Narzędzia do głębokich otworów

Proces wiercenia samosterującego BTA umożliwia obróbkę otworów o średnicy od 18 mm przy stosunku długości do średnicy do 100 lub więcej.
„Proces BTA – znany również jako system jednorurowy lub STS – obejmuje głowice wiertarskie do głębokich otworów, głowice do wytaczania i pogłębiania, narzędzia do wytaczania stopniowego i kształtowego oraz głowice trepanacyjne”.
Te różne typy głowic narzędziowych – każdy zapewnia bardziej efektywne rozwiązanie do produkcji głębokich otworów niż konwencjonalne wiercenie i wytaczanie – muszą być odpowiednio skonfigurowane i stosowane, aby osiągnąć optymalne wyniki, dlatego utworzono Centrum Aplikacji BTA.
Barker mówi: „Ze względu na swoją konfigurację i wielkość otworu, wiercenie BTA wymaga większej mocy niż wiercenie lufowe; i choć w obu przypadkach wierci się w stanie stałym, przy użyciu chłodziwa pod wysokim ciśnieniem w celu bezpośredniego smarowania strefy skrawania i odprowadzania wiórów z główki wiertła wiertła, istnieje wyraźna różnica w konstrukcji wiertarki armatniej i narzędzia BTA.
Wiercenie lufowe wykorzystuje głowicę z węglika spiekanego przylutowaną do rury, przez którą chłodziwo jest pompowane pod ciśnieniem do krawędzi skrawającej głowicy narzędzia.
Wióry są odprowadzane przez głęboki rowek w kształcie litery V w głowicy wiertła, rozciągający się do tyłu wzdłuż zewnętrznej części rury pomiędzy wiertłem a wierconą częścią przedmiotu obrabianego.
„System BTA posiada sztywną głowicę wiertniczą – z lutowanymi płytkami pełnowęglikowymi lub wymiennymi – mocowaną do wspornika i rury zasilającej.
„Chłodziwo pompowane jest pod ciśnieniem do krawędzi skrawającej pomiędzy zewnętrzną stroną rury, głowicą tnącą i nowo utworzonym otworem w materiale przedmiotu obrabianego.
„To ciśnienie zmusza wióry do ponownego przepłukania przez głowicę wiertniczą, rurę i wrzeciono maszyny w celu ich zebrania. Zarówno w systemach BTA, jak i wiertarkach lufowych, podkładki prowadzące w głowicy wiertła wspomagają proces skrawania, umożliwiając stosowanie ciągłych posuwów proste i okrągłe otwory o dokładnych rozmiarach i wysokim stopniu wykończenia powierzchni, które można osiągnąć.”

Stabilność obróbki
Pan Barker wyjaśnia dalej, że ponieważ wióry są odprowadzane przez wewnętrzny otwór głowicy wiertniczej i rury BTA, nie jest wymagane żłobienie ani rowkowanie; zapewnia to większy przekrój narzędzia, co zwiększa sztywność, a tym samym stabilność w warunkach skrawania.
Tymczasem wytaczanie ciągnące to proces oparty na BTA, stosowany do dokładnego powiększania istniejących otworów przelotowych w celu utrzymania – na przykład – stałej grubości ścianki, tolerancji lub wykończenia powierzchni.
W procesie tym wykorzystuje się naprężoną głowicę wytaczarską BTA, ale z podkładkami ścieralnymi ustawionymi przed płytkami tnącymi, dzięki czemu narzędzie tnące może być przeciągane z powrotem przez przedmiot obrabiany.
Pogłębianie to efektywne wykorzystanie technologii BTA do otwierania istniejących, wstępnie wywierconych otworów. W tym przypadku głowica wiertarska BTA może uzyskać bardziej precyzyjną średnicę lub koncentryczność otworu lub zapewnić dodatkową funkcję, taką jak średnica łożyska lub uszczelnienia olejowego.
Podczas gdy wiercenie lufowe może być stosowane do obróbki otworów o średnicy tak małej jak 0,5 mm, otwory BTA zaczynają się od 18 mm ze względu na rozmiar wymagany dla rury wiertniczej; i jak wspomniano wcześniej, zastosowanie głowic trepanacyjnych rozszerza koncepcję BTA na średnice otworów do 1,000 mm.
W wyniku trepanacji powstaje również centralny rdzeń z materiału, który można wykorzystać do wykonania dalszych komponentów. Jest ona szczególnie ekonomiczna w przypadku obróbki materiałów o wysokiej wartości.
Głowice wiertarskie BTA mają większą średnicę niż sztywna rura, w którą są wkręcone.
Co więcej, konstrukcja narzędzia pozwala na wiercenie w trudnych materiałach, takich jak egzotyczne stale stopowe i stale nierdzewne, przy kilkukrotnie większej prędkości penetracji niż wiertła konwencjonalne.

Automatyczna wymiana narzędzi w przypadku narzędzi długich odbywa się za pomocą magazynu pick-up i pryzmatycznego zmieniacza narzędzi.
Przy małych średnicach wierceń chłodziwo podawane jest przez wrzeciono frezarskie pod ciśnieniem maks. 200 barów. W przypadku większych średnic wierceń, ilość chłodziwa ma kluczowe znaczenie.
Wiercenie głębokich otworów jest szczególnie trudne w przypadku materiałów takich jak Inconel lub tytan, ponieważ płytki wymienne są narażone na duże zużycie. Wymaga to od producenta maszyny posiadania wszechstronnej wiedzy specjalistycznej.
Dzięki magazynowi narzędzi w centrum obróbczym możliwe jest – bez większego wysiłku – zastosowanie różnych narzędzi wiertniczych na różnych etapach podczas pracy z wyjątkowo głębokimi otworami.
Dowolną liczbę otworów można wykonać w dowolnym miejscu w mgnieniu oka. Zapewnia to elastyczność umożliwiającą wykonywanie różnych etapów obróbki po kolei.
Najbardziej podstawową formą obróbki wewnętrznej jest wiercenie. Jeśli chodzi o wiercenie, za „głębokie” otwory uważa się na ogół otwory o średnicy od 0,2 do 500 mm i głębokości wiercenia zwykle większej niż trzykrotność średnicy.

Specjalne wyzwania wymagają specjalnych narzędzi
Odwiecznymi wyzwaniami związanymi z wierceniem głębokich otworów są: wprowadzenie chłodziwa do krawędzi skrawającej, usuwanie wiórów ze stałą szybkością oraz tworzenie możliwie najprostszego otworu. W przypadku wiercenia głębokich otworów głowica wiertarska obok głównego elementu tnącego (przeważnie pojedynczej krawędzi tnącej lub utworzonej z wymiennych płytek skrawających) składa się z dodatkowej krawędzi tnącej i dodatkowych listew prowadzących. Takie ustawienie zapewnia oparcie wiertła o ściankę otworu, co zwiększa dokładność i ułatwia centrowanie wiertła w trakcie procesu. Podparcie wiertła zapewnia również efekt wygładzenia, co poprawia jakość powierzchni wewnątrz otworu.

Różne procesy
Procesy wiercenia głębokich otworów dzielą się na dwie główne kategorie, w zależności od tego, czy wióry są usuwane zewnętrznie, czy wewnętrznie. Zewnętrzne usuwanie wiórów wiąże się głównie z wierceniem lufowym i, rzadziej, wierceniem głębokich otworów z podwójną wargą, podczas którego smar chłodzący jest wprowadzany na krawędź skrawającą przez otwory wlotowe wiertła, a mieszanina wiórów i smaru chłodzącego jest transportowana wzdłuż litery V. -kształtna podłużna szczelina w narzędziu. Proces ten jest zwykle stosowany w przypadku wierceń o średnicach od 0,5 do 40 mm. Inną opcją, przy średnicach wierceń 16 mm i większych, jest proces BTA. Jest to jeden z procesów, podczas którego mieszanina wiórów i smaru chłodzącego jest transportowana wewnętrznie. Zaletą procesów, w których wióry są odprowadzane do wewnątrz, jest to, że wychodzące wióry nie stykają się już z powierzchnią otworu i dlatego nie mogą jej uszkodzić. Wiertła wypychające, specjalna forma świdra BTA, mogą być stosowane przy średnicach około 25 mm i większych w układzie dwururowym. Wiertła te posiadają dodatkowe wyloty smaru chłodzącego na krawędzi głowicy wiertniczej, a część smaru jest podawana bezpośrednio do rury wewnętrznej poprzez dyszę pierścieniową. Powoduje to wytworzenie podciśnienia w przedniej części wiertła, co przyspiesza usuwanie mieszaniny wiórów i smaru chłodzącego.

Zintegrowana obróbka
W przypadku wyjątkowo głębokich otworów lub materiałów, których obróbka jest trudna, nadmierne zużycie narzędzia często wymaga wykonywania wiercenia etapami przy użyciu narzędzi o różnej długości, ale tej samej średnicy. Centra obróbcze WFL MILLTURN oferują zdecydowane korzyści w przypadku tego rodzaju etapów obróbki. Po pierwsze, różne używane narzędzia wiertnicze można przechowywać w magazynie narzędzi; minimalizuje to przerwy i procesy ręczne, jednocześnie znacznie poprawiając dokładność pozycjonowania. Nie mówiąc już o tym, że prawdziwą sześciostronną obróbkę głębokich otworów można wykonać tylko podczas jednej lub najwyżej dwóch operacji mocowania.

Automatyczny pomiar przedmiotu obrabianego i sterowanie adaptacyjne
Ze względu na duży występ narzędzia, głębokie otwory wiercone są narażone na odchylenie środka otworu, które zwiększa się wraz z głębokością otworu. Tych błędów obróbczych nie można całkowicie wyeliminować, nawet podczas obróbki na maszynach MILLTURN. Odchylenia środka otworu są mierzone za pomocą inteligentnego pomiaru w trakcie procesu po zakończeniu wiercenia głębokich otworów. Dokonuje się tego albo za pomocą wydłużonej sondy pomiarowej, albo za pomocą ultradźwiękowego pomiaru grubości ścianki, który polega na pomiarze grubości ścianki w różnych miejscach na obwodzie i obliczeniu środka otworu środkowego. Następnie za pomocą frezowania tokarskiego na przedmiocie obrabianym powstają nowe punkty mocowania koncentrycznie do uszkodzonego, głębokiego otworu. Pozwala to na realizację wszystkich kolejnych procesów obróbki z bardzo zbliżoną tolerancją kształtu i położenia do głębokiego wywierconego otworu. Korzyści są jasne. Czasy przezbrajania ulegają znacznemu skróceniu, a wszelkie prace wykończeniowe spowodowane są deformacją