Dominando el control de refrigerante para taladrado profundo de precisión

El refrigerante es tan crítico para el proceso de taladrado profundo que los sistemas de taladrado profundo de última generación lo controlan de la misma manera que controlarían el husillo o los ejes de una máquina. La gestión cuidadosa de presión de refrigerante, filtración, temperatura y caudal es clave para optimizar procesos de taladrado profundo. Esto requiere capacidad de control programable, infinitamente variable, basada en flujo, integrada en la propia máquina de taladrado profundo. El resultado es un sistema con la ajustabilidad necesaria para asegurar que nunca hay más presión en el sistema de refrigerante de la requerida para evacuación efectiva de virutas y taladrado preciso.

Evolución de sistemas de refrigerante

Durante muchos años, el sistema de suministro de refrigerante más avanzado más allá de los tipos de inundación fueron los sistemas de refrigerante a través del husillo/a través de la herramienta. Luego, el advenimiento de sistemas de refrigerante de alta presión operando alrededor de 1.000+ psi cambió el panorama de la tecnología de refrigerante con enfriamiento de herramienta especialmente efectivo y evacuación eficiente de virutas para la mayoría de operaciones de mecanizado convencionales. Las aplicaciones de taladrado, principalmente las que usan brocas helicoidales, fueron un impulsor principal del desarrollo de sistemas de refrigerante de alta presión, en particular aplicaciones de taladrado profundo donde las relaciones profundidad-diámetro son típicamente 10:1 y más.

Presión alta exige filtración y control de temperatura

Sin embargo, a medida que aumentan las presiones de refrigerante, también lo hace la necesidad de filtración y control de temperatura adecuados. Al considerar sistemas de 1.000+ psi, se necesita filtración de 20 a 50 niveles para evitar fallas de bombas, y en la mayoría de instancias, los sistemas de refrigerante de alta presión requerirán un enfriador para regular la temperatura del refrigerante. Aunque la mayoría de talleres se detienen con estos sistemas, incluso para aplicaciones de taladrado demandantes, la filtración y el refrigerante solos no abordan una de las variables más importantes en el uso de refrigerante de alta presión, que es el caudal.

Los talleres a menudo no tienen idea de cuánto refrigerante entrega su sistema o debería entregar. Los sistemas típicos de refrigerante de inundación, por ejemplo, proporcionan alrededor de 10-gpm a 40-gpm de caudales, dependiendo del sistema. Sin embargo, se necesitan volúmenes mucho más altos para evacuar virutas en operaciones de taladrado a medida que los agujeros se vuelven más grandes en diámetro y/o más profundos. Al usar gundrills más grandes o herramientas BTA, por ejemplo, el caudal de refrigerante requerido puede variar de 50 gpm a más de 75 a 350 gpm para diámetros de agujero tan grandes como 10 a 12" (25,4 a 30,5 cm). Por el contrario, los caudales para agujeros profundos de diámetro pequeño pueden necesitar ser solo 2 gpm pero con niveles de presión mucho más altos. Un agujero de 0,040" (1,016 mm) de diámetro, por ejemplo, podría requerir presión de refrigerante tan alta como 3.000 psi.

Factor exponencial: diámetro vs. área

Debido a que hay un factor exponencial involucrado, cuando el diámetro del agujero aumenta ligeramente, el área/remoción de metal aumenta significativamente. Considere la diferencia entre un agujero de 1" (25,4 mm) de diámetro y uno de 1,5" (38,1 mm) – un aumento del 50 por ciento en diámetro. El área resultante asciende a 0,79 in³ (12,95 cm³) para el agujero de 1" versus 1,77 in³ (29,01 cm³) para el de 1,5", un aumento del 100 por ciento. Duplicar el diámetro del agujero de 1 a 2" equivale a cuatro veces más área, y cuatro veces más material para evacuar del agujero. En otras palabras, los talleres deberían asumir que incluso un ligero aumento en el diámetro del agujero justificará un cambio en parámetros de refrigerante.

Flexibilidad limitada en sistemas convencionales

A pesar de esto, la mayoría de sistemas de refrigerante ofrecen muy poca flexibilidad. Los sistemas de refrigerante de inundación, por ejemplo, no tienen flexibilidad – el refrigerante está encendido o apagado. Los sistemas de refrigerante a través del husillo pueden incluir ajustes de alivio o códigos M que proporcionan ajustes de presión baja, media y alta, pero estos son insuficientes para talleres que necesitan entrega de refrigerante verdaderamente optimizada.

Control de refrigerante con variabilidad infinita

Entra el control de refrigerante con variabilidad infinita. Esta tecnología permite a los talleres empezar un agujero a quizás 400 psi, luego, a medida que la broca avanza más profundo, aumentar eso a cualquier nivel necesario para mantener el caudal para evacuar virutas efectivamente. Sin embargo, este es un proceso difícil de afinar manualmente. Si un caudal es demasiado bajo, las virutas permanecerán en el agujero y eventualmente podrían romper la broca. Demasiado flujo puede crear presión excesiva, lo que a su vez genera fuerzas no deseadas que pueden obstaculizar la precisión del taladrado.

Integración completa desde el diseño

Para rendimiento exitoso y consistente, OEMs de máquinas de taladrado profundo como UNISIG ingeniarán sistemas y controles de refrigerante en el diseño actual de una máquina desde el inicio para asegurar integración completa. Esto permite a los controles proporcionar retroalimentación en-proceso inmediata para niveles extremadamente granulares de ajustabilidad de refrigerante que ponen exactamente la cantidad correcta de refrigerante en el filo de corte en todo momento.

El sistema funciona implementando retroalimentación de proceso en el sistema de control, que hace ajustes inmediatos de refrigerante para prevenir rotura de herramienta. La retroalimentación del control también guía a operadores en optimizar caudal y presión de refrigerante de taladrado profundo, y una vez determinados estos parámetros, pueden usarse para repetir el proceso una y otra vez.

Además, la retroalimentación de presión y caudal de refrigerante del propio proceso se usa para detectar herramientas rotas. Por ejemplo, si la presión de refrigerante de la aplicación cae repentinamente, eso puede indicar una herramienta rota. Y justo en ese momento, el proceso puede detenerse y la herramienta reemplazarse. Esto es especialmente útil cuando se taladran agujeros de diámetro extremadamente pequeño donde las cargas de broca más ligeras hacen que incluso un ligero cambio en fuerza sea difícil de detectar. Pero monitoreando refrigerante, los operadores pueden determinar la salud de la herramienta y si las virutas están siendo evacuadas. Y puede ayudar a optimizar aún más parámetros como avances y velocidades para mejor control de virutas en esas instancias.

Depósitos de refrigerante diseñados específicamente

Además de sistemas y controles de refrigerante, los depósitos de refrigerante también están específicamente ingenierizados para máquinas de taladrado profundo por OEMs como UNISIG. Mientras los sistemas de refrigerante de inundación y a través del husillo para centros de mecanizado podrían tener depósitos de 20 a 50 gal, aquellos con sistemas de taladrado profundo variarán para acomodar la velocidad y flujo del refrigerante. Dependiendo del tamaño de la máquina de taladrado profundo, las capacidades de depósito de refrigerante pueden llegar hasta 3.000 gal y emparejarse con una unidad de filtrado de capacidad 350-gpm.

Los sistemas de refrigerante de inundación, a través del husillo y alta presión hacen posible la ocasional operación de taladrado de alto rendimiento en centros de mecanizado convencionales. Sin embargo, cuando las operaciones de taladrado se realizan todos los días e involucran agujeros mucho más profundos en ratios 10, 20 o incluso 40:1 y más, se necesita una máquina de taladrado profundo dedicada. Y los mejores tipos son aquellos ingenierizados con el sistema de refrigerante como una extensión de la máquina, muy parecido a como un husillo o eje es parte de la máquina. Los sistemas y controles de refrigerante altamente ingenierizados de OEMs como UNISIG permiten a los talleres taladrar de manera confiable y precisa miles de agujeros diariamente – y en ratios profundidad-diámetro sobre 100:1 – con intervención mínima del operador, si alguna.