Page 21 - 网络电信2016第16期

技术前沿
制棒使得原本要拉锥的预制棒平头逐渐变小成为锥型头。如图3
两根待加工锥头的预制棒，水平方向在氢氧焰或电炉加热环境
下对接、拉伸、成锥。如图4待加工的预制棒和把手棒，垂直放
入电炉中拉锥。
图4 垂直拉锥
三、拉丝锥头成型技术的优缺点
采用何种加工技术才能快速、低成本地完成加工，并且保
证产品质量，减少加工损耗量，这是各个预制棒厂家关注的问
题。下面将从冷加工和热加工两类分别讲述其技术关优缺点。
1.冷加工技术的优缺点
冷加工技术的实现基本采用数控车床完成，操作人员仅需
将预制棒装夹好，定位刀具，设定进刀量，即可启动设备完成
加工作业。该技术操作简单，人员能力要求不高，一个人可同
时管控多台设备。
冷加工的关键在于金刚石磨具的质量与使用方法，磨具一
般的采用30～150目，厚度2～5mm，转数1000～1400rad/min， 应炉等。
冷却媒质可使用纯水或磨削液，进刀速度0.1～10mm/min。基本
上1个直径φ150的预制棒所需的加工时间约1个小时，加工效率
高。而且因为是常温加工，预制棒锥头加工完成后，无需等即
可流入下道生产工序。
冷加工技术存在两个明显的缺点，其一是刀片的磨损变形
快，其二是加工后的预制棒损耗较大。以图1的加工模式为例说
明这两个缺点。如图5预制棒平端边缘与金刚石磨具第一个接触
点A点，每次加工时A点都是第一个接触点，而且每根预制棒A点
部位相对于其他点位（如B点）的磨削量是最大的，所对应的磨
图5 A点磨损
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具的A点位置损耗也是最大的。磨具多次使用后因A点的金刚石
先磨损，导致磨具变形，甚至报废。预制棒经过冷加工磨削后
的形状如图6，磨削出的锥型头因为包层被磨削掉一部分，导致
该锥型头部位的包芯比不符合光纤的包心比，该锥型头部分参
数不良，成为加工的损耗段。该损耗段在光纤拉丝阶段产出的
光纤也是不合格品，将会增加光纤起头的调整纤长度，影响拉
丝效率。
图6 损耗段
2.热加工技术的优缺点
热加工技术通常是在具有双卡盘的普通车床上安装氢氧焰
或电炉等加热源，通过加热、对接、拉伸和成锥四个步骤，将
预制棒平头加工成锥型头。该技术需要操作人员熟悉玻璃的热
性能，知道预制棒该如何加热才不会开裂，加热到怎样的程度
才可以对接等等，对人员的要求相对较高。
预制棒锥头热加工过程类似拉丝过程，需要将预制棒加热
到软化温度（大约1650℃）以上，棒体软化才可以进行拉伸、
成锥作业。因为两者的加工过程相似，通过热加工成型的锥头
与拉丝锥头的形状更接近，更适合拉丝滴头，快速进入稳定拉
丝阶段。加热源是热加工技术的关键，通常使用的加热源有气
体加热源和电炉，如氢氧焰、丙烷火焰、石墨电阻炉、电磁感
通常对于外径在120mm以内的预制棒可考虑采用氢氧焰等气
体加热方式，因为气体加热升温降温速度快，升温时气体热源
能快速提供热量，降温时将燃料气体关闭后可快速将预制棒从
设备上卸下，转移到冷却装置上冷却，减少设备占用时间。
对于外径大约120mm的预制棒，需采用电炉等加热的加热
源。因为气体加热源的温度基本在2000℃以上，直径120mm以上
的预制棒要从表面到芯子都加热透需要较长的时间，而在这段
时间里，预制棒表面已被气体加热到融化了，外形将受重力影
响而变形，无法形成良好的锥型头。而采用电炉的加热，炉内
温度上升速度相对缓慢，时间上足够热量从预制棒表面到芯子
完成热传导，不会影响预制棒表面的外形。但是也正因为电炉
的升降温速度慢，导致预制棒拉锥生产速度受限。
相对于冷加工技术，预制棒热加工是包层和芯子的同比例
收缩成尖锥的过程，成型的锥头部分包层和芯子比例与光纤的
包心比相同，该锥头部分仍然是有效合格的预制棒，加工损耗
较冷加工的少。同时使用热加工方式成锥的预制棒在拉丝过程
中，调整纤长度较短，能快速拉出合格光纤，拉丝效率高。
热加工技术也存在两个明显的缺点，其一是加热预制棒和
冷却预制棒的时间较长，生产效率偏低；其二是预制棒在加热
过程中，高温环境下表面挥发出的二氧化硅粉尘容易在预制棒