Production automatisée d'accouplements de forage pétrolier

La bonne nouvelle pour les magasins desservant les sociétés pétrolières et énergétiques est qu'ils sont occupés. L'inconvénient est qu'ils n'ont souvent pas le temps de rechercher et d'intégrer de nouvelles stratégies d'usinage car ils fonctionnent à pleine capacité, suggère Gayle Vollmer, directrice des ressources techniques d'Okuma.

Prenez la fabrication des raccords utilisés pour joindre des longueurs de tiges de forage pétrolier. L'usinage d'accouplement a traditionnellement été effectué manuellement, les opérateurs chargeant les pièces dans un équipement relativement ancien. Ces accouplements lourds sont difficiles à manipuler pour les opérateurs, et le contrôle des copeaux pendant les opérations de tournage et de filetage requises peut être un défi. De plus, le diamètre intérieur, le diamètre extérieur et les filetages des raccords doivent être usinés avec précision afin que les tuyaux qu'ils raccordent ne fuient pas.

Jusqu'à récemment, aucun système automatisé dédié à la fabrication de ces accouplements n'avait été créé, explique M. Vollmer. Cependant, la demande d'accouplements de précision augmentant, Okuma et les partenaires de la collaboration THINC ont décidé de développer une cellule de production d'accouplements automatisée utilisant des tours verticaux et horizontaux, un robot portique et un système de convoyage.

La cellule a été construite et testée dans les installations de Partners in THINC à Charlotte, en Caroline du Nord. Après avoir expérimenté divers outils, liquides de refroidissement, pressions de liquide de refroidissement et pratiques d'usinage, les partenaires ont pu résoudre le problème principal de l'accumulation de copeaux lors des opérations de tournage et de filetage.

Production de couplage sans surveillance

Le processus de fabrication automatisé commence par un robot à portique aérien Fanuc qui charge des ébauches d'accouplement à double longueur dans et hors des machines. La conception du portique aérien permet d'économiser un espace au sol précieux.

Les opérations d'ébauche et de finition pour l'accouplement ID et OD sont effectuées sur un tour à quatre axes Okuma LOC-650 Oil Country. Ce tour effectue également l'opération de découpe qui sépare l'ébauche en deux raccords de 10 pouces de long (le raccord fini ci-dessous a un diamètre de 9 5/8 pouces). Les pièces descendent ensuite sur un convoyeur jusqu'à un tour vertical Okuma Konan V80R (VTL). L'orientation verticale de la broche du V80R aide à évacuer les copeaux pendant les opérations de tournage et de filetage. Les deux machines sont équipées d'un mandrin Schunk "oil country".

Les copeaux produits lors des opérations de filetage tombent et s'écoulent de la pièce grâce à l'adaptateur d'outillage modifié du V80R et au système de refroidissement haute pression et grand volume ChipBlaster. Le flux de liquide de refroidissement provenant de buses dirigées avec précision aide à briser les copeaux et à les évacuer de la machine. Après l'opération de filetage, la pièce est transportée hors de la cellule et livrée à une station de mesure, où une jauge Marposs inspecte ses filetages et ses diamètres. Le temps de cycle pour tourner, enfiler et sortir un raccord complet de la cellule n'est que de 11 minutes.

Cette méthode de production cellulaire permet un tournage extérieur complet en une seule opération. Cela aide à répondre aux exigences de filetage de haute précision en évitant la ligne de mélange indésirable qui se produit avec une opération en deux parties. En plus d'augmenter la vitesse de production, la cellule élimine le besoin d'une opération de sciage de 1 à 2 minutes.