Outils pour trous profonds

Le processus de perçage autopiloté BTA peut usiner des alésages à partir de 18 mm de diamètre avec des rapports longueur/diamètre allant jusqu'à 100 ou plus.
"Le procédé BTA - également connu sous le nom de système monotube ou STS - couvre les têtes de forage solides pour trous profonds, les têtes d'alésage par traction et de contre-alésage, les outils d'alésage étagés et de forme et les têtes de trépanage."
Ces différents types de têtes d'outils - chacun offrant une solution de production de trous profonds plus efficace que le forage et l'alésage conventionnels - doivent être configurés et appliqués de manière appropriée pour obtenir des résultats optimaux, c'est pourquoi il a créé son centre d'applications BTA.
M. Barker déclare : « En raison de sa configuration et de sa capacité de taille de trou, le forage BTA nécessite plus de puissance que le forage au pistolet ; et bien que les deux forent à partir d'un solide, en utilisant un liquide de refroidissement à haute pression pour lubrifier directement la zone de coupe et évacuer les copeaux de la tête de la perceuse, il existe une différence marquée dans la conception d'une perceuse à canon et d'un outil BTA.
Le perçage au pistolet utilise une tête d'outil en carbure solide brasée sur un tube, à travers lequel le liquide de refroidissement est pompé sous pression jusqu'au bord tranchant de la tête d'outil.
Les copeaux sont évacués via une cannelure profonde en forme de V dans la tête de forage s'étendant le long de l'extérieur du tube entre le foret et la partie percée de la pièce.
"Le système BTA est doté d'une tête de forage rigide - avec des inserts en carbure monobloc brasés ou indexables - qui est fixée à un support et à un tube d'alimentation.
"Le liquide de refroidissement est pompé sous pression vers l'arête de coupe, entre l'extérieur du tube, la tête de coupe et l'alésage nouvellement créé dans le matériau de la pièce à usiner.
"Cette pression force les copeaux à être renvoyés à travers la tête de forage, le tube et la broche de la machine pour être collectés. Dans les systèmes BTA et à pistolet, les patins de guidage dans la tête de forage soutiennent l'action de coupe, permettant d'appliquer des vitesses d'avance continues. des trous droits et ronds de taille précise avec des degrés élevés de finition de surface à obtenir.

Stabilité d'usinage
M. Barker poursuit en expliquant que, étant donné que les copeaux sont évacués par l'alésage interne de la tête de forage et du tube BTA, le rainurage ou la cannelure n'est pas nécessaire ; cela fournit une plus grande section transversale de l'outil qui augmente la rigidité et donc la stabilité dans les conditions de coupe.
Parallèlement, l'alésage par traction est un processus basé sur le BTA utilisé pour agrandir avec précision les alésages débouchants existants afin de maintenir, par exemple, une épaisseur de paroi, une tolérance ou un état de surface constants.
Le processus utilise une tête d'alésage BTA tendue mais avec les patins d'usure placés devant les plaquettes de coupe, de sorte que l'outil de coupe puisse être tiré vers l'arrière à travers la pièce.
Le contre-alésage est une utilisation efficace de la technologie BTA pour ouvrir des trous pré-percés existants. Ici, la tête de forage BTA peut obtenir un diamètre ou une concentricité plus précis d'un alésage - ou fournir une caractéristique supplémentaire telle qu'un diamètre de roulement ou de joint d'huile.
Alors que le perçage au pistolet peut être utilisé pour usiner des alésages aussi petits que 0,5 mm de diamètre, les trous BTA commencent à 18 mm en raison de la taille requise pour le tube de forage ; et comme mentionné précédemment, l'utilisation de têtes de type trépanation étend le concept BTA à des diamètres d'alésage allant jusqu'à 1,000 mm.
L'opération de trépanage produit également un noyau central de matériau qui peut être utilisé pour fabriquer d'autres composants, et elle est particulièrement économique lors du traitement de matériaux de grande valeur.
Les têtes de forage BTA ont un diamètre plus grand que le tube rigide dans lequel elles sont vissées.
De plus, la construction de l'outil signifie qu'il peut être utilisé pour percer des matériaux difficiles tels que les aciers alliés exotiques et les aciers inoxydables - et à des taux de pénétration plusieurs fois supérieurs à ceux des types de forets conventionnels.

Le changement d'outil automatique avec des outils longs s'effectue à l'aide d'un magasin Pick-up et d'un changeur d'outils prismatique.
Pour les petits diamètres de perçage, le liquide de refroidissement est amené à travers la broche de fraisage avec une pression de liquide de refroidissement de max. 200 bars. Pour les diamètres de perçage plus grands, le volume de liquide de refroidissement est crucial.
Le perçage de trous profonds est particulièrement difficile avec des matériaux tels que l'Inconel ou le titane, car les plaquettes indexables sont soumises à une forte usure. Cela nécessite que le constructeur de machines possède une expertise complète.
Grâce au magasin d'outils du centre d'usinage, il est possible – sans trop de travail supplémentaire – d'utiliser différents outils de perçage à différentes étapes lors du travail sur des trous extrêmement profonds.
N'importe quel nombre de trous peut être réalisé à n'importe quelle position en un rien de temps. Cela offre la flexibilité nécessaire pour effectuer différentes étapes d'usinage consécutivement.
La forme la plus élémentaire d’usinage interne est le perçage. En termes de forage, les trous d'un diamètre compris entre 0,2 et 500 mm et d'une profondeur de forage généralement supérieure à trois fois le diamètre sont généralement considérés comme des trous « profonds ».

Des défis particuliers nécessitent des outils spéciaux
Les défis permanents associés au forage de trous profonds sont de savoir comment introduire un lubrifiant de refroidissement sur l'arête de coupe, comment éliminer les copeaux à un rythme constant et comment créer le trou le plus droit possible. Dans les procédures de perçage de trous profonds, la tête de perçage à côté de l'élément de coupe principal proprement dit (généralement un tranchant individuel ou composé de plaquettes de coupe interchangeables) se compose d'un tranchant secondaire et de bandes de guidage supplémentaires. Cette disposition garantit que le foret est soutenu contre la paroi du trou, ce qui augmente la précision et facilite le centrage du foret pendant le processus. Le support fourni au foret produit également un effet de lissage, ce qui améliore la qualité de la surface à l'intérieur du trou.

Différents processus
Les procédés de forage de trous profonds sont divisés en deux catégories principales, selon que les copeaux sont éliminés de l'extérieur ou de l'intérieur. L'élimination externe des copeaux est principalement associée au perçage au pistolet et, plus rarement, au perçage de trous profonds à double lèvre, dans lequel le lubrifiant de refroidissement est introduit dans l'arête de coupe via les trous d'entrée du trépan et le mélange copeaux/lubrifiant de refroidissement est évacué le long d'un V. Fente longitudinale en forme dans l'outil. Ce processus est généralement utilisé pour des diamètres de perçage compris entre 0,5 et 40 mm. Une autre option, pour des diamètres de perçage de 16 mm et plus, est le procédé BTA. Il s'agit de l'un des processus par lesquels le mélange copeaux/lubrifiant de refroidissement est évacué en interne. L'avantage des procédés avec évacuation interne des copeaux est que les copeaux sortants n'entrent plus en contact avec la surface du trou et ne peuvent donc pas l'endommager. Les forets à éjecteur, une forme spéciale de foret BTA, peuvent être utilisés à des diamètres d'environ 25 mm et plus sur la base d'une disposition à deux tubes. Ces forets ont des sorties de lubrifiant de refroidissement supplémentaires autour du bord de la tête de forage, et une partie du lubrifiant est introduite directement dans le tuyau interne via une buse annulaire. Cela crée une pression négative dans la partie avant du foret, ce qui accélère l'élimination du mélange copeaux/lubrifiant de refroidissement.

Usinage intégré
Dans le cas de trous extrêmement profonds ou de matériaux où l'usinage est difficile, l'usure excessive des outils nécessite souvent que le perçage soit effectué par étapes à l'aide d'outils de longueurs différentes mais de même diamètre. Les centres d'usinage WFL MILLTURN offrent des avantages décisifs pour ce type d'étapes d'usinage. D'une part, les différents outils de perçage utilisés peuvent être stockés et tenus à portée de main dans le magasin d'outils ; cela minimise les interruptions et les processus manuels tout en améliorant considérablement la précision du positionnement. Sans parler du fait qu'un véritable usinage de trous profonds à six faces ne peut être réalisé qu'en une ou deux opérations de serrage au maximum.

Mesure automatique des pièces et contrôle adaptatif
En raison de la grande projection de l'outil, les trous percés profondément sont sujets à un écart central du trou qui augmente avec la profondeur du trou. Ces erreurs d'usinage ne peuvent pas être entièrement éliminées, même lors de l'usinage sur des machines MILLTURN. Les écarts centraux des trous sont mesurés par une mesure intelligente en cours de processus après la fin du forage profond. Ceci est effectué soit avec une sonde de mesure étendue, soit au moyen d'une mesure d'épaisseur de paroi par ultrasons, qui consiste à mesurer l'épaisseur de la paroi à différentes positions circonférentielles et à calculer le milieu du trou central. De nouveaux points de serrage sont ensuite réalisés sur la pièce, concentriquement au trou percé profond défectueux, au moyen d'un tournage-fraisage. Cela permet la réalisation de tous les processus d'usinage ultérieurs avec une tolérance de forme et de position très proche du trou percé profond. Les avantages sont clairs. Les temps de mise en place sont considérablement réduits et les éventuels travaux de finition dus aux déformations qui en résultent.