數(shù)控相貫線切割機(jī)在海洋平臺(tái)中的應(yīng)用

曹國(guó)龍 鐘裕華

自升式鉆井平臺(tái)的樁腿部分支撐著整個(gè)平臺(tái)的重量，不但材料強(qiáng)度要求高，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有大量的斜撐管，以增加樁腿部分的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，滿足設(shè)計(jì)要求，海恒CJ 46樁腿節(jié)點(diǎn)如圖1所示。在直徑只有520mm，厚度為25mm、28mm、50mm主弦管上，密布了大量φ114~φ273mm、厚度不等的斜撐管，在局部區(qū)域節(jié)點(diǎn)多，焊縫密集，而且焊接需要單面焊雙面成形，這就對(duì)坡口的精密高效加工提出了要求。

鋼管與鋼管在空間以一定角度交成的空間曲線（即相貫線）坡口加工比較困難，傳統(tǒng)的手工加工方法不僅效率低，而且產(chǎn)品加工質(zhì)量很難得到保證，影響后面工件的焊接質(zhì)量和空間幾何尺寸。為此，我公司引進(jìn)了上海寶業(yè)機(jī)電公司的BCNCG—1500VI數(shù)控相貫線切割機(jī)，不僅提高了工作效率，而且保證了相貫線坡口加工質(zhì)量。

圖1

圖2 動(dòng)力旋轉(zhuǎn)頭

圖3 切割頭及控制系統(tǒng)

圖4 移動(dòng)機(jī)架

1. 設(shè)備及性能參數(shù)介紹

（1）硬件設(shè)備 BCNCG—1500 VI數(shù)控相貫線切割機(jī)由動(dòng)力旋轉(zhuǎn)頭（見圖2）、切割頭和控制系統(tǒng)（見圖3）及移動(dòng)機(jī)架（見圖4）等組成。通過(guò)移動(dòng)機(jī)架使得運(yùn)行導(dǎo)軌與托架導(dǎo)軌保持平衡，進(jìn)而調(diào)高了機(jī)器的切割精度。動(dòng)力旋轉(zhuǎn)頭通過(guò)卡盤帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)。切割頭帶有割嘴，并配有自動(dòng)點(diǎn)火裝置，用于切割管材，它可以軸向和徑向運(yùn)動(dòng)。通過(guò)控制系統(tǒng)控制以上運(yùn)動(dòng)軸的聯(lián)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)鋼管相貫線的切割。

（2）軟件系統(tǒng) 相貫線套料編程軟件是寶業(yè)公司提供的必需的配套軟件，主要用于相貫線管管件編程、套料，生成數(shù)控切割指令，驅(qū)動(dòng)切割機(jī)工作。其核心是圖形處理，是一個(gè)基于AutoCAD2008的應(yīng)用軟件，用最直觀的圖形來(lái)解決套料和編程問(wèn)題。并集數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)庫(kù)于一體，使所有相關(guān)的信息能在一個(gè)環(huán)境下得到共享，從而使系統(tǒng)更可靠，功能更強(qiáng)大，使用也更方便。系統(tǒng)軟件采用CAD繪圖與圖庫(kù)模塊輸入相結(jié)合，從而保證了相貫線結(jié)構(gòu)處理的廣泛性與工件編程、套料的便捷性。

相貫線套料編程系統(tǒng)主要包含三個(gè)部分：Auto CAD繪圖編程、管件模塊輸入編程、套料系統(tǒng)。選擇CAD繪圖編程，可以進(jìn)入CAD界面繪制圖形并生成實(shí)體，根據(jù)C A D命令欄提示完成和保存切割數(shù)據(jù)；模塊輸入編程把管子的相貫線切割分為支管-彎管切割、支管-母管切割等八大類模型，需要進(jìn)入圖庫(kù)模塊輸入編輯界面。套料系統(tǒng)是根據(jù)切割工藝、加工要求，按管子長(zhǎng)度對(duì)不同相貫類型的切割工件進(jìn)行編排、組合，生成包含所有工件的切割文件。提高了材料的利用率，一次性完成工件的切割操作，提高了生成效率。

（3）主要性能參數(shù) 切割鋼管規(guī)格為φ 50~φ 1 000mm，切割鋼管長(zhǎng)度最長(zhǎng)為15m，切割厚度根據(jù)割嘴大小、燃?xì)鈮毫Φ炔煌瑸?~50mm，切割速度為100~4 000mm/min，基本滿足公司的生產(chǎn)需求。

2. 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)應(yīng)用

由技術(shù)部門根據(jù)需要編制出切割指令，下發(fā)給車間下料班組，車間切割機(jī)操作人員把指令輸入控制系統(tǒng)。并根據(jù)管子厚度選擇割嘴大小，調(diào)整氣體的工作壓力以得到理想的火焰。

設(shè)備一切正常后，把要切割的管材吊放在切割機(jī)托架上，把被加工的管子用卡盤加緊、定位。然后將割嘴移動(dòng)到切割點(diǎn)準(zhǔn)備切割。

相貫線切割機(jī)切割過(guò)程及切割后的管子分別如圖5、圖6所示。

圖 5

圖 6

3. 結(jié)語(yǔ)

試驗(yàn)管道相貫線切割機(jī)具有切割范圍廣，切割速度快，工作效率高等特點(diǎn)。未來(lái)的發(fā)展在于設(shè)備移動(dòng)的靈活性，增強(qiáng)其拆裝的便捷，以適應(yīng)各種環(huán)境和場(chǎng)地的施工作業(yè)。同時(shí)，熱源更集中的切割方式（如等離子切割、激光切割）將能減少切割變形，提高切割尺寸精度和速度，減少切割后的打磨量，也將是未來(lái)切割方向。