所述负压仓内。
在本发明的一较佳实施方式中，所述旋转切割装置包括支架，所述支架固定设置于所述复合管道的外部，且所述支架上设置有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上设置有齿轮，所述支撑环上沿其周向设置有齿，所述齿轮上的齿与所述支撑环上的齿相啮合，以带动所述支撑环沿所述复合管道的周向转动。
在本发明的一较佳实施方式中，所述旋转切割装置包括多个夹持器，各所述夹持器沿所述支撑环的周向间隔设置于所述支撑环上，各所述夹持器上均设置有力传感器，所述力传感器的信号采集端与弹簧的一端连接，所述弹簧的另一端与所述磨料气射流喷嘴连接；
所述磨料气射流喷嘴上设置有连接杆，所述连接杆的一端与所述磨料气射流喷嘴连接，所述连接杆向靠近所述支撑环的轴心方向延伸并在所述连接杆的另一端设置有喷嘴限位轮，所述磨料气射流喷嘴的喷口与所述支撑环的轴心之间的距离大于所述喷嘴限位轮上远离所述夹持器一侧的边缘与所述支撑环的轴心之间的距离，以使所述喷嘴限位轮上远离所述夹持器一侧的边缘与所述复合管道的外壁相抵接状态下，所述磨料气射流喷嘴的喷口与所述复合管道的外壁之间留有喷射距离。
在本发明的一较佳实施方式中，所述旋转切割装置还包括可带动所述磨料气射流喷嘴在所述支撑环的径向上移动的径向位移调节杆，所述径向位移调节杆沿所述支撑环的径向设置于所述支撑环上，所述夹持器能沿所述径向位移调节杆的延伸方向移动地设置于所述径向位移调节杆上。
在本发明的一较佳实施方式中，所述旋转切割装置还包括可调节所述磨料气射流喷嘴在所述复合管道的周向喷射位置的摆角位置调节盘，所述摆角位置调节盘能转动地套设于所述支撑环上，所述径向位移调节杆设置于所述摆角位置调节盘上。
在本发明的一较佳实施方式中，所述磨料气射流喷嘴的数量为1至8个，所述支撑环带动所述磨料气射流喷嘴在周向上转动的角度为(360°/n)+5°，其中，n为磨料气射流喷嘴的数量。
本发明提供了一种微细磨料气射流切割方法，其采用上述的微细磨料气射流切割系统对复合管道进行切割，所述微细磨料气射流切割方法包括如下步骤：
步骤S1：将所述复合管道穿过支撑环，且调整所述复合管道位于所述支撑环的中心位置；
步骤S2：在所述复合管道上标记出待切割位置；
步骤S3：控制所述复合管道沿其轴向移动，以使所述支撑环上的各磨料气射流喷嘴在所述复合管道的轴向上对准所述待切割位置；
步骤S4：控制所述支撑环沿所述复合管道的周向转动或者在一预设角度上做往复运动，同时通过各所述磨料气射流喷嘴喷射混有磨料的气流，以对所述复合管道上的所述待切割位置进行切割。
在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤S2包括：
步骤S201：控制牵引装置上的各滚轮和扶正装置上的各扶正轮均与所述复合管道的外壁相抵；
步骤S202：启动牵引装置，以使位于所述牵引装置与所述扶正装置之间复合管道处于张紧状态；
步骤S203：在处于张紧状态下的所述复合管道上标记出的所述待切割位置。
在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤S3包括：
步骤S301：启动所述牵引装置，移动所述复合管道使其上的所述待切割位置位于第一绕包装置与第二绕包装置之间；
步骤S302：启动所述第一绕包装置和所述第二绕包装置，在所述待切割位置的两侧分别沿所述复合管道的周向缠绕保护膜；
步骤S303：分别切断所述第一绕包装置和所述第二绕包装置与所述复合管道之间的保护膜；
步骤S304：再次启动所述牵引装置，以使所述待切割位置移动至与各所述磨料气射流喷嘴在所述复合管道的轴向上相对准。
在本发明的一较佳实施方式中，在所述复合管道上缠绕保护膜的位置与所述待切割位置之间的距离为0.5mm至2.5mm。
在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤S304之后，还包括：
步骤S305：通过摆角位置调节盘与所述磨料气射流喷嘴相配合，调节所述磨料气射流喷嘴在所述复合管道的周向上与所述复合管道的外壁之间的射流角度；
步骤S306：通过径向位移调节杆与所述磨料气射流喷嘴相配合，调节所述磨料气射流喷嘴在所述复合管道的径向上与所述复合管道的外壁之间的喷射距离，以使喷嘴限位轮与所述复合管道的外壁相抵；
步骤S307：控制支撑环沿所述复合管道的周向往复转动，通过观察与各弹簧相连接的力传感器的数值判断与所有所述弹簧是否均处于压缩状态；
步骤S308：若所有弹簧106均处于压缩状态，则完成各所述磨料气射流喷嘴与所述复合管道之间的位置调整。
在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤S308之后，还包括：预设所述支撑环的往复转动速度和往复转动的次数。
在本发明的一较佳实施方式中，所述步骤S4还包括：
步骤S401：通过调整所述支撑环的往复转动速度和往复转动的次数，以使得所述磨料气射流喷嘴仅对所述复合管道上的待切割层进行切割；
步骤S402：将切割下的已切割层移除；
步骤S403：重复上述步骤对下一待切割层进行切割；
步骤S404：直至完成对所述复合管道的逐层切割。
由上所述，本发明的微细磨料气射流切割系统及其切割方法的特点及优点是：
本发明改变了在对大口径、大长度的复合管道进行切割加工过程中需要复合管道自身进行旋转的切割方式，通过在复合管道的外侧设有可沿复合管道的周向旋转的磨料气射流喷嘴，即可实现对复合管道的周向切割，大大减小了对复合管道切割的难度以及所需的空间，从而可对大口径、大长度工件进行环切加工。
本发明通过磨料气射流喷嘴对复合管道进行切割，可控制切割深度，不仅能够对非金属复合管进行平切处理，而且能够完成的非金属复合管的逐层切割，有效提高切割的精确度，满足对非金属复合管逐层切割的需求，大大增加了微细磨料气射流切割技术的适用范围。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1：为本发明微细磨料气射流切割系统对复合管道进行平切加工的结构示意图。
图2：为本发明微细磨料气射流切割系统未对已切割层进行切割处理状态的结构示意图。
图3：为本发明微细磨料气射流切割系统完成对已切割层进行切割处理状态的结构示意图。
图4：为本发明微细磨料气射流切割系统中旋转切割装置的结构示意图。
图5：为本发明微细磨料气射流切割方法中复合管道的结构示意图之一。
图6：为本发明微细磨料气射流切割方法中复合管道的结构示意图之二。
本发明中的附图标号为：
1、旋转切割装置； 101、磨料气射流喷嘴；
102、支撑环； 103、径向位移调节杆；
104、摆角位置调节盘； 105、夹持器；
106、弹簧； 107、力传感器；
108、连接杆； 109、喷嘴限位轮；
110、支架； 2、扶正装置；
201、扶正轮； 3、第一绕包装置；
4、第二绕包装置； 5、测距装置；
6、牵引装置； 7、负压除尘装置；
701、负压仓； 8、复合管道；
801、待切割层； 802、已切割层。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
实施方式一
如图1至图4所示，本发明提供了一种微细磨料气射流切割系统，该微细磨料气射流切割系统包括旋转切割装置1，旋转切割装置1用于可沿复合管道8的周向对复合管道8进行切割，旋转切割装置1包括支撑环102和至少一个磨料气射流喷嘴101，支撑环102能沿复合管道8的周向转动地套设于复合管道8的外侧，磨料气射流喷嘴101设置于支撑环102上，磨料气射流喷嘴101的喷口朝向复合管道8的外壁，磨料气射流喷嘴101的进口喷砂机连接。
本发明改变了在对大口径(口径大于0.2m)、大长度(长度大于550m)的工件(即：复合管道8)进行切割加工过程中需要复合管道8自身进行旋转的切割方式，通过在复合管道8的外侧设有可沿复合管道8的周向旋转的磨料气射流喷嘴101，即可实现对复合管道8的周向切割，大大减小了对复合管道8切割的难度以及所需的空间，从而可对大口径、大长度工件进行环切加工。另外，通过磨料气射流喷嘴101进行控制，可控制切割深度，不仅能够对非金属复合管进行平切(一次切割处理即可完成对复合管道8各层的切割)处理，而且能够完成的非金属复合管的逐层切割，有效提高切割的精确度，满足对非金属复合管逐层切割的需求，大大增加了微细磨料气射流切割技术的适用范围。
进一步的，本发明中的复合管道8为大口径、大长度的非金属柔性复合管。其中，复合管道8的口径大于0.2m；复合管道8的长度大于550m。
在本发明的一个可选实施例中，磨料气射流喷嘴101的进口通过软管与磨料气射流单点直写加工系统中的喷砂机连接。其中，通过磨料气射流单点直写加工系统为磨料气射流喷嘴101提供稳定、可控的高速磨料气射流束。在实际切割过程中，可根据复合管道8上待切割部位的材质和厚度不同，调节磨料气射流单点直写加工系统的进气压力，确保顺利切割。
在本发明的一个可选实施例中，如图1至图3所示，微细磨料气射流切割系统还包括牵引装置6和测距装置5，牵引装置6用于带动复合管道8沿其轴向移动，测距装置5用于对复合管道8在其轴向的移动距离进行测量。在复合管道8的移动方向上，牵引装置6和测距装置5位于旋转切割装置1的下游，牵引装置6和测距装置5均设置于复合管道8的外侧，测距装置5的信号采集端朝向复合管道8。牵引装置6与测距装置5配合使用，牵引装置6在带动复合管道8轴向移动的同时，通过测距装置5移动距离的测量，实现对复合管道8的定长牵引。
进一步的，测距装置5可为但不限于计米器。
进一步的，牵引装置6可为但不限于牵引机。具体的，如图1至图3所示，牵引装置6包括可沿复合管道8的轴向转动的多个滚轮，各滚轮沿复合管道8的周向排布，且各滚轮分别与复合管道8的外壁相抵。其中，各滚轮上套设有牵引履带，牵引履带由弹性材料制成，且牵引履带的内部形成有容气腔，牵引履带的容气腔与输气管道连接，在输气管道上设置有气压阀，通过调节气压阀的开闭状态，可向输气管道内充入压缩气体，从而使牵引履带与复合管道8的外壁相压紧，从而通过牵引履带的移动带动复合管道同步移动。当然，也可采用其他驱动方式(如：气缸推动)带动牵引履带向复合管道8方向移动，能够确保牵引履带能够与复合管道8的外壁相压紧即可，其具体驱动方式以及驱动结构在此不做限定。
在本发明的一个可选实施例中，如图1至图3所示，微细磨料气射流切割系统还包括扶正装置2，扶正装置2用于对复合管道8进行定位，防止复合管道8发生偏斜，在复合管道8的移动方向上，扶正装置2位于旋转切割装置1的上游。扶正装置2与牵引装置6相配合，分别在旋转切割装置1上游和下游对复合管道8进行定位，从而起到对复合管道8的矫直以及保证复合管道8与旋转切割装置1同轴心的作用。
具体的，如图1至图3所示，扶正装置2包括多个扶正轮组，各扶正轮组均设置于复合管道8的外侧且沿复合管道8的周向排布，且每个扶正轮组中包括多个扶正轮201，每个扶正轮组中的各扶正轮201沿复合管道8的轴向排布，且各扶正轮201分别与复合管道8的外壁相抵。其中，可设置各扶正轮201为可移动结构，通过气缸等驱动方式推动扶正轮201移动至与复合管道8的外壁相抵接的位置，其具体驱动方式以及驱动结构在此不做限定。
在本发明的一个可选实施例中，如图1至图3所示，微细磨料气射流切割系统还包括第一绕包装置3和第二绕包装置4，第一绕包装置3和第二绕包装置4均设置于复合管道8的外侧，且在复合管道8的移动方向上，第一绕包装置3和第二绕包装置4均位于旋转切割装置1的上游，第一绕包装置3与第二绕包装置4在复合管道8的轴向上留有间隔距离。在对复合管道8进行切割之前，通过第一绕包装置3与第二绕包装置4在复合管道8的待切割位置的两侧分别缠绕两圈保护膜，两圈保护膜之间留出的位置即为复合管道8的待切割位置，后续通过旋转切割装置1对该位置进行切割，既对待切割位置进行了标记，保证切割位置的准确性，又能够对复合管道8起到一定的保护作用。
进一步的，复合管道8的轴向上两圈保护膜之间的距离为1mm至5mm。
在本发明的一个可选实施例中，如图1至图3所示，微细磨料气射流切割系统还包括负压除尘装置7，负压除尘装置7包括环形的负压仓701，负压仓701沿复合管道8的周向环设于复合管道8的外侧，负压仓701与复合管道8的外壁之间的密封连接，旋转切割装置1位于负压仓701内，负压仓701与抽气管道连接，切割产生的磨料废料以及加工碎屑均被抽气管道抽出，从而通过负压除尘装置7起到收集和清洁磨料废料以及加工碎屑的作用。
在本发明的一个可选实施例中，如图1至图3所示，旋转切割装置1包括支架110，支架110固定设置于复合管道8的外部，且支架110上设置有驱动电机，驱动电机的输出轴上设置有齿轮，支撑环102上沿其周向设置有齿，齿轮上的齿与支撑环102上的齿相啮合，以带动支撑环102沿复合管道8的周向转动。支架110为支撑环102提供安装位置，其中，通过齿轮传动带动支撑环102沿复合管道8的周向转动仅为一种可实现的驱动方式，还可采用在支架110与支撑环102之间设置传动带等方式驱动支撑环102沿复合管道8的周向转动，在此不做限定。
在本发明的一个可选实施例中，如图4所示，旋转切割装置1包括多个夹持器105，各夹持器105沿支撑环102的周向间隔设置于支撑环102上，各夹持器105上均设置有力传感器107，力传感器107的信号采集端与弹簧106的一端连接，弹簧106的另一端与磨料气射流喷嘴101连接；磨料气射流喷嘴101上设置有连接杆108，连接杆108的一端与磨料气射流喷嘴101固定连接，连接杆108向靠近支撑环102的轴心方向延伸并在连接杆108的另一端设置有喷嘴限位轮109，磨料气射流喷嘴101的喷口与支撑环102的轴心之间的距离大于喷嘴限位轮109上远离夹持器105一侧的边缘与支撑环102的轴心之间的距离，以使喷嘴限位轮109上远离夹持器105一侧的边缘与复合管道8的外壁相抵接状态下，磨料气射流喷嘴101的喷口与复合管道8的外壁之间留有喷射距离(即：靶距)。通过弹簧106的弹力能够确保喷嘴限位轮109始终与复合管道8的外壁抵接，由于喷嘴限位轮109与磨料气射流喷嘴101的喷口之间的相对位置始终不发生变化，因此，无论磨料气射流喷嘴101的位置如何改变，磨料气射流喷嘴101的喷口始终与复合管道8的外壁保持一定距离，此距离即为微细磨料气射流的喷射距离。在实际使用过程中，可通过力传感器107实时对弹簧106的弹力进行监测，进而确保限位轮109与复合管道8的外壁始终相接触，来保证磨料气射流喷嘴101的喷口与复合管道8的外壁之间的距离恒定，以保证提供对复合管道8稳定的切割力，有助于提高切割的精确度，完成对复合管道8的逐层切割。
在本实施例中，如图4所示，旋转切割装置1还包括径向位移调节杆103，径向位移调节杆103用于带动磨料气射流喷嘴101在支撑环102的径向上移动，从而调节磨料气射流喷嘴101与复合管道8的外壁之间的距离，径向位移调节杆103沿支撑环102的径向固定设置于支撑环102上，夹持器105能沿径向位移调节杆103的延伸方向移动地设置于径向位移调节杆103上。
具体的，在径向位移调节杆103上固定设置有第一驱动电机，且径向位移调节杆103的外壁上沿径向位移调节杆103的延伸方向开设有滑动限位槽，第一驱动电机的输出轴与丝杠连接，丝杠与径向位移调节杆103向平行，在丝杠上套设有螺母，螺母能滑动地嵌设于滑动限位槽内(即：螺母在滑动限位槽无法转动，仅能沿滑动限位槽的延伸方向滑动)，螺母与夹持器105固定连接。用过第一驱动电机可带动丝杠转动，进而驱动螺母在滑动限位槽内滑动，以达到调节磨料气射流喷嘴101在支撑环102上的径向位置的目的。当然，还可采用其他结构或者驱动方式对磨料气射流喷嘴101在支撑环102上的径向位置进行调节，在此不做限定。
在本实施例中，如图4所示，旋转切割装置1还包括摆角位置调节盘104，摆角位置调节盘104用于调节磨料气射流喷嘴101相对于复合管道8的喷射角度(即：射流角度)，摆角位置调节盘104能转动地套设于支撑环102上，径向位移调节杆103固定设置于摆角位置调节盘104上。
具体的，在径向位移调节杆103上设置有底座，摆角位置调节盘104和底座均为平板状结构，摆角位置调节盘104与底座沿支撑环102的轴向平行设置，底座上固定设置有第二驱动电机，第二驱动电机的输出轴与蜗杆连接，蜗杆与支撑环102的切向平行设置，蜗杆与蜗轮上的齿向啮合，蜗轮的中心位置与转轴的一端连接，转轴的另一端与摆角位置调节盘104连接。通过第二驱动电机可带动蜗杆转动，从而驱动蜗轮随蜗杆同步转动，蜗轮即可通过转轴带动摆角位置调节盘104在复合管道8的周向上调节角度，进而达到对磨料气射流喷嘴101相对于复合管道8的喷射角度进行调节的目的。
在本发明的一个可选实施例中，磨料气射流喷嘴101的数量为1至8个，当磨料气射流喷嘴101的数量为多个时，各磨料气射流喷嘴101沿支撑环102的周向均匀排布，支撑环102带动磨料气射流喷嘴101在周向上转动的角度为(360°/n)+5°，其中，n为磨料气射流喷嘴101的数量。以保证相邻两磨料气射流喷嘴101在复合管道8上的切割位置存在重叠区域，进而确保能够对复合管道8进行完整切割。
本发明的微细磨料气射流切割系统的特点及优点是：
一、该微细磨料气射流切割系统改变了在对大口径、大长度的复合管道8进行切割加工过程中需要复合管道8自身进行旋转的切割方式，通过在复合管道8的外侧设有可沿复合管道8的周向旋转的磨料气射流喷嘴101，即可实现对复合管道8的周向切割，大大减小了对复合管道8切割的难度以及所需的空间，从而可对大口径、大长度工件进行环切加工。
二、该微细磨料气射流切割系统通过磨料气射流喷嘴101对复合管道8进行切割，可控制切割深度，不仅能够对非金属复合管进行平切处理，而且能够完成的非金属复合管的逐层切割，有效提高切割的精确度，满足对非金属复合管逐层切割的需求，大大增加了微细磨料气射流切割技术的适用范围。
实施方式二
本发明提供了一种微细磨料气射流切割方法，其采用上述的微细磨料气射流切割系统对复合管道8进行切割。
在本发明的一个可选实施例中，当需要对复合管道8进行平切处理时，该微细磨料气射流切割方法包括如下步骤：
步骤S1：将复合管道8穿过支撑环102，且调整复合管道8位于支撑环102的中心位置；
步骤S2：在复合管道8上标记出待切割位置；
进一步的，步骤S2包括：
步骤S201：控制牵引装置上的各滚轮和扶正装置上的各扶正轮均与复合管道的外壁相抵；
步骤S202：启动牵引装置6，以使位于牵引装置6与扶正装置2之间复合管道8处于张紧状态；
步骤S203：在处于张紧状态下的复合管道8上标记出的待切割位置。
步骤S3：控制复合管道8沿其轴向移动，以使支撑环102上的各磨料气射流喷嘴101在复合管道8的轴向上对准待切割位置；
进一步的，步骤S3包括：
步骤S301：启动牵引装置6，移动复合管道8使其上的待切割位置位于第一绕包装置3与第二绕包装置4之间；
步骤S302：启动第一绕包装置3和第二绕包装置4，在待切割位置的两侧分别沿复合管道8的周向缠绕保护膜；其中，在复合管道8上缠绕保护膜的位置与待切割位置之间的距离为0.5mm至2.5mm。
步骤S303：分别切断第一绕包装置3和第二绕包装置4与复合管道8之间的保护膜；
步骤S304：再次启动牵引装置6，以使待切割位置移动至与各磨料气射流喷嘴101在复合管道8的轴向上相对准；
步骤S305：通过摆角位置调节盘104与磨料气射流喷嘴101相配合，调节磨料气射流喷嘴101在复合管道8的周向上与复合管道8的外壁之间的射流角度；
步骤S306：通过径向位移调节杆103与磨料气射流喷嘴101相配合，调节磨料气射流喷嘴101在复合管道8的径向上与复合管道8的外壁之间的喷射距离，以使喷嘴限位轮109与复合管道8的外壁相抵；
步骤S307：控制支撑环102沿复合管道8的周向往复转动，通过观察与各弹簧106相连接的力传感器107的数值判断与所有弹簧106是否均处于压缩状态；
步骤S308：若所有弹簧106均处于压缩状态，则完成各磨料气射流喷嘴101与复合管道8之间的位置调整。
步骤S309：预设支撑环102的往复转动速度和往复转动的次数，确保磨料气射流喷嘴101能够对复合管道8进行处理。
步骤S4：控制支撑环102沿复合管道8的周向转动或者在一预设角度上做往复运动，同时通过各磨料气射流喷嘴101喷射混有磨料的气流，以对复合管道8上的待切割位置进行切割。
在本发明的另一个可选实施例中，当需要对复合管道8进行逐层阶梯切割处理时，该微细磨料气射流切割方法中的步骤1至步骤3与对复合管道8进行平切处理时相同，其中步骤S4还包括：
步骤S401：通过调整支撑环102的往复转动速度和往复转动的次数，以使得磨料气射流喷嘴101仅对复合管道8上的待切割层801进行切割；
步骤S402：将切割下的已切割层802移除；
步骤S403：重复上述步骤S1至步骤S402对下一待切割层801进行切割；
步骤S404：直至完成对复合管道8的逐层切割。
本发明中对大口径、大长度的非金属柔性复合管进行平切处理的具体流程如下：
如图1所示，首先将复合管道8依次穿过扶正装置2、第一绕包装置3、第二绕包装置4、支撑环102、测距装置5以及牵引装置6；控制牵引装置6的各滚轮分别压紧于复合管道8的外壁上，同时控制扶正装置2的各扶正轮201分别压紧于复合管道8的外壁上；控制牵引装置6以较慢的牵引速度运动，此时在牵引装置6的牵引下复合管道8上位于牵引装置6与扶正装置2之间的管段开始缓慢张紧，当牵引装置6与扶正装置2之间的管段完全张紧后，控制牵引装置6停止工作；在复合管道8的外壁上待切割位置做上标记，再次控制牵引装置6启动，复合管道8移动至其上标记的待切割位置位于第一绕包装置3与第二绕包装置4的中间位置后，控制牵引装置6停止工作；启动第一绕包装置3和第二绕包装置4，在复合管道8上标记的待切割位置的两侧间隔0.5mm至2.5mm距离的位置上分别缠绕两圈保护膜，之后控制第一绕包装置3和第二绕包装置4停止工作，并将位于第一绕包装置3和第二绕包装置4的保护膜与复合管道8上缠绕完成的保护膜切断分离；然后再一次控制牵引装置6启动，将复合管道8上的待切割位置移动至旋转切割装置1的磨料气射流喷射工位位置；控制第二驱动电机带动旋转切割装置1上的磨料气射流喷嘴101摆动，调整磨料气射流喷嘴101的摆动角度，进而调整磨料气射流喷嘴101的轴线与复合管道8的待切割位置之间的夹角(即：调整射流角度)，根据复合管道8上不同待切割位置的材质以及厚度选择相应的射流角度，再控制第一驱动电机带动旋转切割装置1上的磨料气射流喷嘴101移动，调整磨料气射流喷嘴101的径向位置，使得喷嘴限位轮109与复合管道8的外壁相抵，为保证喷嘴限位轮109与复合管道8的外壁处于稳定的抵接状态，此时弹簧106处于压缩状态，磨料气射流喷嘴101的出口端与复合管道8的外壁之间保持一定喷射距离(即：靶距)；控制支撑环102沿复合管道8的周向转动，此时磨料气射流喷嘴101在支撑环102的带动下沿着复合管道8上标记的待切割位置进行往复转动，在此过程中，通过观察与弹簧106相连接的力传感器107的数值来判断弹簧106是否处于压缩状态，当支撑环102上所有弹簧106在旋转过程中的每一个位置都处于压缩状态时，磨料气射流喷嘴101的位置调整完毕；通过设置微细磨料气射流单点直写加工系统的进气压力，根据复合管道8的不同材质以及厚度选对应的进气压力(进气压力调节范围为0.3MPa至0.7MPa)；设置磨料气射流喷嘴101往复转动的角度，每个磨料气射流喷嘴101转动的角度设置为(360°/n)+5°，n为磨料气射流喷嘴101的数量，磨料气射流喷嘴101的数量一般为1至8个，以保证相邻两磨料气射流喷嘴101在复合管道8上的切割位置存在重叠区域；预设支撑环102往复转动的速度和往复转动的次数，以保证射流束能完成复合管道8的平切。之后，开启负压除尘装置7，同时控制支撑环102转动并控制微细磨料气射流单点直写加工系统向磨料气射流喷嘴101送气，对复合管道8进行平切处理。
切割完成后，依次关闭微细磨料气射流单点直写加工系统、旋转切割装置1和负压除尘装置7，将牵引装置6和扶正装置2与复合管道8的外壁相分离，移除切割好的复合管道8，即完成对复合管道8的平切处理。
本发明中对大口径、大长度的非金属柔性复合管进行逐层阶梯切割处理的具体流程如下：
如图2、图3所示，首先将复合管道8依次穿过扶正装置2、第一绕包装置3、第二绕包装置4、支撑环102、测距装置5以及牵引装置6；控制牵引装置6的各滚轮分别压紧于复合管道8的外壁上，同时控制扶正装置2的各扶正轮201分别压紧于复合管道8的外壁上；控制牵引装置6以较慢的牵引速度运动，此时在牵引装置6的牵引下复合管道8上位于牵引装置6与扶正装置2之间的管段开始缓慢张紧，当牵引装置6与扶正装置2之间的管段完全张紧后，控制牵引装置6停止工作；在复合管道8的外壁上待切割位置做上标记，再次控制牵引装置6启动，复合管道8移动至其上标记的待切割位置位于第一绕包装置3与第二绕包装置4的中间位置后，控制牵引装置6停止工作；启动第一绕包装置3和第二绕包装置4，在复合管道8上标记的待切割位置的两侧间隔0.5mm至2.5mm距离的位置上分别缠绕两圈保护膜，之后控制第一绕包装置3和第二绕包装置4停止工作，并将位于第一绕包装置3和第二绕包装置4的保护膜与复合管道8上缠绕完成的保护膜切断分离；然后再一次控制牵引装置6启动，将复合管道8上的待切割位置移动至旋转切割装置1的磨料气射流喷射工位位置；控制第二驱动电机带动旋转切割装置1上的磨料气射流喷嘴101摆动，调整磨料气射流喷嘴101的摆动角度，进而调整磨料气射流喷嘴101的轴线与复合管道8的待切割位置之间的夹角(即：调整射流角度)，根据复合管道8上不同待切割位置的材质以及厚度选择相应的射流角度，再控制第一驱动电机带动旋转切割装置1上的磨料气射流喷嘴101移动，调整磨料气射流喷嘴101的径向位置，使得喷嘴限位轮109与复合管道8的外壁相抵，为保证喷嘴限位轮109与复合管道8的外壁处于稳定的抵接状态，此时弹簧106处于压缩状态，磨料气射流喷嘴101的出口端与复合管道8的外壁之间保持一定喷射距离(即：靶距)；控制支撑环102沿复合管道8的周向转动，此时磨料气射流喷嘴101在支撑环102的带动下沿着复合管道8上标记的待切割位置进行往复转动，在此过程中，通过观察与弹簧106相连接的力传感器107的数值来判断弹簧106是否处于压缩状态，当支撑环102上所有弹簧106在旋转过程中的每一个位置都处于压缩状态时，磨料气射流喷嘴101的位置调整完毕；通过设置微细磨料气射流单点直写加工系统的进气压力，根据复合管道8的不同材质以及厚度选对应的进气压力(进气压力调节范围为0.3MPa至0.7MPa)；设置磨料气射流喷嘴101往复转动的角度，每个磨料气射流喷嘴101转动的角度设置为(360°/n)+5°，n为磨料气射流喷嘴101的数量，磨料气射流喷嘴101的数量一般为1至8个，以保证相邻两磨料气射流喷嘴101在复合管道8上的切割位置存在重叠区域；预设支撑环102往复转动的速度和往复转动的次数，以保证能够对复合管道8的第一层(即：最外层)进行切割且不损坏下一层。之后，开启负压除尘装置7，同时控制支撑环102转动并控制微细磨料气射流单点直写加工系统向磨料气射流喷嘴101送气，对复合管道8的第一层进行切割处理。
第一层切割完成后，依次关闭微细磨料气射流单点直写加工系统、旋转切割装置1和负压除尘装置7，将扶正装置2与复合管道8的外壁相分离，移除已切割层802，即完成对复合管道8的第一层的切割处理。
当对第二层进行切割时，再次控制扶正装置2的各扶正轮201分别压紧于复合管道8的外壁上；控制牵引装置6以较慢的牵引速度运动，此时在牵引装置6的牵引下复合管道8上位于牵引装置6与扶正装置2之间的管段开始缓慢张紧，当牵引装置6与扶正装置2之间的管段完全张紧后，控制牵引装置6停止工作；再次在复合管道8的外壁上待切割位置做上标记，再次控制牵引装置6启动，复合管道8移动至其上标记的待切割位置位于第一绕包装置3与第二绕包装置4的中间位置后，控制牵引装置6停止工作；启动第一绕包装置3和第二绕包装置4，在复合管道8上标记的待切割位置的两侧间隔0.5mm至2.5mm距离的位置上分别缠绕两圈保护膜，之后控制第一绕包装置3和第二绕包装置4停止工作，并将位于第一绕包装置3和第二绕包装置4的保护膜与复合管道8上缠绕完成的保护膜切断分离；然后再一次控制牵引装置6启动，将复合管道8上的待切割位置移动至旋转切割装置1的磨料气射流喷射工位位置；控制第二驱动电机带动旋转切割装置1上的磨料气射流喷嘴101摆动，调整磨料气射流喷嘴101的摆动角度，进而调整磨料气射流喷嘴101的轴线与复合管道8的待切割位置之间的夹角(即：调整射流角度)，根据复合管道8上不同待切割位置的材质以及厚度选择相应的射流角度，再控制第一驱动电机带动旋转切割装置1上的磨料气射流喷嘴101移动，调整磨料气射流喷嘴101的径向位置，使得喷嘴限位轮109与复合管道8的外壁相抵，为保证喷嘴限位轮109与复合管道8的外壁处于稳定的抵接状态，此时弹簧106处于压缩状态，磨料气射流喷嘴101的出口端与复合管道8的外壁之间保持一定喷射距离(即：靶距)；控制支撑环102沿复合管道8的周向转动，此时磨料气射流喷嘴101在支撑环102的带动下沿着复合管道8上标记的待切割位置进行往复转动，在此过程中，通过观察与弹簧106相连接的力传感器107的数值来判断弹簧106是否处于压缩状态，当支撑环102上所有弹簧106在旋转过程中的每一个位置都处于压缩状态时，磨料气射流喷嘴101的位置调整完毕；通过设置微细磨料气射流单点直写加工系统的进气压力，根据复合管道8的不同材质以及厚度选对应的进气压力(进气压力调节范围为0.3MPa至0.7MPa)；设置磨料气射流喷嘴101往复转动的角度，每个磨料气射流喷嘴101转动的角度设置为(360°/n)+5°，n为磨料气射流喷嘴101的数量，磨料气射流喷嘴101的数量一般为1至8个，以保证相邻两磨料气射流喷嘴101在复合管道8上的切割位置存在重叠区域；预设支撑环102往复转动的速度和往复转动的次数，以保证能够对该层(即：第二层)进行切割且不损坏下第三层。之后，开启负压除尘装置7，同时控制支撑环102转动并控制微细磨料气射流单点直写加工系统向磨料气射流喷嘴101送气，对复合管道8的第一层进行切割处理。
第二层切割完成后，依次关闭微细磨料气射流单点直写加工系统、旋转切割装置1和负压除尘装置7，将扶正装置2与复合管道8的外壁相分离，移除已切割层802，即完成对复合管道8的第二层的切割处理。
依次重复上述步骤，待复合管道8的所有待切割层801均切割完成后，依次关闭微细磨料气射流单点直写加工系统、旋转切割装置1和负压除尘装置7，将扶正装置2与复合管道8的外壁相分离，移除切割好的复合管道8，完成对复合管道8的逐层阶梯切割处理。
本发明的具体实施例一,如图5所示，其提供了一种对三层复合管道的切割方法：
加工要求：将外径D1为380mm的三层复合管道沿垂直于其轴向进行平切处理，切口宽度小于2.5mm。其中，复合管道8中的三层尺寸分别为：L01层的外径D1为380mm，L01层的内径D2为360mm，L01层的厚度LL01为10mm；L02层的外径D2为360mm，L02层的内径D3为336mm，L02层的厚度LL02为12mm；L03层的外径D3为336mm，L03层的内径D4为320mm，L03层的厚度LL03为8mm。该复合管道8中三层材质分别为：L01层为热塑性聚氨酯，L02层为芳纶纤维，L03层为聚偏氟乙烯。
加工参数可选范围：磨料气射流喷嘴101的内径为50μm至1500μm，磨料可选为棕刚玉、石榴石或者碳化硅等，磨料平均粒径为5μm至300μm，磨料气射流喷嘴101的射流角度为30°至90°，磨料气射流喷嘴101的进气压力调节范围为0.3MPa至0.7MPa，选用磨料气射流喷嘴101的数量为6个每个磨料气射流喷嘴101的转动角度设置为(360°/n)+5°，n取6，即每个磨料气射流喷嘴101的转动角度为65°，以保证相邻两磨料气射流喷嘴101在复合管道8上的切割位置存在重叠区域。
工艺方法：
(1)前期试验。前期试验用于选定具体的加工参数。先在上述加工参数范围内选择某一组参数，固定磨料气射流喷嘴101不动，分别对与复合管道8中每层中材料相同的复合管道8进行单点只写加工，分别测量出该组加工工艺参数下微细磨料气射流在各层上的切割深度为HL，由公式(1)计算出加工到各层厚度为LL所需要磨料气射流喷嘴101进行往复转动的次数为NL，然后将各层需要磨料气射流喷嘴101往复转动的次数累加即为磨料气射流喷嘴101往复转动的总次数N。其中公式(1)为：NL＝LL/HL；
调整加工工艺参数，使HL变化，从而确定适宜的磨料气射流喷嘴101的往复转动次数。其中，磨料气射流喷嘴101的往复转动次数过多，将降低加工效率；而磨料气射流喷嘴101的往复转动次数过少，将使得复合管道8的切割面粗糙。
(2)正样加工。如图1所示，首先将复合管道8依次穿过扶正装置2、第一绕包装置3、第二绕包装置4、支撑环102、测距装置5以及牵引装置6；控制牵引装置6的各滚轮分别压紧于复合管道8的外壁上，同时控制扶正装置2的各扶正轮201分别压紧于复合管道8的外壁上；控制牵引装置6以较慢的牵引速度运动，此时在牵引装置6的牵引下复合管道8上位于牵引装置6与扶正装置2之间的管段开始缓慢张紧，当牵引装置6与扶正装置2之间的管段完全张紧后，控制牵引装置6停止工作；在复合管道8的外壁上待切割位置做上标记，再次控制牵引装置6启动，复合管道8移动至其上标记的待切割位置位于第一绕包装置3与第二绕包装置4的中间位置后，控制牵引装置6停止工作；启动第一绕包装置3和第二绕包装置4，在复合管道8上标记的待切割位置的两侧间隔2.5mm距离的位置上分别缠绕两圈保护膜，之后控制第一绕包装置3和第二绕包装置4停止工作，并将位于第一绕包装置3和第二绕包装置4的保护膜与复合管道8上缠绕完成的保护膜切断分离；然后再一次控制牵引装置6启动，将复合管道8上的待切割位置移动至旋转切割装置1的磨料气射流喷射工位位置；控制第二驱动电机带动旋转切割装置1上的磨料气射流喷嘴101摆动，调整磨料气射流喷嘴101的摆动角度，进而调整磨料气射流喷嘴101的轴线与复合管道8的待切割位置之间的夹角为90°，再控制第一驱动电机带动旋转切割装置1上的磨料气射流喷嘴101移动，调整磨料气射流喷嘴101的径向位置，使得喷嘴限位轮109与复合管道8的外壁相抵，此时弹簧106处于压缩状态，磨料气射流喷嘴101的出口端与复合管道8的外壁之间保持一定喷射距离；控制支撑环102沿复合管道8的周向转动，此时磨料气射流喷嘴101在支撑环102的带动下沿着复合管道8上标记的待切割位置进行往复转动，在此过程中，通过观察与弹簧106相连接的力传感器107的数值来判断弹簧106是否处于压缩状态，当支撑环102上所有弹簧106在旋转过程中的每一个位置都处于压缩状态时，磨料气射流喷嘴101的位置调整完毕；按前期试验选定的加工参数和磨料气射流喷嘴101的往复转动总次数N对复合管道8进行切割。之后，开启负压除尘装置7，同时控制支撑环102转动并控制微细磨料气射流单点直写加工系统向磨料气射流喷嘴101送气，对复合管道8进行平切处理。
切割完成后，依次关闭微细磨料气射流单点直写加工系统、旋转切割装置1和负压除尘装置7，将牵引装置6和扶正装置2与复合管道8的外壁相分离，移除切割好的复合管道8。
本发明的具体实施例二，如图6所示，其提供了一种对十层复合管道的切割方法：
加工要求：将外径D101为344mm的十层复合管道沿垂直于其轴向进行逐层切割处理，复合管道8中各层之间切割刀口的间距分别为d01为200mm，d02为210mm，d03为210mm，d04为180mm，d05为210mm，d06为180mm，d07为210mm，d08为210mm，d09为190mm，切口宽度小于2.5mm。其中，复合管道8中的十层尺寸分别为：L101层的外径D101为344mm，L101层的内径D102为332mm，L101层的厚度LL101为6mm；L102层的外径D102为332mm，L102层的内径D103为326mm，L102层的厚度LL102为3mm；L103层的外径D103为326mm，L103层的内径D104为318mm，L103层的厚度LL103为4mm；L104层的外径D104为318mm，L104层的内径D105为310mm，L104层的厚度LL104为4mm；L105层的外径D105为310mm，L105层的内径D106为304mm，L105层的厚度LL105为3mm；L106层的外径D106为304mm，L106层的内径D107为284mm，L106层的厚度LL106为10mm；L107层的外径D107为284mm，L107层的内径D108为278mm，L107层的厚度LL107为3mm；L108层的外径D108为278mm，L108层的内径D109为270mm，L108层的厚度LL108为4mm；L109层的外径D109为270mm，L109层的内径D110为262mm，L109层的厚度LL109为4mm；L110层的外径D110为262mm，L110层的内径D111为250mm，L110层的厚度LL110为6mm。该复合管道8中十层材质分别为：L101层为热塑性聚氨酯，L102层为碳纤维复合材料，L103层为芳纶纤维，L104层为芳纶纤维，L105层为聚乙烯，L106层为碳纤维复合材料，L107层为聚乙烯，L108层为芳纶纤维，L109层为芳纶纤维，L110层为聚偏氟乙烯。
加工参数可选范围：磨料气射流喷嘴101的内径为50μm至1500μm，磨料可选为棕刚玉、石榴石或者碳化硅等，磨料平均粒径为5μm至300μm，磨料气射流喷嘴101的射流角度为30°至90°，磨料气射流喷嘴101的进气压力调节范围为0.3MPa至0.7MPa，选用磨料气射流喷嘴101的数量为4个，每个磨料气射流喷嘴101的转动角度设置为(360°/n)+5°，n取4，即每个磨料气射流喷嘴101的转动角度为95°，以保证相邻两磨料气射流喷嘴101在复合管道8上的切割位置存在重叠区域。
工艺方法：
(1)前期试验。前期试验用于选定具体的加工参数。先在上述加工参数范围内选择某一组参数，固定磨料气射流喷嘴101不动，分别对与复合管道8中每层中材料相同的复合管道8进行单点只写加工，分别测量出该组加工工艺参数下微细磨料气射流在各层上的切割深度为HL；
调整加工工艺参数，使HL变化，得出不同加工工艺参数与各层上切割深度HL之间的关系。其中，磨料气射流喷嘴101的往复转动次数过多，将降低加工效率；而磨料气射流喷嘴101的往复转动次数过少，将使得复合管道8的切割面粗糙，而且还可能在切割时误切到下一层，因此，可以在刚开始切割时选择切割给进深度较大的加工工艺参数，到该待切割层801即将切割完成时，再选择切割给进深度较小的加工工艺参数，每一层的最优工艺参数的设定可通过计算机模拟得出。
(2)正样加工。如图2、图3所示，首先将复合管道8依次穿过扶正装置2、第一绕包装置3、第二绕包装置4、支撑环102、测距装置5以及牵引装置6；控制牵引装置6的各滚轮分别压紧于复合管道8的外壁上，同时控制扶正装置2的各扶正轮201分别压紧于复合管道8的外壁上；控制牵引装置6以较慢的牵引速度运动，此时在牵引装置6的牵引下复合管道8上位于牵引装置6与扶正装置2之间的管段开始缓慢张紧，当牵引装置6与扶正装置2之间的管段完全张紧后，控制牵引装置6停止工作；在复合管道8上L101层的切割位置做上标记，再次控制牵引装置6启动，将L101层的切割位置移动至第一绕包装置3与第二绕包装置4的中间位置后，控制牵引装置6停止工作；启动第一绕包装置3和第二绕包装置4，在L101层的切割位置的两侧间隔2.5mm距离的位置上分别缠绕两圈保护膜，之后控制第一绕包装置3和第二绕包装置4停止工作，并将位于第一绕包装置3和第二绕包装置4的保护膜与复合管道8上缠绕完成的保护膜切断分离；然后再一次控制牵引装置6启动，将L101层的切割位置移动至旋转切割装置1的磨料气射流喷射工位位置；控制第二驱动电机带动旋转切割装置1上的磨料气射流喷嘴101摆动，调整磨料气射流喷嘴101的摆动角度(根据L101层的材质及厚度选择射流角度)，再控制第一驱动电机带动旋转切割装置1上的磨料气射流喷嘴101移动，调整磨料气射流喷嘴101的径向位置，使得喷嘴限位轮109与复合管道8的外壁相抵，此时弹簧106处于压缩状态，磨料气射流喷嘴101的出口端与复合管道8的外壁之间保持一定喷射距离；控制支撑环102沿复合管道8的周向转动，此时磨料气射流喷嘴101在支撑环102的带动下沿L101层的切割位置进行往复转动，在此过程中，通过观察与弹簧106相连接的力传感器107的数值来判断弹簧106是否处于压缩状态，当支撑环102上所有弹簧106在旋转过程中的每一个位置都处于压缩状态时，磨料气射流喷嘴101的位置调整完毕；按前期试验选定的L101层最优的加工参数和磨料气射流喷嘴101的往复转动总次数N对复合管道8进行切割。之后，开启负压除尘装置7，同时控制支撑环102转动并控制微细磨料气射流单点直写加工系统向磨料气射流喷嘴101送气，对L101层进行切割处理。
L101层切割完成后，依次关闭微细磨料气射流单点直写加工系统、旋转切割装置1和负压除尘装置7，将牵引装置6和扶正装置2与复合管道8的外壁相分离，将切割下来的L101层移除。
完成对L101层的切割后，再次控制扶正装置2的各扶正轮201分别压紧于复合管道8的外壁上；控制牵引装置6以较慢的牵引速度运动，此时在牵引装置6的牵引下复合管道8上位于牵引装置6与扶正装置2之间的管段开始缓慢张紧，当牵引装置6与扶正装置2之间的管段完全张紧后，控制牵引装置6停止工作；在复合管道8上L102层的切割位置做上标记，再次控制牵引装置6启动，将L102层的切割位置移动至第一绕包装置3与第二绕包装置4的中间位置后，控制牵引装置6停止工作；启动第一绕包装置3和第二绕包装置4，在L102层的切割位置的两侧间隔2.5mm距离的位置上分别缠绕两圈保护膜，之后控制第一绕包装置3和第二绕包装置4停止工作，并将位于第一绕包装置3和第二绕包装置4的保护膜与复合管道8上缠绕完成的保护膜切断分离；然后再一次控制牵引装置6启动，将L102层的切割位置移动至旋转切割装置1的磨料气射流喷射工位位置；控制第二驱动电机带动旋转切割装置1上的磨料气射流喷嘴101摆动，调整磨料气射流喷嘴101的摆动角度(根据L102层的材质及厚度选择射流角度)，再控制第一驱动电机带动旋转切割装置1上的磨料气射流喷嘴101移动，调整磨料气射流喷嘴101的径向位置，使得喷嘴限位轮109与复合管道8的外壁相抵，此时弹簧106处于压缩状态，磨料气射流喷嘴101的出口端与复合管道8的外壁之间保持一定喷射距离；控制支撑环102沿复合管道8的周向转动，此时磨料气射流喷嘴101在支撑环102的带动下沿L102层的切割位置进行往复转动，在此过程中，通过观察与弹簧106相连接的力传感器107的数值来判断弹簧106是否处于压缩状态，当支撑环102上所有弹簧106在旋转过程中的每一个位置都处于压缩状态时，磨料气射流喷嘴101的位置调整完毕；按前期试验选定的L102层最优的加工参数和磨料气射流喷嘴101的往复转动总次数N对复合管道8进行切割。之后，开启负压除尘装置7，同时控制支撑环102转动并控制微细磨料气射流单点直写加工系统向磨料气射流喷嘴101送气，对L102层进行切割处理。
L102层切割完成后，依次关闭微细磨料气射流单点直写加工系统、旋转切割装置1和负压除尘装置7，将牵引装置6和扶正装置2与复合管道8的外壁相分离，将切割下来的L102层移除。
重复上述步骤，依按照由外至内逐层切割的方式，待十层均切割完成后，依次关闭微细磨料气射流单点直写加工系统、旋转切割装置1和负压除尘装置7，将牵引装置6和扶正装置2与复合管道8的外壁相分离，移除切割好的复合管道8，从而完成对复合管道8的逐层阶梯切割处理。
本发明的微细磨料气射流切割方法的特点及优点是：
该微细磨料气射流切割方法通过在复合管道8的外侧设有可沿复合管道8的周向旋转的磨料气射流喷嘴101，即可实现对复合管道8的周向切割，大大减小了对复合管道8切割的难度以及所需的空间，从而可对大口径、大长度工件进行环切加工；另外，通过磨料气射流喷嘴101对复合管道8进行切割，可控制切割深度，不仅能够对非金属复合管进行平切处理，而且能够完成的非金属复合管的逐层切割，有效提高切割的精确度，满足对非金属复合管逐层切割的需求，大大增加了微细磨料气射流切割技术的适用范围。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (19)

1.一种微细磨料气射流切割系统，其特征在于，所述微细磨料气射流切割系统包括可沿复合管道的周向对其进行切割的旋转切割装置，所述旋转切割装置包括支撑环和至少一个磨料气射流喷嘴，所述支撑环能沿所述复合管道的周向转动地套设于所述复合管道的外侧，所述磨料气射流喷嘴设置于所述支撑环上，所述磨料气射流喷嘴的喷口朝向所述复合管道的外壁，所述磨料气射流喷嘴的进口与喷砂机连接。
2.如权利要求1所述的微细磨料气射流切割系统，其特征在于，所述微细磨料气射流切割系统还包括带动所述复合管道沿其轴向移动的牵引装置和对所述复合管道在其轴向的移动距离进行测量的测距装置，所述牵引装置和所述测距装置均设置于所述复合管道的外侧。
3.如权利要求2所述的微细磨料气射流切割系统，其特征在于，所述测距装置为计米器，所述测距装置的信号采集端朝向所述复合管道。
4.如权利要求2所述的微细磨料气射流切割系统，其特征在于，所述牵引装置包括可沿所述复合管道的轴向转动的多个滚轮，各所述滚轮沿所述复合管道的周向排布，且各所述滚轮分别与所述复合管道的外壁相抵。
5.如权利要求1所述的微细磨料气射流切割系统，其特征在于，所述微细磨料气射流切割系统还包括防止所述复合管道发生偏斜的扶正装置，所述扶正装置包括多个扶正轮组，各所述扶正轮组均设置于所述复合管道的外侧且沿所述复合管道的周向排布，且每个所述扶正轮组中包括多个扶正轮，每个所述扶正轮组中的各所述扶正轮沿所述复合管道的轴向排布，且各所述扶正轮分别与所述复合管道的外壁相抵。
6.如权利要求1所述的微细磨料气射流切割系统，其特征在于，所述微细磨料气射流切割系统还包括第一绕包装置和第二绕包装置，所述第一绕包装置和所述第二绕包装置均设置于所述复合管道的外侧，且在所述复合管道的移动方向上，所述第一绕包装置和所述第二绕包装置均位于所述旋转切割装置的上游，所述第一绕包装置与所述第二绕包装置在所述复合管道的轴向上留有间隔距离。
7.如权利要求1所述的微细磨料气射流切割系统，其特征在于，所述微细磨料气射流切割系统还包括负压除尘装置，所述负压除尘装置包括环形的负压仓，所述负压仓沿所述复合管道的周向环设于所述复合管道的外侧，且所述旋转切割装置位于所述负压仓内。
8.如权利要求1所述的微细磨料气射流切割系统，其特征在于，所述旋转切割装置包括支架，所述支架固定设置于所述复合管道的外部，且所述支架上设置有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上设置有齿轮，所述支撑环上沿其周向设置有齿，所述齿轮上的齿与所述支撑环上的齿相啮合，以带动所述支撑环沿所述复合管道的周向转动。
9.如权利要求1或8所述的微细磨料气射流切割系统，其特征在于，所述旋转切割装置包括多个夹持器，各所述夹持器沿所述支撑环的周向间隔设置于所述支撑环上，各所述夹持器上均设置有力传感器，所述力传感器的信号采集端与弹簧的一端连接，所述弹簧的另一端与所述磨料气射流喷嘴连接；
所述磨料气射流喷嘴上设置有连接杆，所述连接杆的一端与所述磨料气射流喷嘴连接，所述连接杆向靠近所述支撑环的轴心方向延伸并在所述连接杆的另一端设置有喷嘴限位轮，所述磨料气射流喷嘴的喷口与所述支撑环的轴心之间的距离大于所述喷嘴限位轮上远离所述夹持器一侧的边缘与所述支撑环的轴心之间的距离，以使所述喷嘴限位轮上远离所述夹持器一侧的边缘与所述复合管道的外壁相抵接状态下，所述磨料气射流喷嘴的喷口与所述复合管道的外壁之间留有喷射距离。
10.如权利要求9所述的微细磨料气射流切割系统，其特征在于，所述旋转切割装置还包括可带动所述磨料气射流喷嘴在所述支撑环的径向上移动的径向位移调节杆，所述径向位移调节杆沿所述支撑环的径向设置于所述支撑环上，所述夹持器能沿所述径向位移调节杆的延伸方向移动地设置于所述径向位移调节杆上。
11.如权利要求10所述的微细磨料气射流切割系统，其特征在于，所述旋转切割装置还包括可调节所述磨料气射流喷嘴在所述复合管道的周向喷射位置的摆角位置调节盘，所述摆角位置调节盘能转动地套设于所述支撑环上，所述径向位移调节杆设置于所述摆角位置调节盘上。
12.如权利要求1所述的微细磨料气射流切割系统，其特征在于，所述磨料气射流喷嘴的数量为1至8个，所述支撑环带动所述磨料气射流喷嘴在周向上转动的角度为(360°/n)+5°，其中，n为磨料气射流喷嘴的数量。
13.一种微细磨料气射流切割方法，其采用权利要求1至12中任一所述的微细磨料气射流切割系统对复合管道进行切割，其特征在于，所述微细磨料气射流切割方法包括如下步骤：
步骤S1：将所述复合管道穿过支撑环，且调整所述复合管道位于所述支撑环的中心位置；
步骤S2：在所述复合管道上标记出待切割位置；
步骤S3：控制所述复合管道沿其轴向移动，以使所述支撑环上的各磨料气射流喷嘴在所述复合管道的轴向上对准所述待切割位置；
步骤S4：控制所述支撑环沿所述复合管道的周向转动或者在一预设角度上做往复运动，同时通过各所述磨料气射流喷嘴喷射混有磨料的气流，以对所述复合管道上的所述待切割位置进行切割。
14.如权利要求13所述的微细磨料气射流切割方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
步骤S201：控制牵引装置上的各滚轮和扶正装置上的各扶正轮均与所述复合管道的外壁相抵；
步骤S202：启动牵引装置，以使位于所述牵引装置与所述扶正装置之间复合管道处于张紧状态；
步骤S203：在处于张紧状态下的所述复合管道上标记出的所述待切割位置。
15.如权利要求14所述的微细磨料气射流切割方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S301：启动所述牵引装置，移动所述复合管道使其上的所述待切割位置位于第一绕包装置与第二绕包装置之间；
步骤S302：启动所述第一绕包装置和所述第二绕包装置，在所述待切割位置的两侧分别沿所述复合管道的周向缠绕保护膜；
步骤S303：分别切断所述第一绕包装置和所述第二绕包装置与所述复合管道之间的保护膜；
步骤S304：再次启动所述牵引装置，以使所述待切割位置移动至与各所述磨料气射流喷嘴在所述复合管道的轴向上相对准。
16.如权利要求15所述的微细磨料气射流切割方法，其特征在于，在所述复合管道上缠绕保护膜的位置与所述待切割位置之间的距离为0.5mm至2.5mm。
17.如权利要求15所述的微细磨料气射流切割方法，其特征在于，所述步骤S304之后，还包括：
步骤S305：通过摆角位置调节盘与所述磨料气射流喷嘴相配合，调节所述磨料气射流喷嘴在所述复合管道的周向上与所述复合管道的外壁之间的射流角度；
步骤S306：通过径向位移调节杆与所述磨料气射流喷嘴相配合，调节所述磨料气射流喷嘴在所述复合管道的径向上与所述复合管道的外壁之间的喷射距离，以使喷嘴限位轮与所述复合管道的外壁相抵；
步骤S307：控制支撑环沿所述复合管道的周向往复转动，通过观察与各弹簧相连接的力传感器的数值判断与所有所述弹簧是否均处于压缩状态；
步骤S308：若所有弹簧均处于压缩状态，则完成各所述磨料气射流喷嘴与所述复合管道之间的位置调整。
18.如权利要求17所述的微细磨料气射流切割方法，其特征在于，所述步骤S308之后，还包括：预设所述支撑环的往复转动速度和往复转动的次数。
19.如权利要求18所述的微细磨料气射流切割方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：
步骤S401：通过调整所述支撑环的往复转动速度和往复转动的次数，以使得所述磨料气射流喷嘴仅对所述复合管道上的待切割层进行切割；
步骤S402：将切割下的已切割层移除；
步骤S403：重复上述步骤对下一待切割层进行切割；
步骤S404：直至完成对所述复合管道的逐层切割。
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