Высокоскоростной роторный узел для глубокого сверления

Описание конструкции
Один канал для охлаждающей жидкости или MQL
Данная технология обеспечивает неограниченную работу в сухом режиме без давления среды
Конструкция с полным проходом, беспрепятственный проход, предотвращение остаточных примесей
Ротор с резьбовым соединением, установленный на подшипниках, легко монтируется
Двухугольный шарикоподшипник с угловым контактом
Лабиринтная конструкция и несколько больших отверстий для слива жидкости, обеспечивающих защиту шарикоподшипников
В сбалансированном механическом уплотнении используется карбид кремния, который отличается длительным сроком службы даже в суровых условиях эксплуатации
Корпус из анодированного алюминия, обеспечивающий коррозионную стойкость

Описание товара:
1. Дренажная система в герметичном корпусе типа «лабиринт» также может обеспечить защиту подшипников
2. Высокоточные подшипники работают стабильно, без вибрации
3. Ротор из закаленной нержавеющей стали
4. Пружины из нержавеющей стали, установленные снаружи рабочей среды
5. Превосходная сбалансированная герметизация обеспечивает низкий уровень трения
6. Корпус изготовлен из алюминиевого сплава
7. Износостойкая, термостойкая и ударопрочная обшивка из карбида вольфрама
Предполагаемое использование:
Вращающиеся соединения серий 902, 903, 1109, 1110, 1111, 1121, 1151 и 1129 предназначены для подачи охлаждающей смазки к вращающимся инструментам. В периоды простоя, как правило, можно использовать сжатый воздух
Зона крепления инструмента для удаления стружки. Конструкция вращающегося соединения, предназначенная для работы при температуре окружающей среды
Температура и диапазон температур среды варьируются от 3 °C до 3 °C; от C до высоких значений — 70 °C.
Определение термина «СМИ»:
Охлаждающая жидкость — это смесь, состоящая из воды и присадок на масляной основе
Масло для резки
MQL — система малообъемной смазки
Информацию о рабочих параметрах и габаритах ротационных соединений см. в
Схема монтажа, приведенная в каталоге или для конкретной модели.
Указанная конструкция вращающегося соединения предназначена для использования в невзрывоопасных средах и с негорючими материалами

Прецизионное производство расширяет границы механически возможного, особенно при создании полостей с экстремальным соотношением глубины к диаметру. В мире передовой механической обработки глубокое сверление выделяется как высокоспециализированный процесс, требующий точных допусков, специализированного оборудования и безупречного управления тепловым режимом. В основе этой сложной операции лежит, казалось бы, скромный, но абсолютно жизненно важный компонент: высокоскоростной ротационный узел для глубокого сверления.

Это прецизионное устройство, которое часто называют ротационным соединением или поворотным фитингом для охлаждающей жидкости, обеспечивает подачу жидкости под давлением из неподвижной подающей линии во вращающийся шпиндель. Без него современные буровые работы быстро привели бы к катастрофическому перегреву и забиванию стружкой.

Независимо от того, настраиваете ли вы новый станок для глубокого сверления или оптимизируете существующую установку, понимание тонкостей технологии подачи смазочно-охлаждающей жидкости является залогом максимального продления срока службы инструмента и обеспечения высокого качества деталей. Давайте подробнее рассмотрим принципы работы, выбор и техническое обслуживание этих важнейших компонентов.

Принципы бурения глубоких скважин и подачи охлаждающей жидкости

В отличие от стандартного неглубокого сверления, при глубоком сверлении соотношение глубины к диаметру составляет от 10:1 до 400:1. Работа в таких экстремальных условиях требует использования специальных инструментов для глубокого сверления, таких как пушечные сверла или сверла BTA (Boring and Trepanning Association). Эти инструменты оснащены внутренними каналами, по которым охлаждающая жидкость подается непосредственно к режущей кромке.

Если вы когда-нибудь задавались вопросом:, Почему давление охлаждающей жидкости имеет решающее значение при сверлении глубоких отверстий? Ответ сводится к двум основным факторам: регулированию температуры и удалению стружки. Когда сверло врезается в металл, оно выделяет интенсивное тепло. Охлаждающая жидкость под высоким давлением отводит это тепло, предотвращая приваривание инструмента к заготовке. Одновременно жидкость действует как гидравлический цилиндр, отталкивая металлическую стружку от режущей поверхности и вымывая её через V-образную канавку или внутреннюю трубку инструмента.

Для этого жидкость должна поступать из неподвижного насоса в шпиндель, вращающийся со скоростью в тысячи оборотов в минуту. Именно здесь и приходит на помощь ротационный узел. Например, соединение для охлаждающей жидкости под высоким давлением, используемое при глубоком сверлении, рассчитано на давление свыше 1 500 PSI (100 бар) при скорости вращения 10 000 об/мин и более, при этом не пропуская ни одной капли.

Основные конструктивные особенности высокоскоростных ротационных соединений

Не все ротационные соединения одинаковы. Прокачка жидкости под экстремальным давлением через высокоскоростное вращающееся оборудование требует инновационных инженерных решений. При анализе эксплуатационных характеристик ротационного соединения несколько конструктивных элементов определяют, насколько хорошо устройство выдержит работу в суровых условиях механической обработки.

Технологии уплотнений: механические и гидростатические

Сердцем любого ротационного соединения является его уплотнительный механизм. При сравнении механического уплотнения и гидростатического уплотнения для глубокого бурения инженеры должны сопоставить показатели трения и утечки.

• Механические уплотнения: Их принцип действия основан на взаимодействии двух чрезвычайно ровных поверхностей, прижимаемых друг к другу под действием усилие пружины и давления жидкости. Они обеспечивают высокую эффективность предотвращения утечек и являются стандартом для большинства обрабатывающих центров с ЧПУ.
• Гидростатические уплотнения: В них между уплотнительными поверхностями используется микроскопическая пленка жидкости, которая исключает физический контакт. Поскольку прямого трения нет, гидростатические уплотнения отличаются исключительно длительным сроком службы и способны работать при более высоких оборотах, хотя для поддержания жидкостной пленки им требуется постоянная подача чистой жидкости.

Современные материалы для абразивных сред

Охлаждающая жидкость редко бывает абсолютно чистой. При рециркуляции жидкость захватывает микроскопические частицы металла. Поэтому использование стандартных уплотнительных материалов приведет к их быстрому износу. В современных соединениях для работы с абразивными охлаждающими жидкостями применяются уплотнительные поверхности из карбида кремния. Карбид кремния по твердости почти не уступает алмазу, а это означает, что он способен измельчать посторонние металлические частицы, не получая при этом царапин, которые в противном случае могли бы стать причиной утечек.

Помимо уплотнений, подшипники, поддерживающие вращающийся вал, должны выдерживать интенсивные механические нагрузки. Применение керамических гибридных подшипников в высокоскоростных вращательных соединениях произвело настоящую революцию в отрасли. В этих подшипниках используются стальные кольца с керамическими шариками, которые легче, тверже и создают значительно меньшее трение, чем традиционные стальные шарики.

Управление вибрацией и тепловым режимом

Высокие скорости по своей природе сопровождаются выделением тепла и возникновением вибрации, которые являются главными препятствиями для прецизионной обработки. Сбалансированная конструкция уплотнения, обеспечивающая подавление вибрации, гарантирует концентрическое вращение ротационного соединения, предотвращая преждевременный выход подшипников из строя и сводя к минимуму дребезг режущего инструмента.

Кроме того, снижение теплового расширения в высокоскоростных шпинделях имеет решающее значение для соблюдения жестких геометрических допусков. Благодаря применению уплотнений с низким коэффициентом трения и керамических подшипников операторы могут добиться высокой производительности соединений при низком крутящем моменте. Меньший крутящий момент означает меньшее механическое трение, что напрямую приводит к снижению рабочих температур и увеличению срока службы шпинделя.

Специализированные области применения и типы охлаждающих жидкостей

Различные виды работ по сверлению глубоких скважин требуют применения особых конфигураций соединений. Два основных метода — глубокое сверление и сверление с использованием технологии BTA — по-разному обеспечивают подачу жидкости.

В то время как при глубоком сверлении жидкость прокачивается через центр инструмента, а стружка удаляется снаружи, при сверлении методом BTA жидкость прокачивается по периферии трубки инструмента, а стружка удаляется через центр. Поскольку инструменты для сверления методом BTA, как правило, имеют большие размеры, специализированные ротационные муфты для сверлильных станков BTA проектируются с более широкими внутренними проточными каналами, чтобы обеспечить прохождение больших объемов жидкости при несколько более низком давлении.

Современные стратегии смазки

Хотя традиционно используется система охлаждения под высоким давлением, экологические и экономические факторы побуждают отрасль переходить на альтернативные методы смазки.

• Смазка с минимальным расходом (MQL): В данном методе вместо потока жидкости используется мелкодисперсный масляный туман. Обеспечение совместимости ротационного соединения с системой смазки минимальным количеством смазочного материала имеет решающее значение, поскольку соединение должно быть сконструировано без внутренних мертвых зон, в которых туман мог бы вновь разделиться на густое масло и воздух.
• Воздушно-масляный туман против жидкости под высоким давлением: При сравнении соединений с воздушно-масляным туманом и соединений с жидкостным охлаждением под высоким давлением следует отметить, что соединения с туманом, как правило, имеют специальные аэродинамические внутренние каналы и работают при гораздо более низких давлениях. Напротив, соединения с жидкостным охлаждением под высоким давлением требуют прочных и надежных уплотнений для предотвращения утечки жидкости.