Обзор орбитальных труборезов ORBITEC, AXXAIR и DCSENG

«Сравнительный анализ орбитальных труборезных машин разных производителей»

Для любой автоматической сварки, в том числе неповоротных кольцевых стыков трубных соединений, необходима тщательная подготовка свариваемых кромок, которые должны соответствовать следующим требованиям:

• Труба (заготовка) должна быть отрезана строго перпендикулярно оси вращения трубы.
• Рез должен быть ровным (схождение начала и конца реза в одну точку).
• Рез должен быть чистым (отсутствие шероховатости на торце трубы).
• Внутренняя и внешняя кромки не должны иметь заусенцев и града.

Зачастую выполнить эти требования можно только с помощью токарной обработки, что применимо только в мелкосерийном производстве коротких прямолинейных трубных соединений. Для решения этой задачи разные международные компании давно разработали и выпускают специальные труборезные машины (станки) - труборезы орбитального типа. Основной принцип работы этих машин заключается в обороте вращающейся дисковой фрезы вокруг трубы. В этом случае резка и торцовка происходит в одно действие.

    Старая Немецкая компания ORBITEC, основанная в 1984 году, одна из первых вышла на международный рынок орбитальных технологий сварки и резки. Изначально компания специализировалась на работе с тонкими трубами для нужд пищевой, фармацевтической и авиакосмической и полупроводниковой отрасли, где от подготовки перед сваркой требуется безупречное качество. Компания ORBITEC стремится предоставлять высококачественные и то же время простое в использовании оборудование. В настоящий момент оборудование компании ORBITEC используется по всему миру, чему свидетельствуют многочисленные отзывы.   

     В 1997 году на рынок орбитальных технологий вышла Французская компания AXXAIR. Выпуская большое количество всевозможного оборудования и приспособлений для орбитальной резки и сварки, компания смогла поравняться с другими производителями на мировом рынке во всех сферах промышленности.

• S-100 LT - Южно-Корейской компания DCSENG;
• ORS-115 s  - Немецкой компании ORBITEC;
• CC121 - Французской компании AXXAIR.

Методика оценки орбитальных труборезов по основным критериям и в пятибалльной шкале¹, а за их особые качественные характеристики начисляются дополнительные баллы. В Таблице № 1.2 приведены суммарные балльные оценки по всем разделам статьи. Балльные оценки составляющих элементов труборезных машин и их общие свойства приведены в соответствующих разделах.

Пятибалльная шкала¹ – где, 1 балл - неприменимо, 3 балла - допустимо, 5 баллов - лучшая реализация.

Для общего представления о возможностях и применения труборезов в различных отраслях промышленности, следует поделить их на две категории. К первой категории относятся производства теплоэнергетической, нефтегазовой, атомной и других тяжелых отраслей. Их сфера деятельности требует точной и чистой резки, снятия равномерной фаски на трубах средних толщин и толстостенных, а в редких случаях и тонкостенных труб. Ко второй категории относятся производства пищевой, фармацевтической, авиакосмической и полупроводниковой отрасли. Специфика их сферы деятельности требует качества, точности и аккуратности при резке тонкостенных труб и труб малых диаметров, а в редких случаях труб средней толщины. 

Система фиксации

Система фиксации и центровки труб равномерно зажимает трубу в центре трубореза, что гарантирует равномерную глубину врезки по всей протяженности реза. Надежная система фиксации не допускает поворота трубы во время врезки.

В Таблице №2 сравниваются системы фиксации труборезных машин.

Селектор диафрагмы²  - работает за счет перемещения роликов по изогнутым овальным пазам, направленным к центру. Для общего представления на рис. 2.3 изображен селектор диафрагмы AXXAIR CC171.

Сравнение механизмов планшайбы

Планшайба - плоская пластина, свободно вращающаяся вокруг своей оси в корпусе трубореза. Плоскость вращения планшайбы строго перпендикулярна системе фиксации трубной заготовки. Надежность соединения планшайбы и корпуса труборезной машины влияет на качество реза и общий срок службы труборезной машины. Толщина планшайбы на втулке корпуса трубореза является контактной площадкой, которая обеспечивает ровный рез. Ниже описано устройство планшайбы, ее особенности и методика ее вращения.

• Планшайба DCSENG S-100 LT изображена на рисунке 1.1 позиция 1. Толщина планшайбы равна 14 мм, что обеспечивает ровный рез. В то время как фреза работает против часовой стрелки, планшайба вращается по часовой стрелке. Вращение происходит вручную за рукоятку колеса вращения (рис. 1.1. поз. 3). Такая концепция особенно удобна для равномерной резки толстостенных труб больших диаметров. На корпусе труборезной машины имеется фиксирующий стопор (рис. 1.1. поз. 4), препятствующий движению планшайбы во время настройки и во время обслуживания привода. Обратный ход вращения планшайбы (против часовой стрелки) заблокирован. Так же на корпусе планшайбы имеется ниппель (рис. 1.1. поз. 5) для шприцовки маслом.
• Планшайба ORBITEC ORS-115 изображена на рисунке 1.2 позиция 1. Толщина планшайбы равна 24мм. В то время как фреза работает против часовой стрелки, планшайба вращается по часовой стрелке. Вращение производится вручную за привод, который используется как рычаг, что значительно упрощает конструкцию трубореза. Такая концепция отлично подходит для резки тонкостенных труб и труб средних толщин. В механизме вращения планшайбы имеется нулевая точка положение планшайбы, расположенная на 7 часов, в которой блокируется обратный ход вращения планшайбы. Такое решение повышает эргономику технологии реза. Также на корпусе трубореза имеется ниппель (рис. 1.2. поз. 3) для шприцовки маслом.
• Планшайба AXXAIR CC121 изображена на рисунке 1.3 позиция 1. Толщина планшайбы равна 6 мм, что обеспечивает достаточно жесткость конструкции. В то время как фреза работает по часовой стрелке, планшайба вращается против часовой стрелки. На корпусе труборезной машины имеется фиксирующий стопор (рис. 1.3. поз. 4), препятствующий вращению планшайбы в обратную сторону (по часовой стрелке). Кроме того, на корпусе планшайбы имеется ниппель (рис. 1.3. поз. 5) для шприцовки маслом. В базовой комплектации вращение происходит вручную за рукоятку колеса вращения (рис. 1.3. поз. 3). Такая концепция особенно удобна для равномерной резки толстостенных труб больших диаметров.

В Таблице №3 сравниваются устройство и особенности планшайбы, оцениваемые по пятибалльной шкале, и дается средняя оценка.

Сравнение механических узлов подвижной скобы привода

Механизм крепления привода на подвижную скобу.

Привод устанавливается на подвижную скобу фрезой в специальный проем. Если во время работы возникает необходимость смены или чистки фрезы метод крепления сказывается на длительности подготовительных операций.

• На подвижной скобе DCSENG S-100 LT привод установлен на подвижную петлю (рис. 4.2 а), и при открытии замка привод откидывается в сторону (рис.4.2 б). Такое решение позволяет оперативно заменить фрезу или произвести тщательную отчистку от металлической стружки. Также на скобе установлена щетка (рис.4.2 б, в) для очистки фрезы от металлической стружки во время реза, что увеличивает срок службы фрезы и позволяет не прерывать работу на чистку зубьев.
• На подвижной скобе ORBITEC ORS-115 привод устанавливается в универсальный проем и фиксируется через овальный паз двумя винтами. Такое конструктивное решение позволяет оперативно снять привод для замены или чистки фрезы.
• В подвижной скобе AXXAIR CC121 расположен универсальный проем для установки различных приводов. Фиксация осуществляется двумя подпружиненными планками, что позволяет достаточно быстро снять привод для замены или чистки фрезы, а также для отдельного фаскосъемного привода (рис. 5 г).

Механизм фиксации подвижной скобы

После настройки глубины врезки подвижная скоба фиксируется на планшайбе. Ниже приведены способы фиксации подвижной скобы сравниваемых труборезов.

• В труборезной машине DCSENG S-100 LT подвижная скоба поджимается саморегулируемой колодкой (рис. 4.3), она прижимает подвижную скобу с одинаковым по всей площади контакта. А при расцеплении врезной рукоятки, колодка освобождает подвижную скобу, позволяя быстро перенастроить труборез под трубу другого типоразмера.
• В труборезной машине ORBITEC ORS-115 подвижная скоба поджимается кулачком при помощи винта (рис.1.2 поз.4). Недостаточно плотно затянутый винт может сбить настройку глубины при врезке в толстостенную трубу, что негативно скажется на качестве реза.
• В труборезной машине AXXAIR CC121 подвижная скоба поджимается пластиной при помощи винта (рис.1.3 поз.7). Недостаточно плотно затянутый винт может сбить настройку глубины при врезке в толстостенную трубу, что негативно скажется на качестве реза.

Механизм точного определения места реза

Часто при резке трубных заготовок необходимо произвести рез в размер или по отметке. Для удобства и точности некоторые сравниваемые труборезы оснащены механизмом определения места реза.

• На подвижной скобе труборезной машины DCSENG S-100 LT установлен многофункциональный винтовой упор (рис.4.4), его можно использовать как указатель места реза. Для фрез различных толщин положение винтового упора можно отрегулировать относительно внешней или внутренней плоскости указателя. Также он служит в качестве ограничителя для позиционирования трубы вовремя снятия фаски.
• На подвижной скобе труборезной машины ORBITEC ORS-115 установлена серповидная выкидная пластина (рис. 4.1в поз.1), которая позволяет точно определить место реза фрезой толщиной 2 мм.
• Труборезная машина AXXAIR CC121 не имеет специального механизма точного определения положения реза. Разметка конкретных размеров осуществляется от края фрезы стандартными средствами измерения.

В Таблице №4 сравниваются основополагающие принципы и возможности подвижной скобы, оцениваются по пятибалльной шкале.

Сравнение механизмов снятия фаски

Для сварки толстостенных труб и труб из жаропрочных сплавов возникает необходимость после резки снимать фаски на свариваемых кромках. Некоторые сравниваемые труборезы позволяют снять фаску той или иной формы. 

• Снятия фаски на труборезе DCSENG S-100 LT производится за счет установки специальной фрезы «S-BB90» (рис. 5 а, б) вместо отрезного диска. Произвести замену фрезы можно достаточно оперативно не снимая привод, для этого его достаточно открутить один болт и повернуть привод в сторону (рис. 5 в). Расстояние от базы установки фрезы до кулачков составляет 24.5 мм, что позволяет устанавливать фрезы различных конфигураций в зависимости от требуемой фаски. По статистике при снятии фаски на трубе диаметром 89 мм с толщиной стенки 3 мм фаскосъемной фрезы «S-BB90 (30^o)» хватает на 2000 операций.
• В виду своей ориентированности на производства, не использующие трубы больших толщин, труборез ORBITEC ORS-115 не имеет возможности снимать фаску.
• Для снятия фаски на труборезе AXXAIR CC121 на подвижную скобу вместо стандартного привода «FS» устанавливается комплект специального привода «GA» (рис. 5 г). В зависимости от конфигурации требуемой фаски на привод устанавливается головка с семенными резцами и опорным роликом. Также в комплект, помимо привода «GA» и головки «TV - 300», входят пружинный фиксатор рукоятки вреза и пластиковый щиток. По статистике при снятии фаски на трубе диаметром 89 мм с толщиной стенки 3 мм, фаскосъемных резцов на головки «TV - 300» хватает на 6000 операций с учетом их перестановки.

В Таблице №5 сравниваются механизмы снятия фаски при помощи сравниваемых труборезов, оцениваются по пятибалльной шкале. За качественные особенности начисляются дополнительные баллы.

* - представленные табличные данные  характерны для снятия фаски на трубах диаметром 89 мм с толщиной стенки 3 мм и могут отличаться при другой номенклатуре труб.

В сравниваемых моделях труборезов можно выделить общие элементы режущих приводов, такие как мотор, редукторы, двусторонний вал редуктора, регулятор скорости вращения фрезы, стартовая кнопка и электропроводная муфта, препятствующая скручиванию сетевого кабеля.

Для сравниваемых труборезов, производители используют различные типы двигателей и редукторов.

• В приводе труборезной машины DCSENG S-100 LT применяется специальный высоко моментный бесщеточный двигатель. Такие двигатели работают тише и, также, меньше греются во время работы. Несмотря на меньшую мощность двигатель имеет более высокий крутящий момент, что ставит его на уровень более мощных коллекторных двигателей и позволяет производить резку толстостенных труб, не испытывая при этом перегрузки. Принцип работы бесщеточного двигателя допускает применять его во взрывоопасных помещениях с летучими химическими веществами, горючими газами и топливом.
• В приводе труборезной машины ORBITEC ORS-115 применяется стандартный коллекторный двигатель METABO SBE 1100 мощностью 1100 Вт. Заявленной мощности двигателю вполне достаточно для резки труб средних толщин, при этом двигатель не испытывает перегрузки.
• В приводе труборезной машины AXXAIR CC121 применяется специальный двигатель FS29 коллекторного типа мощностью 1200 Вт. Только в сочетании с многоступенчатым редуктором двигатель справляется с резкой толстостенных труб, не испытывая значительной нагрузки.

Вращение двигателя передается на вал фрезы через систему редукторов.

• В приводе труборезной машины DCSENG S-100 LT применяется корпусный трехступенчатый понижающий планетарный редуктор, вращение с которого передается на конический угловой редуктор вала фрезы. В итоге система редукторов позволяет работать приводу не только на низких оборотах 50 об./мин вращения фрезы, но и на высоких 1500 об./мин., делая его универсальным.
• В приводе METABO SBE 1100 труборезной машины ORBITEC ORS-115 применяется интегрированный в привод двухступенчатый понижающий необслуживаемый редуктор, вращение с которого передается на конический редуктор вала фрезы.
• В приводе FS29 труборезной машины AXXAIR CC121 применяется корпусной четырехступенчатый понижающий планетарный редуктор, вращение с которого передается на конический редуктор вала фрезы. В итоге система редукторов позволяет работать приводу только на средних оборотах фрезы. (95 - 280 об./мин.), в связи с чем, для резки толстостенных труб необходимо применять привод FS25.

Двусторонний вал фрезы позволяет производить рез не только возле системы фиксации, но и с дугой стороны для обрезки колен, отводов, тройников, фитингов и других конструктивные элементов необходимой длины.

• В корпусе конического редуктора привода труборезной машины DCSENG S-100 LT применен двухсторонний вал фрезы, что позволяет производить рез возле места изгиба трубы. Кроме того, в корпусе редуктора имеется система очистки и откидной кожух.
• В корпусе конического редуктора привода METABO SBE 1100 труборезной машины ORBITEC ORS-115 применен двухсторонний вал фрезы, что позволяет производить рез возле места изгиба трубы.
• В корпусе конического редуктора привода FS29 труборезной машины AXXAIR CC121 применен двухсторонний вал фрезы, что позволяет производить рез возле места изгиба трубы.

В Таблице №6 сравниваются характеристики и возможности приводов сравниваемых труборезов, оцениваются по пятибалльной шкале. За качественные особенности начисляются дополнительные баллы.

Общие свойства

При выборе орбитальной труборезной машины стоит учесть различные факторы помимо стоимости. Такие как, технические возможности, ресурс работы, удобство обращения, длительность подготовительных операций, загруженность труборезного участка, ориентированность производства.

Все сравниваемые труборезные машины могут монтироваться к рабочему месту и использоваться стационарно в рамках одного цеха. На выезде в монтажных условиях и на улице труборезные машины комплектуются мобильными треногими столиками, а при необходимости резки длинных труб регулируемыми трубными подпорками. Для использования в общезаводских условиях труборезная машина DCSENG S-100LT комплектуется мобильным верстаком (рис. 7), оснащенным дополнительными подпорками. Это позволяет оперативно перекатывать труборезный участок в ходе работы по всей территории завода.

В Таблице №7 представлены общие свойства сравниваемых труборезов и оцениваются по пятибалльной шкале.

Заключение

Труборезная машина DCSENG S-100 LT подходит для производств с любой загруженностью, всех отраслей промышленности с широким спектром задач. Таких как: резка тонкостенных и толстостенных труб, снятия фаски. Ряд конструктивных решений в труборезной машине DCSENG S-100LT сокращает до минимума необходимость и длительность подготовительных операций. Что в сумме с высокой жесткостью и ресурсом позволяет работать непрерывно при высокой загрузке производства.

Труборезная машина ORBITEC ORS-115 конструктивно специализирована под тонкостенные трубы малых диаметров, трубы средних толщин и диаметров, для предприятий со средней загруженностью производства. Конструкция зажимных губок препятствует деформации тонких труб, а короткий вылет трубы от системы фиксации до фрезы препятствует сгибанию трубы во время врезки. Больше всего эта труборезная машина подойдет для пищевых, химических, фармацевтических, полупроводниковых и авиа-космических предприятий, где не используются толстостенные трубы и требуется высокое качество. Простая и эргономичная конструкция допускает к использованию персонал с низкой квалификацией в области резки. Например, при периодическом использовании, резку можно доверить разнорабочему, предварительно ознакомив его с общими принципами работы.

Труборезная машина AXXAIR CC121 подойдет для производства средней загруженности, так как подготовительные операции замедляют производственный процесс. Даже при резке одного типоразмера труб фреза нуждается в смазке и периодической очистке от налипающей металлической стружки. Подходит для производств во многих отраслях промышленности с широким спектром задач, таких как, резка тонкостенных и толстостенных труб, снятия фаски. Эти задачи решаются зачёт установки различных приводов и различных режущих инструментов.

Начальник технического отдела ООО «Орбитал-РС»:  Стекольщиков Сергей Александрович