Maîtriser le contrôle du fluide de coupe pour le perçage profond de précision

Le fluide de coupe est si critique pour le processus de perçage profond que les systèmes de perçage profond à la pointe de la technologie d'aujourd'hui le contrôlent de la même manière qu'ils le feraient pour une broche ou des axes de machine. Une gestion soignée de la pression du fluide, de la filtration, de la température et du débit est essentielle pour optimiser les processus de perçage profond. Cela nécessite une capacité de contrôle programmable, infiniment variable, basée sur le débit, intégrée dans la machine de perçage profond elle-même. Le résultat est un système avec l'ajustabilité nécessaire pour s'assurer qu'il n'y a jamais plus de pression dans le système de fluide de coupe que ce qui est requis pour une évacuation efficace des copeaux et un perçage précis.

Pendant de nombreuses années, le système de distribution de fluide de coupe le plus avancé au-delà des types par inondation étaient les systèmes de fluide de coupe par broche/par outil. Puis l'avènement de systèmes de fluide de coupe à haute pression fonctionnant autour de 1 000 psi et plus a changé le paysage de la technologie du fluide de coupe avec un refroidissement d'outil particulièrement efficace ainsi qu'une évacuation de copeaux efficace pour la plupart des opérations d'usinage conventionnelles. Les applications de perçage, principalement celles utilisant des forets hélicoïdaux, étaient un moteur principal du développement de systèmes de fluide de coupe à haute pression, en particulier les applications de perçage profond où les rapports profondeur/diamètre sont typiquement de 10:1 et au-delà.

Cependant, à mesure que les pressions de fluide de coupe augmentent, le besoin de filtration appropriée et de contrôle de température augmente également. En considérant les systèmes à 1 000 psi et plus, 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 fluide de coupe à haute pression nécessiteront un refroidisseur pour réguler la température du fluide. Bien que la plupart des ateliers s'arrêtent avec ces systèmes, même pour des applications de perçage exigeantes, la filtration et le fluide de coupe seuls ne parviennent pas à aborder l'une des variables les plus importantes dans l'utilisation de fluide de coupe à haute pression, qui est le débit.

Les ateliers n'ont souvent aucune idée de la quantité de fluide de coupe que leur système fournit ou devrait fournir. Les systèmes de fluide de coupe par inondation typiques, par exemple, fournissent environ 10 à 40 gpm (gallons par minute) de débits, selon le système. Cependant, des volumes beaucoup plus élevés sont nécessaires pour évacuer les copeaux dans les opérations de perçage à mesure que les trous deviennent plus grands en diamètre et/ou plus profonds. Lors de l'utilisation de forets canon plus grands ou d'outillage BTA, par exemple, le débit de fluide de coupe requis peut varier de 50 gpm à plus de 75 à 350 gpm pour des diamètres de trous aussi grands que 10 à 12" (25,4 à 30,5 cm). Inversement, les débits pour les petits trous profonds peuvent ne devoir être que de 2 gpm mais avec des niveaux de pression beaucoup plus élevés. Un trou de 0,040" (1,016 mm) de diamètre, par exemple, pourrait nécessiter une pression de fluide de coupe aussi élevée que 3 000 psi.

Parce qu'il y a un facteur exponentiel impliqué, lorsque le diamètre du trou augmente légèrement, la surface/l'enlèvement de matière augmente significativement. Considérez la différence entre un trou de 1" (25,4 mm) de diamètre et un trou de 1,5" (38,1 mm) de diamètre – une augmentation de 50 % du diamètre. La surface résultante s'élève à 0,79 in³ (12,95 cm³) pour le trou de 1" versus 1,77 in³ (29,01 cm³) pour le trou de 1,5", 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 devraient supposer qu'une légère augmentation du diamètre du trou justifiera un changement des paramètres de fluide de coupe.

Malgré cela, la plupart des systèmes de fluide de coupe offrent très peu de flexibilité. Les systèmes de fluide de coupe par inondation, par exemple, n'ont aucune flexibilité – le fluide est soit allumé, soit éteint. Les systèmes de fluide de coupe par broche peuvent inclure des réglages de décharge ou des codes M qui fournissent des réglages de pression faible, moyen et élevé, mais ceux-ci sont insuffisants pour les ateliers qui ont besoin d'une distribution de fluide de coupe véritablement optimisée.

Entrez le contrôle de fluide de coupe à variabilité infinie. Cette technologie permet aux ateliers de commencer un trou à peut-être 400 psi, puis à mesure que le foret progresse plus profondément, d'augmenter ce niveau à ce qui est nécessaire pour maintenir le débit pour évacuer efficacement les copeaux. Cependant, c'est un processus difficile à régler manuellement. Si un débit est trop bas, les 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 entraver la précision du perçage.

Pour une performance réussie et cohérente, les fabricants de machines de perçage profond OEM tels qu'UNISIG concevront les systèmes et contrôles de fluide de coupe dans la conception réelle d'une machine dès le début pour assurer une intégration complète. Cela permet aux contrôles de fournir une rétroaction en processus immédiate pour des niveaux d'ajustabilité de fluide de coupe extrêmement granulaires qui mettent exactement la bonne quantité de fluide de coupe au bord de coupe à tout moment.

Le système fonctionne en mettant en œuvre la rétroaction de processus dans le système de contrôle, qui fait des ajustements immédiats du fluide de coupe pour prévenir la casse d'outil. La rétroaction du contrôle guide également les opérateurs dans l'optimisation du débit et de la pression du fluide de coupe de perçage profond, et une fois ces paramètres déterminés, ils peuvent être utilisés pour répéter le processus encore et encore.

De plus, la rétroaction de pression et de débit du fluide de coupe provenant du processus lui-même est utilisée pour détecter les outils cassés. Par exemple, si la pression de fluide de coupe 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. C'est particulièrement utile lors du perçage de trous de très petit diamètre où les charges de foret plus légères rendent même un léger changement de force difficile à détecter. Mais en surveillant le fluide de coupe, les opérateurs peuvent déterminer la santé de l'outil et si les copeaux sont évacués. Et cela peut aider à optimiser davantage des paramètres tels que les avances et vitesses pour un meilleur contrôle des copeaux dans ces cas.

En plus des systèmes et contrôles de fluide de coupe, les réservoirs de fluide de coupe sont également spécifiquement conçus pour les machines de perçage profond par des OEM comme UNISIG. Alors que les systèmes de fluide de coupe par inondation et par broche pour centres d'usinage pourraient avoir des réservoirs de 20 à 50 gallons, ceux avec des systèmes de perçage profond varieront pour accommoder la vitesse et le débit du fluide de coupe. Selon la taille de la machine de perçage profond, les capacités des réservoirs de fluide de coupe peuvent aller jusqu'à 3 000 gallons et être associées à une unité de filtration de capacité 350 gpm.

Les systèmes de fluide de coupe par inondation, par broche et à haute pression rendent possibles les opérations occasionnelles de perçage haute performance sur les centres d'usinage conventionnels. Cependant, lorsque les opérations de perçage sont effectuées tous les jours et impliquent des trous beaucoup plus profonds à des ratios de 10, 20 ou même 40:1 et au-delà, une machine de perçage profond dédiée est nécessaire. Et les meilleurs types sont ceux conçus avec le système de fluide de coupe comme une extension de la machine, un peu comme une broche ou un axe fait partie de la machine. Les systèmes et contrôles de fluide de coupe hautement conçus par des OEM comme UNISIG permettent aux ateliers de percer de manière fiable et précise des milliers de trous quotidiennement – et à des ratios profondeur/diamètre supérieurs à 100:1 – avec une intervention minimale de l'opérateur, voire aucune.