鋼結(jié)構(gòu)接箍生產(chǎn)線自動制造技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)接箍生產(chǎn)線自動制造技術(shù)

2004年9月，包鋼集團在新車間修建了兩條接縫條。這條導(dǎo)線是一條從舊包鋼的加工裝置中移除和移動的設(shè)備。產(chǎn)品規(guī)格尺寸127,00u.01mm。另外一條線是新引進設(shè)備,產(chǎn)品規(guī)格為外徑Φ73.02~Φ269.88mm。新線從2004年10月份開始建設(shè),經(jīng)過一年的安裝調(diào)試,于2005年12月底接箍加工線所有設(shè)備驗收調(diào)試結(jié)束。形成一條完備的生產(chǎn)線,新生產(chǎn)線建成后,所有產(chǎn)品都嚴(yán)格按國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。接箍生產(chǎn)線在原有管加工設(shè)備改造大修基礎(chǔ)上,引進了世界先進的工藝技術(shù)、控制技術(shù),尤其接箍生產(chǎn)小線采用了具有當(dāng)今世界先進技術(shù)水平的設(shè)備:比利時Colinet接箍車絲機、德國CNC254接箍切管機、意大利CGM接箍磁粉探傷機和先進的磷化工藝。接箍大、小線新舊兩套自動化生產(chǎn)設(shè)備形成了一條優(yōu)勢互補、工藝流程先進、設(shè)備運行可靠、生產(chǎn)作業(yè)率較高的作業(yè)線。1高質(zhì)量的接再會面布接箍生產(chǎn)線從德國引進了一臺切削套管接箍和油管接箍的MODEL254CNC切管機,保證了高效地提供高質(zhì)量、高精度尺寸的接箍毛坯,滿足接箍小線的生產(chǎn)需要。切斷范圍為套管Φ127.00~Φ269.88mm,不加厚油管Φ73.02~Φ127.00mm。1.1切削管外徑為73.02~269.90mm;壁厚為9.15~40.00mm;初始長度為6.1~12.5mm;切削長度為108.00~276.00mm;外徑公差為±1%;壁厚偏差為-12.5%;直度符合API5CT標(biāo)準(zhǔn);橢圓度符合API標(biāo)準(zhǔn);管端條件為冷鋸切;被切削管的單個重量最大1700kg;鋼級為J55、N80、C90、P110、Q125。1.2鋼管和前刀盤卡緊切管機上裝有4個滑塊的旋轉(zhuǎn)切削頭,每個滑塊上裝有刀架和硬質(zhì)合金刀片。液壓三爪卡緊裝置在切削頭內(nèi)卡緊鋼管,且在切削頭前板的前面由前卡盤進行輔助卡緊,這也是由液壓驅(qū)動的。CNC系統(tǒng)根據(jù)管子的外徑和壁厚自動調(diào)節(jié)卡緊壓力。鋼管由旋轉(zhuǎn)的硬質(zhì)合金刀具進行切削。鋼管由三爪卡緊裝置卡緊固定在切削頭內(nèi)。前刀盤上裝有4個滑塊,在滑塊上安裝了固定刀頭的刀夾。切削頭包括一個固定部分,在該部分結(jié)合有卡緊系統(tǒng)和兩個旋轉(zhuǎn)齒輪,一個旋轉(zhuǎn)齒輪用于主傳動,另一個旋轉(zhuǎn)齒輪用于通過滾珠絲杠傳動裝置控制滑塊的軸向移動。為了將滑塊的軸向運動轉(zhuǎn)換成前刀盤滑塊的徑向運動,有一個通過帶編碼器的伺服電機控制的差動齒輪,使前刀盤齒輪產(chǎn)生輔助的前后運動。該運動控制滑塊前后移動的行程,適用于快速接近、切削刀具進給和切削完成后切削刀具快速返回到原始位。厚壁管由切削頭內(nèi)的三爪卡緊裝置和在切削頭前面的兩爪卡緊裝置進行卡緊。為避免鋼管變形需要對薄壁管的整個圓周進行卡緊。對薄壁管,在切削頭和前卡緊裝置需要有卡緊襯套,定義如下:壁厚≤管徑√/2≤管徑/21.2.1輥子支架的調(diào)節(jié)和定尺技術(shù)(1)通過伺服電機實現(xiàn)切削刀具進給。(2)通過伺服電機實現(xiàn)輥子支架的高度調(diào)節(jié)。(3)通過伺服電機實現(xiàn)CNC管子定尺。(4)下料設(shè)備的高度調(diào)節(jié)。1.2.2機和齒輪齒條的控制(1)系統(tǒng)由門型支架組成,在鋼管傳送進切管機期間,門型支架配帶有鋼管內(nèi)卡緊系統(tǒng)的主滑架?；苁怯伤欧姍C和齒輪齒條進行控制的。在機器內(nèi)對切削鋼管的定位而不需要任何機械式擋料器。(2)測量裝置的精確測量是由編碼器和CNC-軸完成的,它們控制鋼管端頭切削、定尺切削的位置并推出料頭。(3)輥道導(dǎo)軌:輥道由可上下移動的輥子組成。整個輥道導(dǎo)軌的高度根據(jù)管徑調(diào)整,輥道導(dǎo)軌的中心高度由CNC控制杠桿和帶編碼器的電機進行調(diào)節(jié)。1.3機床前卡控制系統(tǒng)采用先進的西門子840D數(shù)控系統(tǒng),系統(tǒng)采用雙通道控制,通道1為機床,通道2為前卡,前卡通過電氣檢測開關(guān)光柵尺精密測量,編碼器和CNC精確控制了管子的準(zhǔn)確切割和接箍毛料的準(zhǔn)確下料。此機床的另一特點是主軸固定、前刀盤高速旋轉(zhuǎn),從而精確地保證了切斷接箍的長度公差(±1%)。2高質(zhì)量、大規(guī)格、適合接再起毛織物的生產(chǎn)接箍生產(chǎn)線將原有一臺CCO-16接箍切管機進行大修,保證了高效地提供高質(zhì)量、大規(guī)格的接箍毛坯,滿足接箍大線的生產(chǎn)需要。切斷范圍為Φ127.00~Φ365.12mm。2.1調(diào)整行程及潤滑控制游主軸通徑為Φ465mm;卡爪卡緊行程為7mm;卡爪退回行程為18mm;卡爪支座的調(diào)整行程為45mm;主液壓泵出口壓力為4MPa;輔助潤滑泵出口壓力為2MPa;一般潤滑為1MPa;控制閘潤滑為3MPa;控制閘操作為2MPa。2.2輥道自動配合CCO-16接箍切管機的特點是主軸旋轉(zhuǎn)、刀軸固定,對于大直徑的毛坯管,彌補了小線切管機規(guī)格范圍局限的劣勢,此機床的另一特點是采用5組輥道自動配合,輥道由可上下移動的輥子組成。整個輥道導(dǎo)軌的高度根據(jù)管徑調(diào)整,實現(xiàn)鋼管水平上料。3車削和接接車絲接箍生產(chǎn)線從比利時引進了5臺MPM-C7接箍車絲機和兩臺MPM-C10接箍車絲機。MPM-C7能夠車削API扣型和特殊扣型,加工范圍從Φ73.02~Φ194.46mm;MPM-C10接箍車絲機加工范圍從Φ127.00~Φ365.12mm。7臺設(shè)備可加工鋼級:J/K55、N/L80、C95、P110、Q125,能夠車削API扣型和特殊扣型。3.1可加工連接桿毛料(1)壁厚、長度、直徑外徑為Φ73.02~Φ141.30mm;壁厚為12~15mm;長度為108.00~158.75mm;直徑公差為±1%;鋼管端面直線度為冷鋸切。(2)壁厚、長度、表面高差外徑為Φ127.00~Φ269.90mm;壁厚為14~21mm;長度為177.80~269.88mm;直徑公差為±1%;鋼管端面直線度為冷鋸切。3.2siemnscMPM-C7、MPM-C10型機床專門用于接箍車絲,事實上它是一軸車絲機,主軸上裝有一個分度卡盤和兩個由高精度滾珠絲杠驅(qū)動的加工軸,CNC采用最新的SIEMENSCNC(840D)。接箍車絲機技術(shù)數(shù)據(jù):主軸功率為55kW(交流電機);最大轉(zhuǎn)速為1100r/min(MPM-C7);950r/min(MPM-C10);切削速度為110~250m/min(取決于原材料)。3.3機械裝置的特點接箍車絲機采用先進的西門子840Di數(shù)控系統(tǒng),系統(tǒng)采用雙通道控制,通道1為機床,通道2為機械手,另一特點是機床配備了一套可自動上料和下料的機械手裝置,包括上料和下料斜槽。有了這種自動裝置,大大減低了操作人員的勞動強度。此機械手裝置為一個直線型的自動裝置,具有2個不同的軸:1個由CNC進行控制的電氣軸,2個以固定行程工作的液壓軸。主軸箱裝配有兩個高精度的錐形滾柱軸承的標(biāo)準(zhǔn)主軸。主軸通過5條皮帶組成的傳送帶(無齒輪)旋轉(zhuǎn)。在主軸箱中這種無齒輪的工作方法簡化了主軸的復(fù)雜性,大大簡化了機床部件的維護工作?；喼苯影惭b在主軸上,位于后主軸軸承的后部,這種設(shè)計保證主軸始終在后主軸軸承上工作,減少了在加工時振動。而且?guī)в懈邏豪鋮s液,從轉(zhuǎn)塔內(nèi)部直接噴到切削刀具的刀刃上。分度卡盤裝在主軸前部,此分度卡盤是PMC-Colinet公司多年在石油領(lǐng)域里的結(jié)晶。此機械裝置加工特點是:先加工接箍的第一面,當(dāng)加工完第一面后分度卡盤繞軸旋轉(zhuǎn)半圈后,就可以加工接箍的第二面。實現(xiàn)了精密車絲,確保所生產(chǎn)產(chǎn)品符合API公差1/2范圍內(nèi)。4產(chǎn)品的性能測定GX60M2數(shù)控機床是法國克利丹公司產(chǎn)的軸管接箍車絲機床。產(chǎn)品符合API標(biāo)準(zhǔn),同心度高,光潔度在?5以上。產(chǎn)品規(guī)格從Φ127.00~Φ365.12mm,能夠在接箍兩端車出API、5A、5B錐形內(nèi)螺紋。4.1共調(diào)溫軸之間的旋轉(zhuǎn)在數(shù)控柜面板上有一個主軸速度修調(diào)旋鈕,它可以將每種主軸的轉(zhuǎn)速在50%~100%之間進行調(diào)整:(1)鋼級為J55,K55,N80選編程主軸速度的85%,P110選編程主軸速度的75%。(2)X,Z軸:高速點動6m/min,低速點動為高速點動的10%。(3)參考歸零速度1.25~2.50m/min,平轉(zhuǎn)6m/min。修配精度:主軸間隙為0.02mm;橫縱向滑板的側(cè)間隙為0.03mm;橫縱向滑板的高度面間隙為0.04mm;橫縱向滑板與主軸中心線平行度為0.02mm/300mm,橫縱向滑板與主軸中心線垂直度為0.02mm/300mm。4.2精密機床的進給率控制GX60M2數(shù)控機床是法國Funac(克利丹)公司產(chǎn)的二軸管接箍車絲機床。本機床控制系統(tǒng)是FANUC數(shù)字控制的自動化程度很高的精密機床。根據(jù)編程給定的進給率,可以自行調(diào)整,在數(shù)控柜面板上有進給率調(diào)整旋鈕,它可將進給率速度從0~125r/min之間調(diào)整。但在不得到許可情況下進給率修調(diào)不得超過100%。5s-190連接孔娶開床S-190接箍鏜孔機床是接箍生產(chǎn)大線車絲前的一道工序,是將大線切管機切好的接箍毛坯進行鏜孔處理,目的是減少車絲量,保證車絲質(zhì)量。5.1縱向滑動的高度面間隙和內(nèi)跨力修配精度:主軸間隙為0.02mm;橫縱向滑板的側(cè)間隙為0.03mm;橫縱向滑板的高度面間隙為0.04mm;橫縱向滑板與主軸中心線平行度為0.02mm/300mm;橫縱向滑板與主軸中心線垂直度為0.02mm/300mm。5.2s-190接縫機技術(shù)特點S-190接箍鏜孔采用Siemens802C系統(tǒng),此機床為二軸控制,操作簡單,控制方便,技術(shù)特點清晰。6橫向探傷橫向探傷CGM磁粉探傷設(shè)備進口于意大利,用于接箍的橫縱向探傷。此設(shè)備使用濕磁粉進行無損探傷適用于外徑Φ73.0mm到Φ269.9mm的接箍的探傷。6.1磁粉檢測的特點見表16.2檢測設(shè)備和流程CGM自動探傷設(shè)備配備有1個磁化站,垂直可調(diào),通過電機驅(qū)動傳動裝置實現(xiàn)高度調(diào)節(jié);一個磁懸液自動噴灑器對接箍表面噴灑磁懸液,噴灑器由一排噴嘴組成,噴嘴由開關(guān)預(yù)先調(diào)整;一個AISI304不銹鋼箱回收磁懸液;兩個帶V型槽的檢查工位,裝有電動機-驅(qū)動輥,在檢查期間可以旋轉(zhuǎn)被測試接箍;檢測裝置安裝在有3個工位0°、90°、180°的旋轉(zhuǎn)卡盤上,通過多圈電位計實現(xiàn)輥子無級調(diào)速,可實現(xiàn)順時針和逆時針旋轉(zhuǎn)輥子。系統(tǒng)允許操作工在一側(cè)方便地對接箍內(nèi)外表面進行檢測。兩個檢測臺可以橫向運動,在兩名操作工前面?zhèn)魉徒庸?。另外該設(shè)備還配備退磁裝置,此裝置由退磁芯棒(通過與磁化站相同的控制,垂直預(yù)調(diào)),電動-氣動驅(qū)動芯棒和固定接觸器組成。退磁是通過低頻極性變換的直流電子斜波發(fā)生器實現(xiàn)的。對于各種規(guī)格的接箍,剩磁不超過15×10-4T。7磷酸設(shè)備接箍磷化生產(chǎn)線采用高溫錳系生產(chǎn)工藝,磷化后的接箍能夠在絲扣表面形成一層致密的磷化摸,增強絲扣的耐腐蝕性。7.1磷酸設(shè)備技術(shù)描述工藝流程如下:上料→脫脂1→脫脂2→脫脂3→清洗1→清洗2→酸洗→中和→水洗→表調(diào)→磷化1→磷化2→清洗1→清洗2→封閉→下料。7.2品磷化時間、品創(chuàng)建控制此設(shè)備工藝簡單,可操作性好,而且藥品消耗小、利用率高,脫脂時間、磷化時間易控制;并且處理后的接箍具有磷化膜均勻,保持時間長抗粘扣性能高等優(yōu)點。8廢水集中處理由于磷化生產(chǎn)工藝的特殊要求,磷化生產(chǎn)的廢水排放量大,成分復(fù)雜,主要含有懸浮物、油、磷酸根、酸、堿等成分,直接排放必造成環(huán)境污染,所以要求對其廢水進行處理后達標(biāo)排放。接箍水處理采用三股廢水集中處理的方法,處理水量按5m3/h設(shè)計。廢水處理系統(tǒng)采用自動化控制和手動兩種控制方式,功能齊全,運行穩(wěn)定,靈活性高,運行管理方便。系統(tǒng)工藝采用了化學(xué)除磷,化學(xué)除油方案。(1)