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 actuels 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 doté des possibilités de réglage nécessaires pour garantir qu'il n'y a jamais plus de pression dans le système de refroidissement que celle requise pour une évacuation efficace des copeaux et un perçage précis.

Pendant de nombreuses années, les systèmes de distribution de liquide de refroidissement les plus avancés, au-delà des types d'inondation, étaient les systèmes de refroidissement traversant la broche et l'outil. Ensuite, l'avènement des systèmes de refroidissement haute pression fonctionnant à plus de 1 000 psi a modifié le paysage technologique des liquides de refroidissement avec un refroidissement des outils 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 de refroidissement 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 la pression du liquide de refroidissement augmente, la nécessité d'une filtration et d'un contrôle de 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 abandonnent ces systèmes, même pour les applications de forage exigeantes, la filtration et le liquide de refroidissement ne parviennent pas à eux seuls à répondre à l'une des variables les plus importantes de 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 délivre ou devrait délivrer. Les systèmes de refroidissement par inondation typiques, par exemple, fournissent des débits d'environ 10 gpm à environ 40 gpm, selon le système. Cependant, des volumes beaucoup plus élevés sont nécessaires pour évacuer les copeaux lors des opérations de forage, car les trous deviennent plus grands en diamètre et/ou plus profonds. Lors de l'utilisation de forets plus grands ou d'outils BTA, par exemple, le débit de liquide de refroidissement requis peut varier 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). À l'inverse, les débits pour les petits Les trous profonds d'un diamètre de 0,040" (1,016 mm), par exemple, peuvent nécessiter une pression de liquide de refroidissement pouvant atteindre 3 000 psi.

En raison d'un facteur exponentiel, lorsque le diamètre du trou augmente légèrement, la surface/l'enlèvement de métal augmente considérablement. 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 po3 (12,95 cm3) pour le trou de 1", contre 1,77 po3 (29,01 cm3) pour le trou de 1,5", soit une augmentation de 100 pour cent. 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 de refroidissement 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 de refroidissement véritablement 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 foret progresse plus profondément, d'augmenter ce niveau jusqu'au niveau nécessaire pour maintenir le débit et évacuer efficacement les copeaux. Cependant, il s’agit d’un processus difficile à composer manuellement. Si le débit est trop faible, des copeaux resteront dans le trou et pourraient éventuellement casser le foret. Un débit excessif peut créer une pression excessive, qui à son tour génère des forces indésirables susceptibles de nuire à la précision du forage.