Le forage de trous profonds exige un contrôle précis du liquide de refroidissement

Le liquide de refroidissement est si essentiel au processus de forage de trous profonds que les systèmes de forage de trous profonds de pointe d'aujourd'hui le contrôlent de la même manière qu'ils le feraient pour la broche ou les axes d'une machine. Une gestion minutieuse de la pression, de la filtration, de la température et du débit du liquide de refroidissement est essentielle pour optimiser les processus de forage profond. Cela nécessite une capacité de contrôle programmable et infiniment variable basée sur le débit intégrée dans la machine de forage de trous profonds elle-même. Le résultat est un système avec la capacité de réglage nécessaire pour s'assurer qu'il n'y a jamais plus de pression dans le système de refroidissement que nécessaire pour une évacuation efficace des copeaux et un perçage précis.

Pendant de nombreuses années, le système de distribution de liquide de refroidissement le plus avancé au-delà des types d'inondation était les systèmes de refroidissement à travers la broche/à travers l'outil. Ensuite, l'avènement des systèmes d'arrosage haute pression fonctionnant à plus de 1 000 psi a changé le paysage de la technologie d'arrosage avec un refroidissement d'outil particulièrement efficace ainsi qu'une évacuation efficace des copeaux pour la plupart des opérations d'usinage conventionnelles. Les applications de forage, principalement celles utilisant des forets hélicoïdaux, ont été l'un des principaux moteurs du développement des systèmes d'arrosage haute pression, en particulier les applications de forage de trous profonds où les rapports profondeur/diamètre sont généralement de 10:1 et au-delà.

Cependant, à mesure que les pressions du liquide de refroidissement augmentent, le besoin d'une filtration et d'un contrôle de la température appropriés augmente également. Lorsque l'on considère des systèmes de plus de 1 000 psi, une filtration de 20 à 50 niveaux est nécessaire pour empêcher les pompes de tomber en panne, et dans la plupart des cas, les systèmes de refroidissement à haute pression nécessiteront un refroidisseur pour réguler la température du liquide de refroidissement. Alors que la plupart des ateliers arrêtent avec ces systèmes, même pour les applications de forage exigeantes, la filtration et le liquide de refroidissement ne permettent pas à eux seuls de répondre à l'une des variables les plus importantes dans l'utilisation du liquide de refroidissement haute pression, à savoir le débit.

Les ateliers n'ont souvent aucune idée de la quantité de liquide de refroidissement que leur système fournit ou devrait fournir. Les systèmes de refroidissement typiques, par exemple, fournissent des débits d'environ 10 gpm à environ 40 gpm, selon le système. Cependant, des volumes beaucoup plus importants sont nécessaires pour évacuer les copeaux lors des opérations de forage à mesure que les trous deviennent plus grands en diamètre et/ou plus profonds. Lors de l'utilisation de forets plus gros ou d'outils BTA, par exemple, le débit de liquide de refroidissement requis peut aller de 50 gpm à plus de 75 à 350 gpm pour des diamètres de trou aussi grands que 10 à 12" (25,4 à 30,5 cm). Inversement, les débits pour les petits -le diamètre des trous profonds peut nécessiter seulement 2 gpm, mais avec des niveaux de pression beaucoup plus élevés. Un trou de 0,040" (1,016 mm) de diamètre, par exemple, peut nécessiter une pression de liquide de refroidissement pouvant atteindre 3 000 psi.

Parce qu'il y a un facteur exponentiel impliqué, lorsque le diamètre du trou augmente légèrement, l'enlèvement de surface/métal augmente de manière significative. Considérez la différence entre un trou de 1" (25,4 mm) de diamètre et un trou de 1,5" (38,1 mm) de diamètre, soit une augmentation de 50 % du diamètre. La surface résultante s'élève à 0,79 in3 (12,95 cm3) pour le trou de 1" contre 1,77 in3 (29,01 cm3) pour le trou de 1,5", soit une augmentation de 100 %. Doubler le diamètre du trou de 1 à 2" équivaut à quatre fois plus de surface et quatre fois plus de matière à évacuer hors du trou. En d'autres termes, les ateliers doivent supposer que même une légère augmentation du diamètre du trou justifiera une modification des paramètres du liquide de refroidissement. .

Malgré cela, la plupart des systèmes de refroidissement offrent très peu de flexibilité. Les systèmes de refroidissement par inondation, par exemple, n'ont aucune flexibilité - le liquide de refroidissement est activé ou désactivé. Les systèmes d'arrosage à travers la broche peuvent inclure des réglages de décharge ou des codes M qui fournissent des réglages de basse, moyenne et haute pression, mais ceux-ci sont insuffisants pour les ateliers qui ont besoin d'une distribution de liquide d'arrosage vraiment optimisée.

Entrez dans le contrôle du liquide de refroidissement à variabilité infinie. Cette technologie permet aux ateliers de commencer un trou à peut-être 400 psi, puis à mesure que le forage progresse plus profondément, augmentez-le jusqu'au niveau nécessaire pour maintenir le débit afin d'évacuer efficacement les copeaux. Cependant, il s'agit d'un processus difficile à composer manuellement. Si un débit est trop faible, des copeaux resteront dans le trou et pourraient éventuellement casser le foret. Trop de débit peut créer une pression excessive, qui, à son tour, génère des forces indésirables qui peuvent nuire à la précision du forage.

Pour des performances réussies et constantes, les équipementiers de machines de forage de trous profonds tels que UNISIG intégreront dès le départ des systèmes de refroidissement et des commandes dans la conception réelle d'une machine pour assurer une intégration complète. Cela permet aux commandes de fournir une rétroaction immédiate en cours de processus pour des niveaux extrêmement granulaires de réglage du liquide de refroidissement qui placent exactement la bonne quantité de liquide de refroidissement à la pointe à tout moment.

Le système fonctionne en implémentant une rétroaction de processus dans le système de contrôle, qui effectue des ajustements immédiats du liquide de refroidissement pour éviter la rupture de l'outil. Le retour d'information de la commande guide également les opérateurs dans l'optimisation du débit et de la pression du liquide de refroidissement pour le forage de trous profonds, et une fois ces paramètres déterminés, ils peuvent être utilisés pour répéter le processus encore et encore.

De plus, la pression du liquide de refroidissement et la rétroaction du débit du processus lui-même sont utilisées pour détecter les outils cassés. Par exemple, si la pression du liquide de refroidissement de l'application chute soudainement, cela peut indiquer un outil cassé. Et juste à ce moment, le processus peut être arrêté et l'outil remplacé. Ceci est particulièrement utile lors du forage de trous de très petit diamètre où les charges de forage plus légères rendent même un léger changement de force difficile à détecter. Mais en surveillant le liquide de refroidissement, les opérateurs peuvent déterminer l'état de l'outil et déterminer si les copeaux sont évacués ou non. Et cela peut aider à optimiser davantage des paramètres tels que les avances et les vitesses pour un meilleur contrôle des copeaux dans ces cas.

En plus des systèmes de refroidissement et des commandes, les réservoirs de liquide de refroidissement sont également spécialement conçus pour les machines de forage de trous profonds par des équipementiers comme UNISIG. Alors que les systèmes de refroidissement par inondation et à travers la broche pour les centres d'usinage peuvent avoir des réservoirs de liquide de refroidissement de 20 à 50 gallons, ceux avec des systèmes de forage de trous profonds varieront pour s'adapter à la vitesse et au débit du liquide de refroidissement. Selon la taille de la machine de forage de trous profonds, les capacités du réservoir de liquide de refroidissement peuvent atteindre 3 000 gal et être associées à une unité de filtrage d'une capacité de 350 gal/min.

Les systèmes d'arrosage, à travers la broche et à haute pression rendent possible l'opération occasionnelle de perçage haute performance sur les centres d'usinage conventionnels. Cependant, lorsque des opérations de forage sont effectuées quotidiennement et impliquent des trous beaucoup plus profonds à des rapports de 10, 20 ou même 40:1 et au-delà, une machine de forage de trous profonds dédiée est nécessaire. Et les meilleurs types sont ceux conçus avec le système de refroidissement comme une extension de la machine, tout comme une broche ou un axe fait partie de la machine. Les systèmes de refroidissement et les commandes hautement sophistiqués d'OEM comme UNISIG permettent aux ateliers de percer de manière fiable et précise des milliers de trous chaque jour, et à des rapports profondeur/diamètre supérieurs à 100:1, avec une intervention minimale de l'opérateur, le cas échéant.