Tieflochbohren erfordert eine präzise Kühlmittelsteuerung

Kühlmittel ist für den Tieflochbohrprozess so wichtig, dass es von modernen Tieflochbohrsystemen auf die gleiche Weise gesteuert wird wie die Spindel oder Achsen einer Maschine. Eine sorgfältige Steuerung von Kühlmitteldruck, Filterung, Temperatur und Durchflussrate ist der Schlüssel zur Optimierung von Tieflochbohrprozessen. Dies erfordert eine programmierbare, stufenlose, flussbasierte Steuerung, die in die Tieflochbohrmaschine selbst integriert ist. Das Ergebnis ist ein System mit der notwendigen Einstellbarkeit, um sicherzustellen, dass im Kühlmittelsystem nie mehr Druck herrscht, als für eine effektive Spanabfuhr und präzises Bohren erforderlich ist.

Viele Jahre lang waren Kühlmittelsysteme durch die Spindel/durch das Werkzeug das fortschrittlichste Kühlmittelzufuhrsystem, das über die Flutarten hinausging. Dann veränderte das Aufkommen von Hochdruck-Kühlmittelsystemen mit einem Druck von mehr als 1.000 psi die Landschaft der Kühlmitteltechnologie durch eine besonders effektive Werkzeugkühlung sowie eine effiziente Spanabfuhr für die meisten konventionellen Bearbeitungsvorgänge. Bohranwendungen, vor allem solche mit Spiralbohrern, waren ein Haupttreiber für die Entwicklung von Hochdruckkühlsystemen, insbesondere Tieflochbohranwendungen, bei denen das Verhältnis von Tiefe zu Durchmesser typischerweise 10:1 und mehr beträgt.

Mit steigendem Kühlmitteldruck steigt jedoch auch die Notwendigkeit einer ordnungsgemäßen Filterung und Temperaturkontrolle. Wenn Systeme mit mehr als 1.000 psi in Betracht gezogen werden, ist eine Filterung mit 20 bis 50 Stufen erforderlich, um einen Ausfall der Pumpen zu verhindern, und in den meisten Fällen benötigen Hochdruck-Kühlmittelsysteme einen Kühler, um die Kühlmitteltemperatur zu regulieren. Während die meisten Betriebe selbst bei anspruchsvollen Bohranwendungen auf diese Systeme verzichten, können Filterung und Kühlmittel allein eine der wichtigsten Variablen bei der Verwendung von Hochdruckkühlmitteln, nämlich die Durchflussrate, nicht berücksichtigen.

Werkstätten wissen oft nicht, wie viel Kühlmittel ihr System liefert oder liefern sollte. Typische Flutkühlmittelsysteme bieten beispielsweise je nach System Durchflussraten von etwa 10 bis etwa 40 Gallonen pro Minute. Bei Bohrvorgängen sind jedoch viel größere Volumina erforderlich, um die Späne abzutransportieren, wenn die Löcher einen größeren Durchmesser haben und/oder tiefer werden. Wenn beispielsweise größere Einlippenbohrer oder BTA-Werkzeuge verwendet werden, kann der erforderliche Kühlmitteldurchfluss von 50 gpm bis über 75 bis 350 gpm für Lochdurchmesser von 10 bis 12 Zoll (25,4 bis 30,5 cm) reichen. Umgekehrt gelten die Durchflussraten für kleine -Durchmesser tiefer Löcher müssen möglicherweise nur 2 gpm betragen, aber mit viel höheren Druckniveaus. Ein Loch mit 0,040 Zoll (1,016 mm) Durchmesser könnte beispielsweise einen Kühlmitteldruck von bis zu 3.000 psi erfordern.

Da es einen exponentiellen Faktor gibt, nimmt der Flächen-/Metallabtrag erheblich zu, wenn der Lochdurchmesser leicht zunimmt. Bedenken Sie den Unterschied zwischen einem Loch mit 1 Zoll (25,4 mm) Durchmesser und einem Loch mit 1,5 Zoll (38,1 mm) Durchmesser – eine Vergrößerung des Durchmessers um 50 Prozent. Die resultierende Fläche beträgt 0,79 Zoll3 (12,95 cm3) für das 1-Zoll-Loch gegenüber 1,77 Zoll3 (29,01 cm3) für das 1,5-Zoll-Loch, was einer Vergrößerung von 100 Prozent entspricht. Eine Verdoppelung des Lochdurchmessers von 1 auf 2 Zoll bedeutet viermal mehr Fläche und viermal mehr Material, das aus dem Loch evakuiert werden muss. Mit anderen Worten: Werkstätten sollten davon ausgehen, dass bereits eine geringfügige Vergrößerung des Lochdurchmessers eine Änderung der Kühlmittelparameter rechtfertigt .

Trotzdem bieten die meisten Kühlmittelsysteme nur sehr wenig Flexibilität. Überschwemmungskühlmittelsysteme bieten beispielsweise überhaupt keine Flexibilität – das Kühlmittel ist entweder ein- oder ausgeschaltet. Kühlmittelsysteme durch die Spindel können Entlastungseinstellungen oder M-Codes umfassen, die Einstellungen für niedrigen, mittleren und hohen Druck ermöglichen. Diese reichen jedoch nicht für Betriebe aus, die eine wirklich optimierte Kühlmittelzufuhr benötigen.

Geben Sie eine stufenlose Kühlmittelsteuerung ein. Diese Technologie ermöglicht es Werkstätten, ein Loch mit etwa 400 psi zu beginnen und diesen dann, wenn der Bohrer tiefer vordringt, auf das erforderliche Niveau zu erhöhen, um die Durchflussrate für eine effektive Späneabfuhr aufrechtzuerhalten. Es ist jedoch schwierig, sich manuell einzuwählen. Wenn die Durchflussrate zu niedrig ist, bleiben Späne im Loch und können schließlich zum Bruch des Bohrers führen. Zu viel Durchfluss kann einen übermäßigen Druck erzeugen, der wiederum unerwünschte Kräfte erzeugt, die die Bohrgenauigkeit beeinträchtigen können.

Für eine erfolgreiche und konstante Leistung integrieren Tieflochbohrmaschinen-OEMs wie UNISIG von Anfang an Kühlmittelsysteme und Steuerungen in das eigentliche Design einer Maschine, um eine vollständige Integration sicherzustellen. Dies ermöglicht es den Steuerungen, eine unmittelbare Rückmeldung während des Prozesses zu geben und so eine äußerst detaillierte Kühlmitteleinstellung zu ermöglichen, die jederzeit genau die richtige Kühlmittelmenge an die Schneidkante bringt.

Das System funktioniert durch die Implementierung von Prozessrückmeldungen in das Steuerungssystem, das sofortige Kühlmittelanpassungen vornimmt, um Werkzeugbrüche zu verhindern. Das Feedback der Steuerung unterstützt den Bediener auch bei der Optimierung des Kühlmittelflusses und -drucks beim Tieflochbohren. Sobald diese Parameter ermittelt sind, können sie dazu verwendet werden, den Vorgang immer wieder zu wiederholen.

Darüber hinaus werden Kühlmitteldruck und Durchflussrückmeldung aus dem Prozess selbst verwendet, um gebrochene Werkzeuge zu erkennen. Wenn beispielsweise der Kühlmitteldruck der Anwendung plötzlich abfällt, kann dies auf ein defektes Werkzeug hinweisen. Und genau in diesem Moment kann der Prozess gestoppt und das Werkzeug ausgetauscht werden. Dies ist besonders nützlich beim Bohren von Löchern mit extrem kleinem Durchmesser, bei denen aufgrund der geringeren Bohrbelastung selbst eine geringfügige Änderung der Kraft schwer zu erkennen ist. Aber durch die Überwachung des Kühlmittels können Bediener den Zustand des Werkzeugs feststellen und feststellen, ob Späne abgeführt werden oder nicht. Und es kann dazu beitragen, Parameter wie Vorschübe und Geschwindigkeiten weiter zu optimieren, um in diesen Fällen eine bessere Spankontrolle zu erreichen.

Neben Kühlmittelsystemen und -steuerungen werden von OEMs wie UNISIG auch Kühlmittelbehälter speziell für Tiefbohrmaschinen entwickelt. Während Überflutungs- und Durchgangskühlmittelsysteme für Bearbeitungszentren über Kühlmittelbehälter mit einem Fassungsvermögen von 20 bis 50 Gallonen verfügen können, variieren die Systeme mit Tieflochbohrsystemen entsprechend der Geschwindigkeit und dem Durchfluss des Kühlmittels. Abhängig von der Größe der Tieflochbohrmaschine können die Kühlmittelbehälter ein Fassungsvermögen von bis zu 3.000 Gallonen haben und mit einer Filtereinheit mit einer Kapazität von 350 Gallonen pro Minute kombiniert werden.

Flut-, Durchgangs- und Hochdruck-Kühlmittelsysteme ermöglichen gelegentliche Hochleistungsbohrarbeiten auf herkömmlichen Bearbeitungszentren. Wenn jedoch täglich Bohrarbeiten durchgeführt werden und viel tiefere Löcher mit Verhältnissen von 10, 20 oder sogar 40:1 und mehr erforderlich sind, ist eine spezielle Tieflochbohrmaschine erforderlich. Und die besten Typen sind solche, bei denen das Kühlmittelsystem eine Erweiterung der Maschine darstellt, ähnlich wie eine Spindel oder Achse Teil der Maschine ist. Hochentwickelte Kühlmittelsysteme und Steuerungen von OEMs wie UNISIG ermöglichen es Werkstätten, täglich Tausende von Löchern zuverlässig und präzise zu bohren – und das mit einem Tiefen-zu-Durchmesser-Verhältnis von über 100:1 – und das bei minimalem Bedienereingriff, wenn überhaupt.

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