เครื่องกลึงเกลียวท่ออัตโนมัติ: คำแนะนำในการเลือก

เครื่องกลึงเกลียวท่ออัตโนมัติทำหน้าที่อะไร

ที่แกนกลาง เครื่องกลึงต๊าปท่อจะตัดร่องเกลียว (เกลียว) ลงบนพื้นผิวด้านนอกหรือด้านในของปลายท่อเพื่อให้ได้ระยะพิทช์ ความลึก ความเรียว และรูปทรงที่กำหนด รูปแบบเกลียวต้องเป็นไปตามมาตรฐานมิติ (API 5B สำหรับท่อประเทศน้ำมัน, ASME B1.20.1 สำหรับท่อประปา NPT, ISO 228 สำหรับเกลียวแบบขนาน) ภายในค่าความคลาดเคลื่อนที่วัดได้ในพันส่วนของมิลลิเมตร สิ่งที่ทำให้รุ่นอัตโนมัติแตกต่างจากเครื่องกลึงเกลียวทั่วไปคือการผสานรวมการจัดการชิ้นงาน การหนีบ ลำดับรอบ และการวัดระหว่างกระบวนการไว้ในขั้นตอนการผลิตที่ไม่หยุดชะงักเพียงขั้นตอนเดียว

ฟังก์ชั่นเครื่องหลักตามลำดับ

• โหลดท่ออัตโนมัติ: ท่อจะถูกป้อนจากแม็กกาซีน V-cradle สายพานลำเลียงแบบลูกกลิ้ง หรือตัวโหลดมัดไปยังทางลาดทางเข้าที่มีความลาดเอียง กลไกขับเคลื่อนด้วยไฮดรอลิกหรือเซอร์โวจะดันแต่ละท่อไปข้างหน้าจนกระทั่งสัมผัสกับหน้าหัวจับ ทำให้เกิดลำดับการจับยึด ขั้นตอนการใส่นี้ ซึ่งใช้เวลา 8–15 วินาทีในระบบอัตโนมัติที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดี จะมาแทนที่การจัดการแบบแมนนวล 60–120 วินาทีต่อท่อที่เครื่องกลึงทั่วไปต้องใช้ผู้ปฏิบัติงานสองคน
• การอัดกำลังไฮดรอลิก: ท่อถูกยึดด้วยหัวจับไฮดรอลิกแบบสามขากรรไกรหรือสี่ขากรรไกรด้วยแรงจับยึดที่ได้รับการปรับเทียบอย่างแม่นยำสำหรับความหนาของผนังท่อและเกรดวัสดุ การหนีบด้านล่างทำให้เกิดการสั่นสะเทือนที่ทำลายความแม่นยำของรูปแบบเกลียว การหนีบมากเกินไปจะทำให้ท่อผนังบางเสียรูป เครื่องจักรอัตโนมัติใช้แรงดันในการจับยึดที่ตั้งโปรแกรมได้ โดยทั่วไปคือ 40–120 บาร์ ซึ่งสามารถตั้งค่าต่องานและจัดเก็บไว้ในคลังพารามิเตอร์ของเครื่องได้
• การเผชิญหน้าและการลบมุม: ก่อนที่จะเริ่มทำเกลียว ใบหน้าของปลายท่อจะเรียบ (หันหน้า) และลบมุมขอบด้านนอกให้เป็นมุมที่กำหนด — โดยทั่วไปคือ 15–30 องศา การดำเนินการเหล่านี้จะลบสเกลของโรงสี แก้ไขความเหลี่ยมของส่วนปลาย และสร้างรูปทรงลีดอินที่จะนำข้อต่อประกบเข้ากับเกลียว บนเครื่องกลึงแบบแมนนวล การดำเนินการเหล่านี้จะแยกกันตามกำหนดเวลา บนเครื่องจักรอัตโนมัติ จะดำเนินการในรอบเครื่องมือเดียวกันกับการผ่านเกลียว
• การตัดด้าย: เครื่องมือทำเกลียว - เม็ดมีดคาร์ไบด์ในรูปแบบเรขาคณิตที่กำหนด - จะเคลื่อนที่ผ่านปลายท่อที่กำลังหมุนด้วยอัตราการป้อนที่ซิงโครไนซ์กับความเร็วของแกนหมุนเพื่อสร้างระยะพิทช์เกลียวที่ต้องการ เกลียวเทเปอร์ต้องการให้แคร่เคลื่อนที่พร้อมกันในแกน X (รัศมี) และ Z (แกน) ภายใต้การควบคุมของ CNC การกลึงเกลียวหลายครั้งจะขจัดวัสดุออกเรื่อยๆ จนถึงความลึกของเกลียวสุดท้าย ช่วยปกป้องอายุการใช้งานของเครื่องมือและควบคุมการเกิดเศษ
• การวัดระหว่างกระบวนการ: ริงเกจหรือหัววัดแบบอิเล็กทรอนิกส์จะตรวจสอบเกลียวที่เสร็จแล้วหลังจากผ่านการตัดขั้นสุดท้ายในขณะที่ท่อยังคงถูกจับยึด เธรดที่อยู่นอกพิกัดความเผื่อจะถูกทำเครื่องหมาย และเครื่องจะหยุดทำงานเพื่อให้ผู้ปฏิบัติงานเข้ามาแทรกแซง แทนที่จะส่งชิ้นส่วนที่ชำรุดไปยังการทำงานครั้งต่อไป การวัดแบบวงปิดนี้ช่วยลดการตรวจสอบตามการสุ่มตัวอย่างที่ใช้ในสายการผลิตแบบแมนนวล โดยที่เกลียวที่ชำรุดมีจำนวนที่มีนัยสำคัญทางสถิติไปถึงส่วนประกอบก่อนที่จะตรวจพบ
• การขนถ่ายอัตโนมัติ: หัวจับจะคลายออกและแขนขนถ่ายแบบยืดหดได้ ลูกกลิ้งป้อนออก หรือโต๊ะเอียงจะย้ายท่อเกลียวไปยังสายพานลำเลียงส่งออก สำหรับท่อที่ต้องมีเกลียวที่ปลายทั้งสองข้าง กลไกการหมุนท่อและการเปลี่ยนตำแหน่งจะแสดงปลายที่ไม่มีเกลียวให้กับหัวจับสำหรับรอบเกลียวที่สองโดยไม่ต้องให้ท่อออกจากเครื่องจักร

การกำหนดค่าเครื่องและสิ่งที่แต่ละส่วนครอบคลุม

เครื่องกลึงเกลียวท่ออัตโนมัติไม่ใช่ผลิตภัณฑ์ประเภทเดียว แต่ครอบคลุมการกำหนดค่าที่หลากหลายซึ่งเหมาะกับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ ความหนาของผนัง ความยาวท่อ อัตราเอาต์พุตที่ต้องการ และมาตรฐานเกลียว การทำความเข้าใจการกำหนดค่าหลักจะช่วยป้องกันการระบุเครื่องจักรที่ทำงานอัตโนมัติอย่างถูกต้องแต่เรขาคณิตไม่ตรงกับข้อกำหนดการผลิต

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคที่สำคัญซึ่งกำหนดความสามารถของเครื่องจักร

เมื่อประเมินหรือระบุเครื่องกลึงเกลียวท่ออัตโนมัติ พารามิเตอร์ต่อไปนี้จะกำหนดว่าเครื่องจักรจะตรงตามข้อกำหนดการผลิตหรือไม่ และการเข้าใจผิดข้อใดข้อหนึ่งนำไปสู่อุปกรณ์ที่ไม่ระบุรายละเอียดซึ่งกลายเป็นปัญหาคอขวดหรืออุปกรณ์ที่ระบุเกินซึ่งไม่สามารถกู้คืนต้นทุนทุนได้

ช่วงความเร็วของแกนหมุนและกำลัง

การตัดเกลียวเป็นการทำงานที่ใช้ความเร็วค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับการกลึงทั่วไป โดยทั่วไปแล้ว เม็ดมีดกลึงเกลียวคาร์ไบด์ในท่อเหล็กคาร์บอนจะใช้ความเร็วตัด 60–120 ม./นาที สำหรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 114 มม. ซึ่งแปลงเป็น 170–340 RPM สำหรับท่อสเตนเลสหรือโลหะผสมโครเมียมโมลี ความเร็วในการตัดจะลดลงเหลือ 30–60 ม./นาที เพื่อจัดการความร้อนและการสึกหรอของเครื่องมือ สปินเดิลจะต้องส่งแรงบิดพิกัดที่ความเร็วต่ำเหล่านี้ ซึ่งต้องใช้เครื่องจักรที่มีกระปุกเกียร์หรือสปินเดิลเซอร์โวขับเคลื่อนโดยตรง แทนที่จะเป็นมอเตอร์ขับเคลื่อนด้วยสายพานธรรมดาที่สูญเสียแรงบิดที่ RPM ต่ำ ความต้องการพลังงานของสปินเดิลจะปรับขนาดโดยตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางท่อและความแข็งของวัสดุ — การทำเกลียวท่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 508 มม. ด้วยเหล็กเกรด P110 ต้องใช้กำลังตัดที่มีอยู่ 75–90 kW ที่สปินเดิล

การเดินทางด้วยการขนส่งและความยาวของเตียง

แคร่เลื่อนเกลียวจะต้องเคลื่อนที่ตามความยาวเกลียวที่ยึดไว้เต็ม บวกกับระยะห่างเข้าและหนีการหมุนหนีศูนย์ เกลียวกลม API บนตัวเรือนขนาด 10.75 นิ้วมีความยาวเกลียวที่เกี่ยวอยู่ประมาณ 100 มม. — การเคลื่อนที่ของแกน Z ของแคร่ต้องรองรับสิ่งนี้โดยมีระยะขอบ สำหรับท่อที่ต้องการรอบการกลึงหน้า การลบคม และการทำเกลียว โดยทั่วไประยะเคลื่อนที่ Z ที่ต้องการทั้งหมดจะอยู่ที่ 150–300 มม. ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ ฐานเครื่องจักรต้องยาวพอที่จะรองรับท่อโดยไม่มีส่วนยื่นที่ไม่ได้รับการสนับสนุน ซึ่งทำให้เกิดการสั่นสะเทือน สำหรับข้อต่อท่อยาว 12 เมตร ซึ่งโดยทั่วไปหมายถึงฐานที่มีความยาว 13–14 เมตร โดยมีส่วนรองรับที่มั่นคงที่ระยะห่าง 2–3 เมตร

มาตรฐานเธรดและไลบรารีโปรแกรม CNC

เครื่องกลึงเกลียวท่ออัตโนมัติที่มีความสามารถเต็มรูปแบบควรมีไลบรารีโปรแกรม CNC แบบพาราเมตริกที่ครอบคลุมรูปแบบเกลียวทุกรูปแบบที่สายการผลิตต้องการ:

• เธรด API 5B (แบบกลมและแบบค้ำยัน): มาตรฐานบังคับสำหรับ OCTG — การเชื่อมต่อท่อ ปลอก และท่อเจาะ เกลียวกลม API (API RD) มีมุมรวม 60 องศา เทเปอร์ 0.0625 นิ้ว/นิ้ว และมีระยะพิทช์ตั้งแต่ 8 TPI สำหรับท่อขนาดเล็กไปจนถึง 4 TPI สำหรับท่อขนาดใหญ่ เกลียวค้ำยัน API มีรูปแบบไม่สมมาตร — ด้านข้างแทง 3 องศา และด้านข้างโหลด 10 องศา — ซึ่งต้องมีการควบคุมอิสระทั้งสองข้างอย่างแม่นยำระหว่างการตัด
• NPT (ASME B1.20.1) และ NPTF: มาตรฐานที่โดดเด่นสำหรับการใช้งานท่อประปาและท่อก๊าซของสหรัฐอเมริกา 0.75 นิ้วต่อฟุตเรียว; ระยะพิทช์ตั้งแต่ 27 TPI สำหรับท่อขนาด 1/8 นิ้ว ถึง 8 TPI สำหรับท่อขนาด 2 นิ้วขึ้นไป NPTF (dryseal) ต้องการความทนทานต่อการตัดยอดและรากที่เข้มงวดกว่า NPT มาตรฐาน
• BSP (ISO 228 และ BS 21): มาตรฐานด้ายประปาของยุโรปที่โดดเด่น ใช้ในรูปแบบ BSPP (ขนาน) และ BSPT (เทเปอร์) รูปแบบเกลียว Whitworth 55 องศา แทนที่จะเป็นรูปแบบรวม 60 องศาของ NPT — ต้องใช้เม็ดมีดเกลียวเฉพาะ และไม่สามารถตัดด้วยเครื่องมือแบบเดียวกับที่ใช้สำหรับ NPT
• เธรดการเชื่อมต่อแบบพรีเมียมหรือที่เป็นกรรมสิทธิ์: ผู้ผลิตอุปกรณ์เชื่อมต่อท่อรายใหญ่ (Tenaris, Vallourec, NOV) นำเสนอการเชื่อมต่อระดับพรีเมียมด้วยรูปแบบเกลียวหลายขั้นตอนที่ซับซ้อนและรูปทรงซีลที่แม่นยำซึ่งต้องใช้โปรแกรม CNC เฉพาะสำหรับการเชื่อมต่อแต่ละประเภท ซึ่งมักจะจัดทำโดยผู้อนุญาตการเชื่อมต่อเป็นไฟล์โปรแกรมที่เข้ารหัสที่เครื่องดำเนินการโดยไม่เปิดเผยรูปทรงเรขาคณิตแก่ผู้ปฏิบัติงาน

การโหลดและการขนถ่ายอัตโนมัติ — ตัวคูณประสิทธิภาพการผลิต

สปินเดิลทำเกลียวนั้นไม่ค่อยเป็นข้อจำกัดของไลน์การต๊าปเกลียวท่ออัตโนมัติ ปัจจัยจำกัดจะใช้เวลาในการโหลด วางตำแหน่ง และขนชิ้นงานเกือบทุกครั้ง เครื่องจักรที่ตัดเกลียวภายใน 60 วินาที แต่ต้องใช้เวลา 90 วินาทีในการจัดการด้วยมือระหว่างการตัดแต่ละครั้ง จะให้ผลผลิตในอัตราที่มีประสิทธิภาพไม่มากไปกว่าเครื่องกลึงแบบแมนนวลที่มีผู้ปฏิบัติงานที่มีประสบการณ์ กลไกการขนถ่ายอัตโนมัติจะแปลงสมการนี้โดยการดำเนินการขนถ่ายไปพร้อมกับรอบการร้อยเกลียวบนชิ้นงานก่อนหน้า ดังนั้นเมื่อการร้อยเกลียวเสร็จสิ้น ท่อถัดไปจะถูกวางตำแหน่งไว้แล้วและพร้อมที่จะจับยึด

อัตราการผลิตและการคำนวณ ROI

กรณีธุรกิจสำหรับเครื่องกลึงเกลียวท่ออัตโนมัติสร้างขึ้นจากการปรับปรุงเชิงปริมาณสามประการที่เหนือกว่าการดำเนินการต๊าปเกลียวด้วยตนเอง ได้แก่ อัตราปริมาณงาน ต้นทุนแรงงานต่อชิ้น และการลดอัตราของเสีย สถานการณ์การผลิตที่สมจริงแสดงให้เห็นถึงขนาดของการปรับปรุงเหล่านี้:

การเปรียบเทียบปริมาณงาน — แบบแมนนวลกับแบบอัตโนมัติ

ทีมงานผู้ปฏิบัติงานสองคนที่มีทักษะในเครื่องกลึงเกลียวแบบแมนนวลที่ทำเกลียวท่อ API ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4.5 นิ้ว สามารถบรรลุชิ้นงานได้ประมาณ 80–100 ชิ้นต่อกะ 8 ชั่วโมง โดยจำกัดด้วยเวลาในการโหลด การจับ และการวัดระหว่างการตัดเป็นหลัก เครื่องกลึงเกลียวอัตโนมัติพร้อมลูกกลิ้งลำเลียงในการกลึงเกลียวผลิตภัณฑ์เดียวกันที่รอบเวลา 75 วินาที ผลิตชิ้นงานได้ 384 ชิ้นต่อกะ 8 ชั่วโมงโดยทำงานที่ความพร้อม 90% — ปริมาณงานเพิ่มขึ้น 3.8 ถึง 4.8 เท่าจากเครื่องจักรเครื่องเดียวที่ให้บริการโดยผู้ปฏิบัติงานตรวจสอบหนึ่งคน แทนที่จะเป็นผู้ปฏิบัติงานสองคนที่ทำงานอยู่

การลดอัตราเศษเหล็ก

การทำเกลียวแบบแมนนวลบนอุปกรณ์ที่ได้รับการบำรุงรักษาอย่างดีจะทำให้เกิดอัตราการเสียงาน 1.5–3.5% จากความไม่สอดคล้องตามขนาด โดยมีสาเหตุหลักมาจากความก้าวหน้าของการสึกหรอของเครื่องมือระหว่างช่วงการตรวจสอบด้วยตนเองและความแปรปรวนของผู้ปฏิบัติงานในการตั้งค่า เครื่องจักรอัตโนมัติที่มีการวัดในกระบวนการและการชดเชยการสึกหรอของเครื่องมืออัตโนมัติจะรักษาอัตราเศษที่ต่ำกว่า 0.3% ในสภาพแวดล้อมการผลิตที่มีการบันทึกไว้อย่างดี สำหรับท่อ OCTG ที่ 40–120 ดอลลาร์ต่อชิ้น อัตราเศษที่ลดลงจาก 2.5% เป็น 0.3% สำหรับสายการผลิต 1,000 ชิ้นต่อวัน คิดเป็นมูลค่าวัสดุที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ 880–2,640 ดอลลาร์ต่อวัน

การเลือกเครื่องกลึงเกลียวท่ออัตโนมัติ — เกณฑ์การตัดสินใจ

• ช่วงเส้นผ่านศูนย์กลางท่อและความหนาของผนัง: กำหนดค่า OD ของท่อขั้นต่ำและสูงสุดและความหนาของผนังในส่วนผสมผลิตภัณฑ์ของคุณ เครื่องจักรจะต้องเชยได้อย่างน่าเชื่อถือที่จุดสุดขั้วทั้งสอง - ท่อผนังบางต้องใช้แรงกดในการจับยึดต่ำกว่าและรูปแบบขากรรไกรที่แตกต่างจากท่อผนังหนักที่มี OD เดียวกัน การระบุค่าเฉลี่ยแทนที่จะเป็นค่าสูงสุดส่งผลให้เครื่องจักรไม่สามารถใช้งานผลิตภัณฑ์ทั้งหมดได้โดยไม่เกิดความล่าช้าในการปรับเปลี่ยนเครื่องมือใหม่
• ต้องใช้มาตรฐานเกลียว: แสดงรายการรูปแบบเธรดทุกรูปแบบที่เครื่องต้องผลิต รวมถึงสิทธิ์การใช้งานการเชื่อมต่อแบบพรีเมียมที่คุณถือหรือวางแผนที่จะได้รับ ตรวจสอบกับผู้ผลิตเครื่องจักรว่ารูปแบบเกลียวแต่ละรูปแบบได้รับการสนับสนุนโดยโปรแกรม CNC ที่ได้รับการตรวจสอบแล้ว ไม่ใช่แค่การกล่าวอ้างถึงความเข้ากันได้เท่านั้น ขอชิ้นส่วนตัวอย่างเพื่อตรวจสอบคุณสมบัติก่อนที่จะรับเครื่อง
• อัตราเอาต์พุตและรูปแบบการเปลี่ยนที่ต้องการ: คำนวณชิ้นที่ต้องการต่อกะจากแผนการผลิตของคุณ จากนั้นหารด้วยความพร้อมที่คาดหวัง (โดยทั่วไปคือ 85–92% สำหรับเครื่องกลึงเกลียว CNC ที่ได้รับการบำรุงรักษาอย่างดี) และเวลารอบเพื่อพิจารณาว่าเครื่องจักรหนึ่งเครื่องตรงตามความต้องการหรือไม่ หรือจำเป็นต้องใช้เครื่องจักรสองเครื่องพร้อมกันหรือไม่ การระบุเครื่องจักรเครื่องเดียวมากเกินไปเพื่อให้ได้รอบเวลาที่สูงเกินความจำเป็นนั้นมีความยืดหยุ่นน้อยกว่าเครื่องจักรมาตรฐานสองเครื่องที่ให้ความซ้ำซ้อน
• ความยาวท่อและการจัดการน้ำหนัก: ยืนยันว่าระบบการโหลดได้รับการจัดอันดับสำหรับท่อที่หนักที่สุดในมิกซ์ของคุณ ข้อต่อท่อ P110 เส้นผ่านศูนย์กลาง 13.375 นิ้ว ยาว 12 เมตร มีน้ำหนักประมาณ 2,100 กิโลกรัม - สายพานลำเลียง ที่วางที่มั่นคง และระบบป้อนออก จะต้องได้รับการจัดอันดับสำหรับมวลนี้โดยมีระยะความปลอดภัยที่เหมาะสม
• ข้อมูลจำเพาะของระบบหล่อเย็น: การทำเกลียวทำให้เกิดความร้อนและปริมาณเศษมาก ระบบจ่ายน้ำหล่อเย็นผ่านแรงดันสูง (70–100 บาร์ อัตราการไหล 40–60 ลิตร/นาที) ส่งน้ำหล่อเย็นโดยตรงไปยังส่วนต่อประสานระหว่างเครื่องมือกับชิ้นงาน ช่วยยืดอายุการใช้งานของเม็ดมีดคาร์ไบด์ได้ 40–80% เมื่อเทียบกับระบบจ่ายน้ำหล่อเย็นแบบน้ำท่วม และช่วยปรับปรุงการคายเศษจากการยึดเกลียวลึกได้อย่างมาก ตรวจสอบว่าระบบน้ำหล่อเย็นตรงกับพารามิเตอร์การตัดเกลียวของเครื่องจักร ไม่ใช่แค่เพียงพอสำหรับการกลึงทั่วไปเท่านั้น
• ระบบควบคุมและการเชื่อมต่ออุตสาหกรรม 4.0: เครื่องกลึงเกลียวอัตโนมัติสมัยใหม่ควรมีเอาต์พุตข้อมูล OPC-UA หรือ MTConnect สำหรับการใช้งานร่วมกับ MES ของโรงงานและระบบการจัดการคุณภาพ ข้อมูลการวัดในกระบวนการ พารามิเตอร์การสึกหรอของเครื่องมือ รอบเวลา และบันทึกการแจ้งเตือนควรได้รับการบันทึกโดยอัตโนมัติและเข้าถึงได้สำหรับการวิเคราะห์ SPC — การเชื่อมต่อข้อมูลนี้กำลังเป็นความต้องการของลูกค้าในห่วงโซ่อุปทาน OCTG มากขึ้น ซึ่งใช้มาตรฐานการจัดการคุณภาพ API Q1 และ Q2