Automatisation efficace pour production de manchons de forage pétrolier

La bonne nouvelle pour les ateliers servant les compagnies 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 tournent à plein régime, suggère Gayle Vollmer, directeur des ressources techniques d'Okuma.

Prenez la fabrication des manchons utilisés pour assembler les longueurs de tubes de forage. L'usinage des manchons a traditionnellement été effectué manuellement, avec des opérateurs chargeant les pièces dans des équipements relativement anciens. Ces manchons lourds sont difficiles à manipuler pour les opérateurs, et le contrôle des copeaux pendant les opérations de tournage et filetage requises peut être un défi. De plus, l'alésage, le diamètre extérieur et les filets des manchons doivent être usinés avec précision pour que les tubes qu'ils connectent ne fuient pas.

Jusqu'à récemment, aucun système automatisé dédié à la fabrication de ces manchons n'avait été créé, dit M. Vollmer. Comme la demande pour des manchons de précision augmente, Okuma et les partenaires collaboratifs THINC ont décidé de développer une cellule de production automatisée de manchons en utilisant tours verticaux et horizontaux, un robot portique et un système de convoyeur.

La cellule a été construite et testée à l'installation Partners in THINC à Charlotte, Caroline du Nord. Après expérimentation avec divers outils, liquides de refroidissement, pressions de coolant et pratiques d'usinage, les partenaires ont résolu le problème principal de l'accumulation de copeaux pendant les opérations de tournage et filetage.

Production de manchons sans surveillance

Le processus de fabrication automatisé commence avec un robot portique Fanuc qui charge et décharge des ébauches de manchons double longueur dans et hors des machines. La conception portique en hauteur économise un espace au sol précieux.

Les opérations d'ébauche et finition pour l'alésage et le diamètre extérieur des manchons sont effectuées sur un tour pétrole 4 axes Okuma LOC-650. Ce tour effectue aussi l'opération de tronçonnage qui sépare l'ébauche en deux manchons de 254 mm de long (le manchon fini ci-dessous a un diamètre de 244 mm). Les pièces se déplacent ensuite sur un convoyeur vers un tour vertical Okuma Konan V80R. L'orientation verticale de la broche du V80R aide à l'évacuation des copeaux pendant les opérations de tournage et filetage. Les deux machines sont équipées d'un mandrin « oil country » Schunk.

Les copeaux produits pendant les opérations de filetage tombent et s'éloignent de la pièce grâce à l'adaptateur d'outillage modifié du V80R et au système de liquide de refroidissement haute pression/haut volume ChipBlaster. Le flux de coolant depuis des buses précisément dirigées aide à briser les copeaux et les évacuer de la machine. Après l'opération de filetage, la pièce est convoyée hors de la cellule et livrée à une station de mesure, où une jauge Marposs inspecte ses filets et diamètres. Le temps de cycle pour tourner, fileter et délivrer un manchon complet hors de la cellule n'est que de 11 minutes.

Cette méthode de production cellulaire permet le tournage OD complet en une opération. Cela aide à répondre aux exigences de filetage de haute précision en évitant la ligne de fusion 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.