Método de usinagem eficiente para furos profundos complexos

A usinagem complexa de furos profundos está se tornando cada vez mais desafiadora. As peças frequentemente exigem recursos adicionais, como acabamentos de furos muito pequenos, câmaras internas, variações no diâmetro do furo, contornos, ranhuras, roscas e diferentes orientações de furos. A obtenção eficiente de furos com tolerâncias tão apertadas exige não apenas vasta experiência e recursos de P&D, mas também capacidades de engenharia, instalações de aplicação e envolvimento substancial do cliente.

Usinagem de Furos Profundos (DHM)

é um campo de usinagem dominado por ferramentas projetadas para aplicações existentes. A usinagem de furos profundos está envolvida em muitos setores diferentes, mas os mais amplamente utilizados são os de energia e aeroespacial. A princípio, algumas características de peças de furos profundos muitas vezes parecem impossíveis de serem formadas, mas soluções de ferramentas especiais projetadas por especialistas não apenas resolvem problemas de processo, mas também garantem que sejam executadas de uma forma caracterizada por alta eficiência e sem erros. A demanda cada vez maior por furos complexos e a necessidade urgente de reduzir os tempos de usinagem levaram ao desenvolvimento de técnicas modernas de usinagem de furos profundos. A furação de furos profundos tem sido um método eficiente de usinagem com ferramentas de metal duro por décadas, mas o mandrilamento de fundo de poço está começando a surgir como um gargalo.
Hoje em dia, o sucesso nesta área da usinagem baseia-se frequentemente numa combinação de elementos de ferramentas standard e especializados, com experiência comprovada na conceção de ferramentas especializadas para a usinagem de furos profundos. Estas ferramentas apresentam uma haste estendida e de alta precisão com funções de suporte e um alargador integrado, aliados às mais recentes geometrias de aresta de corte e classes de pastilhas, bem como um controlo eficiente do líquido de refrigeração e dos cavacos, para a máxima penetração e obtenção dos resultados de alta qualidade que necessita com segurança de processo.

Quando a profundidade do furo excede 10 vezes o diâmetro do furo, o furo usinado é geralmente considerado muito profundo. Técnicas especiais são necessárias para furos com até 300 mm de diâmetro, que podem ser perfurados com sistemas de tubo simples ou duplo. O longo processo de usinagem até a base desses furos requer cinemática especializada, configuração da ferramenta e a aresta de corte correta para completar as câmaras, ranhuras, roscas e cavidades. A tecnologia de placas de suporte é outro campo importante, também muito importante na furação de furos profundos. Atualmente, ela também está progredindo significativamente como parte da tecnologia de usinagem de furos profundos. Isso inclui facas qualificadas para esse campo, que oferecem maior desempenho.

Oportunidades de artesanato

Os requisitos de fabricação atuais exigem soluções de usinagem de furos profundos completamente diferentes da furação de furos profundos (que é seguida por uma operação subsequente de mandrilamento de aresta única, que frequentemente precisa ser realizada em outras máquinas). Mesmo em máquinas multitarefas, esse método é necessário para uma única configuração. Por exemplo, para usinar um furo com vários metros de profundidade, cujo diâmetro é de cerca de 100 mm, uma extremidade deve ser rosqueada e a câmara interna que penetra no furo tem um diâmetro maior. Normalmente, quando a furação é concluída, após a peça ser movida para o torno, essas características são adicionadas ao furo por meio do processo de mandrilamento. A usinagem de furos profundos agora combina a capacidade de uma ferramenta de executar operações subsequentes sem as limitações dos ajustes da máquina. Essa nova tecnologia de ferramentas, em vez disso, ampliou suas capacidades operacionais para usinar com mais eficiência essas características exigentes dentro de restrições mais rígidas.

Um exemplo de usinagem eficiente de características utilizando técnicas de usinagem de furos profundos são as peças para exploração de petróleo. Essas peças têm cerca de 2,5 m de comprimento e algumas características complexas com tolerâncias rigorosas. Para obter tolerâncias rigorosas e um excelente acabamento superficial, a solução de ferramenta envolveu primeiro a perfuração de um furo de 90 mm de diâmetro, seguido pelo acabamento com uma fresa flutuante. O furo de 115 mm de diâmetro foi então alargado e alargado até uma profundidade de 1,5 m. A outra partição entra no furo aproximadamente na metade, sendo então também alargada e alargada, e finalizada por chanfradura. Por fim, são realizados o mandrilamento e o alargamento para criar duas câmaras internas que são chanfradas (também alargadas até o tamanho final).

A ferramenta especial para usinagem de furos profundos do centro global de usinagem de furos profundos oferece uma solução de descarte não padronizada, adequada para esta peça da indústria de energia. O tempo de corte foi estendido de mais de 30 horas para 7,5 horas. Esta solução personalizada para o manuseio de ferramentas proporciona as tolerâncias rigorosas e o acabamento superficial necessários em um furo relativamente complexo. O processo consiste na perfuração de um furo profundo e no acabamento com um batente de alargador flutuante. Após atingir a profundidade de 1,5 m, o alargamento e o alargamento do furo de 115 mm de diâmetro foram interrompidos. Em seguida, o alargamento e o alargamento foram interrompidos e a peça mais curta foi chanfrada no outro furo profundo. Por fim, o alargamento e o alargamento foram interrompidos, criando duas câmaras que são chanfradas (também alargadas até o tamanho final).

Na usinagem convencional, essa peça leva mais de 30 horas para ser concluída na máquina. Uma solução de usinagem de furos profundos com uma ferramenta dedicada reduz o tempo para 7,5 horas.

Melhoria da eficiência

Completamente diferente da fixação multioperação, o uso da tecnologia de usinagem de furos profundos também pode melhorar a eficiência da produção em grandes lotes. Não é surpresa que o tempo de corte seja reduzido em 80%. Um exemplo de capacidade comprovada é o conhecimento especializado em projeto de ferramentas e pastilhas para maximizar a segurança da carga na aresta de corte. O balanceamento de carga e a ação de corte otimizada no número ideal de pastilhas permitem maiores taxas de penetração, resultando em tempos de usinagem mais curtos. Em termos de precisão, tolerâncias reduzidas são a especialidade da usinagem de furos profundos, onde 70% dos furos têm um diâmetro interno concêntrico, com uma tolerância típica de 0,2 mm e uma tolerância de diâmetro de 20 µm.

Buraco profundo fora da linha central

Outro exemplo do alto conhecimento em ferramentas e aplicações necessário para a perfuração de furos é a usinagem de furos muito profundos em eixos de geradores em usinas de energia. Neste caso, a DrillStar, especialista no setor de geração de energia, precisa processar 90 toneladas de peças de aço forjado de forma assimétrica em relação à linha central do eixo, com um furo de aproximadamente 5,5 m de comprimento e pouco mais de 100 mm de diâmetro. Esses furos profundos devem ser perfurados em um ângulo específico e a tolerância de posicionamento deve ser de até 8 mm no momento do recuo.

A direção da furação, a quebra e a evacuação de cavacos, além da ausência absoluta de refugo no eixo pré-usinado, são cruciais para esta aplicação. A solução de ferramentas inclui uma broca especial e uma nova placa de suporte. Testes de furação foram realizados antes da aplicação nos eixos, que se mostraram mais eficientes e confiáveis – e a posição de saída ficou a 2,5 mm do alvo.

Em muitos casos, o uso de técnicas modernas de furação mostrou reduções significativas no tempo de usinagem – de muitas horas para menos de uma hora – e tornou muitos recursos complexos usináveis.