Dominando Controle de Refrigerante para Furação Profunda de Precisão

Refrigerante é tão crítico para o processo de furação profunda que os atuais sistemas de furação profunda de última geração o controlam da mesma forma que controlariam o fuso ou eixos de uma máquina. Gerenciamento cuidadoso de pressão, filtração, temperatura e taxa de fluxo do refrigerante é chave para otimizar processos de furação profunda. Isso requer capacidade de controle baseada em fluxo, infinitamente variável e programável, integrada na própria máquina de furação profunda. O resultado é um sistema com a ajustabilidade necessária para garantir que nunca há mais pressão no sistema de refrigerante do que a requerida para evacuação eficaz de cavacos e furação precisa.

Por muitos anos, o sistema de entrega de refrigerante mais avançado além dos tipos de inundação foram sistemas de refrigerante através do fuso/através da ferramenta. Então o advento de sistemas de refrigerante de alta pressão operando em torno de 1.000-plus psi mudou a paisagem da tecnologia de refrigerante com resfriamento de ferramenta especialmente eficaz, bem como evacuação eficiente de cavacos para a maioria das operações de usinagem convencionais. Aplicações de furação, principalmente aquelas usando brocas helicoidais, foram um motor principal do desenvolvimento de sistemas de refrigerante de alta pressão, em particular aplicações de furação profunda onde razões profundidade-diâmetro são tipicamente 10:1 e além.

No entanto, à medida que pressões de refrigerante aumentam, também aumenta a necessidade de filtração adequada e controle de temperatura. Ao considerar sistemas de 1.000-plus psi, filtração de 20 a 50 níveis é necessária para manter bombas de falhar, e na maioria das instâncias, sistemas de refrigerante de alta pressão requerem um chiller para regular temperatura do refrigerante. Embora a maioria das oficinas pare com estes sistemas, mesmo para aplicações de furação exigentes, filtração e refrigerante sozinhos falham em abordar uma das variáveis mais importantes no uso de refrigerante de alta pressão, que é taxa de fluxo.

Oficinas frequentemente não têm ideia de quanto refrigerante seu sistema entrega ou deveria entregar. Sistemas típicos de refrigerante de inundação, por exemplo, fornecem cerca de 10-gpm a cerca de 40-gpm taxas de fluxo, dependendo do sistema. No entanto, volumes muito maiores são necessários para evacuar cavacos em operações de furação à medida que furos se tornam maiores em diâmetro e/ou mais profundos. Ao usar gundrills maiores ou ferramentas BTA, por exemplo, o fluxo de refrigerante requerido pode variar de 50 gpm a acima de 75 a 350 gpm para diâmetros de furo tão grandes quanto 10 a 12" (25,4 a 30,5 cm). Inversamente, taxas de fluxo para furos profundos de pequeno diâmetro podem precisar ser apenas 2 gpm mas com níveis de pressão muito mais altos. Um furo de 0,040" (1,016 mm) de diâmetro, por exemplo, pode requerer pressão de refrigerante tão alta quanto 3.000 psi.

Como há um fator exponencial envolvido, quando o diâmetro do furo aumenta ligeiramente, área/remoção de metal aumenta significativamente. Considere a diferença entre um furo de 1" (25,4 mm) de diâmetro e um de 1,5" (38,1 mm) – um aumento de 50% no diâmetro. A área resultante equivale a 0,79 in³ (12,95 cm³) para o furo de 1" versus 1,77 in³ (29,01 cm³) para o furo de 1,5", um aumento de 100%. Dobrar o diâmetro do furo de 1 para 2" equivale a quatro vezes mais área, e quatro vezes mais material para evacuar do furo. Em outras palavras, oficinas devem assumir que até mesmo um leve aumento no diâmetro do furo justificará uma mudança nos parâmetros de refrigerante.

Apesar disso, a maioria dos sistemas de refrigerante oferece muito pouca flexibilidade. Sistemas de refrigerante de inundação, por exemplo, não têm flexibilidade nenhuma – o refrigerante está ligado ou desligado. Sistemas de refrigerante através do fuso podem incluir configurações de alívio ou códigos M que fornecem configurações de baixa, média e alta pressão, mas estes são insuficientes para oficinas que precisam de entrega de refrigerante verdadeiramente otimizada.

Controle de Refrigerante com Variabilidade Infinita

Entre o controle de refrigerante com variabilidade infinita. Esta tecnologia permite oficinas iniciar um furo em talvez 400 psi, então à medida que a broca progride mais fundo, aumentar para qualquer nível necessário para manter taxa de fluxo para evacuar cavacos efetivamente. No entanto, este é um processo difícil de ajustar manualmente. Se uma taxa de fluxo é muito baixa, cavacos permanecerão no furo e poderão eventualmente quebrar a broca. Muito fluxo pode criar pressão excessiva, que, por sua vez, gera forças indesejadas que podem prejudicar a precisão da furação.

Para performance bem-sucedida e consistente, OEMs de máquinas de furação profunda como UNISIG irão projetar sistemas e controles de refrigerante no design real de uma máquina desde o início para garantir integração completa. Isso permite controles fornecerem feedback em processo imediato para níveis extremamente granulares de ajustabilidade de refrigerante que colocam exatamente a quantidade certa de refrigerante na aresta de corte o tempo todo.

O sistema funciona implementando feedback de processo no sistema de controle, que faz ajustes imediatos de refrigerante para prevenir quebra de ferramenta. O feedback do controle também orienta operadores na otimização de fluxo e pressão de refrigerante de furação profunda, e uma vez que estes parâmetros são determinados, eles podem ser usados para repetir o processo repetidamente.

Adicionalmente, feedback de pressão e fluxo de refrigerante do próprio processo é usado para detectar ferramentas quebradas. Por exemplo, se a pressão de refrigerante da aplicação cai repentinamente, isso pode indicar uma ferramenta quebrada. E bem naquele momento, o processo pode ser parado e a ferramenta substituída. Isso é especialmente útil ao furar furos de diâmetro extremamente pequeno onde cargas de broca mais leves tornam até uma leve mudança de força difícil de detectar. Mas monitorando refrigerante, operadores podem determinar a saúde da ferramenta e se cavacos estão sendo evacuados. E pode ajudar a otimizar ainda mais parâmetros como avanços e velocidades para melhor controle de cavacos naquelas instâncias.

Além de sistemas e controles de refrigerante, reservatórios de refrigerante também são especificamente projetados para máquinas de furação profunda por OEMs como UNISIG. Enquanto sistemas de refrigerante de inundação e através do fuso para centros de usinagem podem ter reservatórios de 20 a 50 gal, aqueles com sistemas de furação profunda variarão para acomodar a velocidade e fluxo do refrigerante. Dependendo do tamanho da máquina de furação profunda, capacidades de reservatório de refrigerante podem chegar a 3.000 gal e ser pareadas com uma unidade de filtração de capacidade 350-gpm.

Sistemas de refrigerante de inundação, através do fuso e alta pressão tornam a operação ocasional de furação de alto desempenho possível em centros de usinagem convencionais. No entanto, quando operações de furação são realizadas todos os dias e envolvem furos muito mais profundos em razões 10, 20 ou mesmo 40:1 e além, uma máquina de furação profunda dedicada é necessária. E os melhores tipos são aqueles projetados com o sistema de refrigerante como extensão da máquina, muito como um fuso ou eixo é parte da máquina. Sistemas e controles de refrigerante altamente engenheirados de OEMs como UNISIG permitem oficinas furar milhares de furos confiavelmente e precisamente em base diária – e em razões profundidade-diâmetro acima de 100:1 – com intervenção mínima do operador, se houver.