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基于MasterCAM的大型锻件标识加工

2017/12/22    来源:互联网    作者:王建伟  孙丽丽  徐艳新      
关键字:防喷器  数控  永久标识  质量控制  
针对防喷器产品的质量追溯及永久标识加工的问题,采用数控机床加工永久标识的工艺方法,结合自动编程软件编程方法,在防喷器表面形成永久的文字痕迹。此种工艺方法加工永久标识清晰、可操作性强、生产效率高,已经应用于大多数锻件防喷器。

    防喷器作为一种井控设备,在钻井过程中起到了减少钻井事故、降低财产损失、避免人员伤亡的重要作用。随着石油钻井技术的发展,防喷器的使用也越来越普遍,并且作为一种必选装备来满足安全生产的需要,因此对防喷器的质量有严格要求。尤其是制造时,防喷器的零部件可追溯性是质量控制的核心内容,如防喷器壳体、侧门,甚至橡胶件、外购件等,都可通过永久标识来追溯其制造过程中的重要内容。

    防喷器的壳体属于耐高压大型零部件,一般通过铸造和锻造来制造毛坯,为了实现壳体的可追溯性,通过在铸件表面铸造出厂标,型号,零件号来保证,这些标记容易被用户识别,而且与制造厂质量跟踪单保持一一对应,是永久的质量保证;而在锻件表面,由于锻件形不能过于复杂,一般没有铸件壳体那样的永久的凹凸文字标识,都是通过油漆或者字头敲的文字来识别,而在装配涂装后,一般不太容易去观察,往往在用户不熟悉的情况下,不能快速了解防喷器的各项参数,甚至生产厂家和防喷器型号都无法辨认,而信息铭牌往往容易脱落,造成信息跟踪困难。

    为实现防喷器锻件表面的永久标识,现在使用的方法有电腐蚀、焊接精铸标识、利用便携针式打号机打字等方式。这些方法都有一定的局限性,如电腐蚀在大平面上可以较好的实现,但是圆形表面较困难,会造成腐蚀深部不均;铆接精铸标识在制作厂标等字体较大的标识有较好的效果,但是在字体较小时和批量生产时会降低效率,而且有的甚至采用堆焊方法,这会造成壳体表面产生细微裂纹,这是行业标准所不允许的;便携式打号机的加工深度有限,和字头打号的区别不大,喷涂后不容易观察。

    以上这些方法都不能完全满足锻件永久标识的需要,效果和可操作性也有待提高。如何能既满足需要又能够有较高的效果和可操作性,就需要一种新的方式来解决。数控加工方式可实现复杂形状的加工,减少准备时间,而其操作比较灵活,无需准备任何的专用工装、夹具,一般操作人员就可完成。因此通过数控加工方式实现永久标识的加工,可以较好的满足需要。

1 基本原理

    通过数控加工方式在壳体上加工出深度0.5~1 mm 的文字或者线条,完成厂标,防喷器型号,零件号,以及防喷器组装后的整机信息,以及其他辅助性标志。通过数控自动编程软件实现复杂形状的编程,在数控机床上通过多轴联动实现加工。在一些环形防喷器的壳体上同样需要标记这些信息,但需要通过三轴联动来实现与壳体外形的拟合。

2 标识内容

    厂标“HBRS”Logo 的样式;产品的生产信息标识,包括生产日期,API 标志等;防喷器型号,如“13 5/8-10000”;其他辅助标记如“OPEN”、“CLOSE”、“TOP”等等。

3 编程方法

    采用自动编程软件MasterCAM 编程,根据预定字高、字距在软件中建立模型,将工件原点规定在文字的左下角,设定安全高度、加工平面、加工深度,选定刀具后,可不考虑刀具补偿,采用刀尖绝对坐标,通过机床G54 补偿刀具长度。选定文字后自动生成程序,可通过仿真观察加工效果,生成程序后,通过后处理程序调整代码适应西门子840D 系统的要求,最后通过Cimco Edit 软件进行检查和模拟,再次调整代码,包括每次下刀的G00 快速进给调整改为G01 的插补进给,以方便操作者通过操作面板上进给倍率旋钮调整走刀速度,防止出现刀具破坏。

    软件自动编程的效率很高,所有的轨迹计算完全由计算机自动生成,编程时仅需要做一些参数设定和程序后处理。

    永久标识的加工有两种,一种是在平面上加工的,适用于闸板防喷器壳体,另一种是在圆柱表面完成的,适用于环形防喷器和分流器等。两者在软件编程时都使用外形铣削,区别在于在圆柱表面上的永久标识需要预先将文字投影至相应的圆柱面上,形成拟合圆柱面的文字线条,然后再进行外形铣削编程,而且加工原点位于弧顶而不是左下角,这是为了方便操作人员找正做出的特殊处理。

    以环形防喷器厂标“HBRS”为例,环形防喷器圆柱面上加工厂标,编程步骤为

    (1)利用MasterCAM 软件,用投影方法绘制三维线条,如图1。

    1

    图1 绘制三维线条

    (2)生成加工路径以及加工路径实体仿真结果查看,如图2。

    (3)自定义后处理程序的选定,并进行NC 程序的生成,如图3。

    (4)手动修改程序代码,更改快速进给和下刀语句,如图4。

    (5)Cimco Edit 软件程序仿真,检查程序,如图5。

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    图2 生成加工路径及实体仿真

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4 模块化编程

    通过简单的软件自动编程可以实现如厂标、型号、OPEN、CLOSE、TOP 等等简单固定不变的标识,但是在质量跟踪信息中,每一台防喷器的生产过程中都有一个特定的信息,如生产日期,产品序列号等等。如果每次都编程,会使工作量大大增加,也会使编程错误几率增高,影响整个工艺的可操作性。

责任编辑:张纯子
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