实现精密钻油管线连接套的自动化生产

对于为石油和能源公司提供服务的加工车间而言，所谓的好消息就是：他们的工作十分繁忙。但由此造成的负面影响是，这些车间往往没有时间研究和制定新的加工战略，因为他们一直是在满负荷的条件下工作。这是Okuma大隈公司技术资源部主任Gayle Vollmer先生对加工车间的一种看法。

图1  这套自动化的钻油管线连接套生产加工单元可在11min内完成整个连接套的加工

现以一种使用于钻油管路之间的连接套的生产为例，这种连接套采用传统的手工加工时，操作员将工件安装到相对比较陈旧的设备上，这时，操作员不仅需要搬动这些很重的连接套，而且在其车削加工和螺纹加工操作过程中，他们还面临如何有效控制切屑的挑战问题。除此之外，连接套的内径、外经和螺纹必须进行精确的加工，否则通过它们连接在一起的管路很容易引起泄漏。

Vollmer先生说，直到最近他们才开始创建一种专门用于生产这类连接套的自动化系统，因为他们发现市场对精密连接套的需求已经越来越大。于是Okuma公司与THINC Partners公司合作，决定采用立式和卧式车床、龙门式机器人和传送带系统开发一套钻油管线连接套自动化生产加工单元。

该加工单元经由位于北卡州Charlotte市Partners公司THINC工厂的制造和试验。在采用不同的刀具、冷却液、冷却压力和加工实践试验以后，Partners公司解决了在车削和螺纹攻丝操作过程中形成的切屑堆积等主要问题。

图2  采用立式车削加工可以很容易使螺纹加工操作过程
中产生的切屑从工件上掉落下来，然后由冷却液冲洗带走

连接套的无人化生产

这套自动化生产系统由一个Fanuc公司的高架龙门式机器人组成，它可在机床内外安装双倍长度的连接套毛坯件。采用高架式龙门结构有利于节约宝贵的车间内地面空间。

连接套内径和外径的粗、精加工操作是在Okuma LOC-650型4轴车床上进行的。这一车床还可用来切断连接套毛坯件，将它切分成两个10in（1in=25.4mm）长的连接套（图中所示的连接套成品直径为9 5/8 in）。然后通过传送带，将工件传送到Okuma Konan V80R型石油工业专用立式车床（VTL）上车削加工。V80R的立轴安置方向有助于排除在车削和攻丝操作过程中形成的切屑。这两台机床均配置Schunk“石油工业”专用卡盘。

图3  从图中可以看到龙门式机器人和零件传送
带，这两种装置免除了机械操作工的繁重体力劳动

由于采用了经过改良的V80R型机床适配器和来自ChipBlaster公司的高压、高流量冷却液循环系统，因此螺纹加工操作中产生的切屑将会自动地从工件上掉落下来，然后通过冷却液冲洗带走。从精密导向喷嘴中喷射出来的冷却液流可帮助打碎切屑，并将切屑从机床上冲走。螺纹加工结束以后，工件从加工单元传送到计量站，并在那里用Marposs计量装置检测其螺纹和直径。连接套在加工单元上的车削、螺纹攻丝和传送过程所需的整个周期只需11min。

这种单元式生产加工法只需一次操作就可完成外径车削加工。这有助于满足高精度螺纹攻丝操作的要求，可避免人们所不希望出现的、在双零件操作中会发生的“空白”现象。除了提高了生产速度之外，该加工单元还可省去1~2min的锯切操作时间。