BRPI0706207A2

BRPI0706207A2 - máquina de perfuração profunda

Info

Publication number: BRPI0706207A2
Application number: BRPI0706207-9A
Authority: BR
Inventors: Takuji Nomura; Nobuyuki Hanabusa
Original assignee: Unitac Inc
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2011-03-15
Also published as: TWI320005B; JP2007276056A; WO2007116620A1; JP4908900B2; US20090297285A1; EP2006043A4; KR20090003151A; TW200800445A; EP2006043A1; CN101360579B; RU2401182C2; RU2008130675A; CN101360579A

Abstract

MáQUINA DE PERFURAçãO PROFUNDA. Máquina de perfuração profunda que emprega um sistema externo de fornecimento de refrigerante para a parte perfurante, onde pode ser conseguida alta eficiência de perfuraçào, mesmo que o furo de perfuração seja profundo, ampliando o desempenho da descarga das rebarbas pelaparteperfurante semestabelecerumapressàode fornecimento de refrigerante em alto nível. Um cabeçote de perfuração tubular (2) tendo aberturas de descarga (4a, 4b) que se comunicam com uma passagem dedescargade rebarbas (10) noladodaborda (3a-3c) é fixadoàextremidade distal da barra de perfuraçào oca (1) tendo o interior servindo como passagem de descarga de rebarbas (10), furos de desvio (5, ...) sendo providos em uma pluralidade de posiçóes circunferenciais na parede circunferencial (21) do cabeçote de perfuração (2) para penetrar obliquamente, de maneira que a abertura externa (5a) esteja localizada mais próxima ao lado da extremidade distal do cabeçote que a abertura interna (5b), e uma parte do refrigerante fornecida externamente para o lado da parte perfurante flui pelos furos de desvio (5,...) no cabeçote de perfuração (2), gerando assim uma força de atração para o lado da descarga e acelerando a descarga das rebarbas (S)

Description

"MÁQUINA DE PERFURAÇÃO PROFUNDA"

Campo Técnico

Apresente invençãoserefereaumamáquinadeperfuraçãoprofunda para a descarga das aparas (rebarbas) geradas durante o corteexterior juntamente com o refrigerante fornecido à parte perfurantepor um sistema externo de alimentação pelo interior de uma barra deperfuração, como no denominado sistema BTA (Boring TrepanningAssociation).

Histórico

Emgeral, aeficiênciadeperfuraçãodosfurosprofundosnão depende do desempenho de um sistema de usinagem, mas depende muitoda capacidade de descarga das aparas (rebarbas) geradas pela perfuraçãode um furo para o exterior. Portanto, em uma máquina de perfuração profundaé empregada uma barra de perfuração oca e ao mesmo tempo, como mostrado,por exemplo, na FIG. 4, são providas aberturas de descarga 33a e 33b,abertas de maneira a facearem as lâminas de corte 32a, 32c e 32b naporção extrema da ponta de um cabeçote de perfuração 31 conectado àextremidade frontal de uma barra de perfuração, onde as aparas (rebarbas)são descarregadas para o exterior a partir das aberturas de descarga33a e 33b pelo interior da correspondente barra de perfuração, em conjuntocom o refrigerante fornecido à parte perfurante. Também, no desenho,o numerai de referência 34 denota um coxim guia fixado ao lado extremoda ponta da circunferência externa do cabeçote de perfuração 31, e onumerai de referência 3 5 denota uma ranhura de retenção levemente fixadaao lado interno de sua circunferência externa.

Nessa conexão, com relação ao fornecimento derefrigerante à parte perfurante nessa máquina de perfuração profunda,existem dois tipos, um dos quais é um sistema de abastecimento interno(Sistema de tubo único) como o denominado sistema BTA mostrado na FIG.5 (A), e o outro que é um sistema de abastecimento externo (Sistema detubo duplo) como o denominado sistema ejetor mostrado na FIG. 5(B) .

Também, com referência ao corte, existem casos em que o lado da barrade perfuração é girado e onde a peça trabalhada a ser cortada é girada.

0 refrigerante no sistema de abastecimento internosupramencionado que é introduzido em um caminho de fluxo de refrigerante40a entre o tubo interno 42 e o tubo externo 43 no lado proximal deuma barra de perfuração de tipo duplo 41, como mostrado pela flechana FIG. 5 (A), corre para o exterior pela saída de refrigerante 36 fixadanaparedecircunferencialdocabeçotedeperfuração3lnoladodaextremidadedistai, e é enviado para o lado da parte perfurante. Depois disso, orefrigerante sai pelas aberturas de descarga 33a e 33b do cabeçote deperfuração 31 para uma passagem de descarga 40b estruturada pelo ladointerno do tubo interno 43, sendo descarregado para fora junto com asaparas(rebarbas) geradaspelaparteperfurante.Portanto, nestesistema,aresistênciaaof luxonãoéalteradanoladodeabastecimentodoref rigerantedurante o corte, quando não importa para o desempenho de descarga dasaparas (rebarbas) que o furo perfurado H seja profundo.

Aocontrário,orefrigerantenosistemadeabastecimentoexterno supramencionado é enviado à parte perfurante pela abertura Tentre a barra de perfuração 41 e a circunferência interna de um furode perfuração H, e de maneira similar, é descarregado das aberturasde descarga 33a e 33b do cabeçote de perfuração 31 para o exterior pelapassagem de descarga de rebarbas 40 na barra de perfuração 41 juntocom as aparas (rebarbas) geradas na parte perfurante . Entretanto, como,juntamente com o avanço do corte, o caminho do abastecimento é aumentado,existe uma perda de pressão que aumenta de acordo, devido à resistênciado caminho de fluxo. Portanto, existe um problema neste sistema que,quanto mais profundo se torna o furo de perfuração, pior se torna odesempenho da descarga das aparas (rebarbas) pelo refrigerante. Alémdisso, é necessário estabelecer uma pressão de abastecimento derefrigerante em maior nível, para compensar uma redução na perda depressão supramencionada, onde surge um outro problema de aumento nocusto das dependências e no custo de energia.

Revelação da Invenção

A presente invenção foi desenvolvida em vista dassituaçõessupramencionadasendo,portantoumobjetivodapresenteinvençãoprover uma máquina de perfuração profunda, particularmente como umamáquina para o fornecimento de refrigerante à parte perfurante por meiode um sistema de abastecimento externo, capaz de conseguir alta eficiênciade perfuração, mesmo que o furo de perfuração seja aprofundado,aperfeiçoando o desempenho da distância das aparas (rebarbas) da parteperfurante sem estabelecer a pressão de abastecimento de refrigeranteem alto nível.

Sumário da Invenção

Para obter o objetivo supramencionado, a máquina deperfuração profunda de acordo com um primeiro aspecto da invenção émostrada com os numerais de referências nos desenhos de acompanhamento.

A máquina de perfuração profunda está configurada de maneira que umcabeçote de perfuração tubular 2, tendo aberturas de descarga 4a e 4be comunicando-se com uma passagem de descarga de rebarbas 10, está fixadoàs lâminas de corte 3a e 3c na extremidade distai da barra de perfuraçãooca 1, o interior da qual é feito na passagem de descarga de rebarbas10, sendo o refrigerante C fornecido a partir do exterior para o ladodas lâminas de corte 3 aa3 cpelaaberturaentreasuperf í cie circunf erencialexterna da barra de perfuração Iea superfície circunferencial internade um furo de perfuração H, e as aparas (rebarbas) S geradas pelo cortesão descarregadas pelas aberturas de descarga 4a e 4b para o exteriorpela passagem de descarga de rebarbas 10 junto com o refrigerante C,incluindo ainda furos de desvio 5 providos diagonalmente emumaplural idadede pontos na direção circunferencial da parede circunferencial 21 docabeçote de perfuração 2 , de maneira a penetrar na parede circunf erencial21docabeçotedeperfuração2,eassimaaberturaexterna5aficaposicionadamais próxima ao lado da extremidade distai do cabeçote do que a aberturainterna 5b, sendo que uma parte do refrigerante C fornecida do exteriorpara o lado da parte perfurante flui dos furos de desvio 5 para o interiordo cabeçote de perfuração 2 para gerar uma força de indução para o ladoda descarga, e as aparas (rebarbas) S são enviadas para a descarga pelaforça de indução.

Amáquinadeperfuraçãoprofunda de acordo comumsegundoaspecto da invenção é uma máquina de perfuração profunda de acordo como primeiro aspecto, em que os respectivos furos de desvio 5 acima descritossão providos diagonalmente de maneira que a abertura externa 5a estejaposicionada mais próxima ao lado frontal na direção de rotação docorrespondente cabeçote de perfuração 2 do que do lado interno 5b narotação relativa do cabeçote de perfuração 2 e da peça trabalhada W.

Com a máquina de perfuração profunda de acordo comum primeiro aspecto da invenção, uma parte do refrigerante fornecidopela parte externa para a parte perfurante pela abertura entre a barrade perfuração e a circunferência interna de um furo de perfuração duranteo corte flui a partir dos correspondentes furos de desvio no interiordo cabeçote de perfuração. Entretanto, como a direção de fluxo é feitadiagonalmente na direção do lado traseiro, é gerada uma força de induçãona direção do lado de descarga na passagem de descarga de rebarbas,onde as aparas (rebarbas) são descarregadas pela parte perfurante pormeio da força de indução. Portanto, mesmo que o furo de perfuração Hseja aprofundado em linha com o avanço do corte, pode ser obtida umaalta eficiência de perfuração enquanto é mantido um adequado desempenhode descarga das aparas (rebarbas) pela parte perfurante, onde a pressãode abastecimento de refrigerante não é particularmente aumentada, sendopossível evitar o aumento dos custos das dependências e do custo daenergia.

De acordo com o segundo aspecto da invenção, como osrespectivos furos de desvio supramencionados são providos diagonalmentede maneira que a abertura exterior esteja posicionada mais à frentena direção da rotação relativa do cabeçote de perfuração do que da aberturainterna, existe um fluxo de refrigerante pelos respectivos furos dedesvio de fora para dentro em linha com a rotação relativa do cortee, ao mesmo tempo, correntes contrárias ao fluxo são criadas no interior,onde a força de indução para o lado da descarga é ainda aumentada napassagem de descarga de rebarbas, sendo ainda obtida uma maior eficiênciade perfuração já que o desempenho da descarga das aparas (rebarbas)aumenta mais.

Breve Descrição dos Desenhos

A FIG. 1 mostra um cabeçote de perfuração da máquinadeperf uraçãoprof unda de acordo comuma configuração dapresente invenção,onde (A) é uma vista em plano e (B) é uma vista lateral;

A FIG. 2 mostra a vizinhança do cabeçote de perfuraçãodurante o corte de um furo profundo pela máquina de perfuração profundasupramencionada, onde (A) é uma vista em corte perpendicular na direçãoaxial, e (B) é uma vista em corte ao longo da direção axial;A FIG. 3 é uma vista em corte longitudinal mostrandoa condição de corte do furo profundo pela mesma máquina de perfuraçãoprofunda;

A FIG. 4 é uma vista em plano mostrando um cabeçotede perfuração em uma máquina de perfuração profunda da técnica anterior;e

A FIG. 5 mostra a vi zinhança de um cabeçote de perfuraçãodurante o corte de um furo profundo pela máquina de perfuração profundada técnica anterior, onde (A) é uma vista em corte ao longo da direçãoaxial no sistema de abastecimento interno do refrigerante, e (B) é umavista em corte ao longo da direção axial no sistema de abastecimentoexterno do refrigerante.

Descrição dos símbolos

1 Barra de perfuração

10 Passagem de descarga de rebarbas

2 Cabeçote de perfuração

20 Furo central

21 Parede circunferencial3a a 3c Lâminas de corte

4a, 4b Aberturas de descarga5 Furo de desvio5a Abertura exterior5b Abertura interiorC RefrigeranteH Furo de perfuraçãoT AberturaS Aparas (Rebarbas)W Peça trabalhadaDescrição Detalhada da Invenção

Será dada, doravante, uma descrição detalhada de umaconfiguração de uma máquina de perfuração profunda de acordo coma presenteinvenção com referência aos desenhos. A FIG. 1 mostra um cabeçote deperfuração da correspondente máquina de perfuração profunda, a FIG.2 mostra o lado do cabeçote de perfuração da correspondente máquinade perfuração profunda durante o corte, e a FIG. 3 mostra um estadode perfuração pela correspondente máquina de perfuração profunda,respectivamente.

Como mostrado nas FIGS. I(A) e (B), o cabeçote deperfuração 2 da máquina de perfuração profunda é aproximadamente tubular,tem sua extremidade distai formada emum cone agudo, e inclui dois pequenose grandes furos de descarga 4a e 4b que são abertos a partir da faceda extremidade distai para a lateral e têm formato de hélice quandoobservados a partir do lado da extremidade distai. Essas aberturas dedescarga 4a e 4b comunicam-se com o furo central 20 aberto na extremidadetraseira, onde uma lamina de corte central 3c e uma lâmina de corteperiférico 3a são fixadas na face de borda da grande abertura de descarga4a, e uma lâmina de corte intermediário 3b é fixada por solda à facede borda da pequena abertura de descarga 4b. Também, essas lâminas decorte 3a a 3c são feitas de liga de carboneto cimentada, e estão dispostasde maneira que as pontas da lâmina estejam orientadas aproximadamentena mesma direção diametral.

No cabeçote de perfuração 2, como nos equipamentosda técnica anterior, os coxins guia 6 e 6 são posicionados e fixadosperto da extremidade distai entre ambas as aberturas de descarga 4ae 4b na circunferência externa cujo diâmetro externo é um pouco maior,e ao mesmo tempo, ranhuras de retenção 7 e 7 são posicionadas e formadasaproximadamente para dentro da circunferência externa. Além disso, éprovida uma porção de rosca macho 8 na circunferência externa da porçãoproximal 2c, e providos furos de desvio 5 que penetram para dentro epara fora da parede circunferencial 21 em uma pluralidade de pontos(estão ilustrados quatro pontos) na direção circunferencial da porçãointermediária 2b. E, como para os respectivos furos de desvio 5, a aberturaexterna 5a é posicionada mais perto do lado da extremidade distai docabeçote que da abertura interna 5b como mostrado na FIG. 2 (A) e (B) ,sendo provido diagonalmente de maneira a estar posicionado mais parao lado frontal na direção de rotação relativa (a direção da flecha Ymostrada na FIG. 2(A)) quando fazendo o corte usando o correspondentecabeçote de perfuração 2.

Por outro lado, a barra de perfuração oca da máquinade perfuração profunda é formada para ser um tubo redondo como mostradona FIG. 2 (B), e seu interior constitui a passagem de descarga 10. Comoa porção de rosca macho 8 no lado da extremidade proximal 2c do cabeçotede perfuração 2 é rosqueada e ajustada na rosca fêmea 11 fixada nacircunferência interna da porção de extremidade frontal, o correspondentecabeçotedeperfuração2éunidoconcentricamentecomaporçãodeextremidadedistai e mantido na posição. E, o cabeçote de perfuração ligado 2 éposto em um estado em que a porção de extremidade distai 2a se projetaa partir da extremidade distai da barra de perfuração 1. Entretanto,é formada uma abertura anular 9 entre a circunferência externa da porçãointermediária 2b e a circunferência interna da porção de extremidadedistai 12 da barra de perfuração 1, considerando que os furos de desvio5 são feitos para a comunicação com o exterior.

Com respeito à realização de perfuração profunda poresta máquina de perfuração profunda, o lado da extremidade proximalda barra de perfuração 1 tendo um cabeçote de perfuração 2 fixado emsua extremidade distai é ligado ao fuso de uma máquina ferramenta pormeio de ummandril da peça trabalhada (não ilustrado) , acionado e girado,oudoladodapeçatrabalhadaWgirado. Nessemomento, é enviado refrigerantea partir de um sistema de abastecimento externo onde, como mostradona FIG. 3, usando uma jaqueta de abastecimento de refrigerante pelaqual a barra de perfuração oca 1 é integrada em óleo, o refrigeranteC é enviado em alta pressão a partir da porta de entrada 15 para a jaquetacorrespondente 13 em uma condição que a jaqueta 13 é pressionada a umapeça trabalhada W por meio de uma união de vedação 14, sendo o refrigeranteC fornecido ao lado da extremidade distai do cabeçote de perfuração2 pela abertura T entre a superfície circunferencial externa da barrade perfuração Iea superfície circunferencial interna de um furo deperfuração H, e o refrigerante C é enviado a partir das aberturas dedescarga 4a e 4b do cabeçote de perfuração 2 para a passagem de descargade rebarbas 10 na barra de perfuração 1 junto com as aparas (rebarbas)S geradas na parte perfurante, e então descarregadas para o exterior.

Nessa perfuração profunda, uma parte do refrigeranteC enviada de forma profunda pela abertura T entre a circunferência externada barra de perfuração Iea superfície circunferencial interna do furode perfuração H flui dos furos de desvio 5 para o interior do cabeçotede perfuração 2 na porção de extremidade distai da correspondente barrade perfuração 1, e sua porção restante é orientada para uma posiçãode corte na extremidade distai do cabeçote de perfuração 2 . Como nestaconexão, nos respectivos furos de desvio 5, a abertura externa 5a éfeita diagonalmente de maneira a estar posicionada mais perto do ladoda extremidade distai do cabeçote do que da abertura interna 5b, é feitauma força de indução para o lado da descarga no furo central 20 e napassagem de descarga de rebarbas 10 devido ao fluxo do refrigeranteC que passa pelos furos de desvio 5. Além disso, como nos respectivosfuros de desvio 5, a abertura externa 5a é feita diagonalmente paraestar posicionada mais à frente do lado frontal na direção de rotaçãodo correspondente cabeçote de perfuração 2 que a abertura interna 5bcomo mostrado na FIG. 2 (A) , o fluxo do refrigerante C que passa pelosfuros de desvio 5 de fora para dentro é enviado em linha com as rotaçõesrelativas (na direção da flecha Y ilustrada) da barra de perfuração1 e do cabeçote de perfuração 2 , sendo ainda geradas correntes contráriasno interior do furo central 20, onde a força de indução para o ladoda descarga aumenta mais.

Portanto, as aparas (rebarbas) S geradas em linha como corte são rapidamente removidas das aberturas de descarga 4a e 4bpara o furo central 2 0 juntamente com o refrigerante C enviado à parteperf urante por uma força intensiva de indução operando no lado de descargado cabeçote de perfuração 2, e sendo descarregadas de forma extremamenteeficiente pela passagem de descarga de rebarbas 10.

Assim, na máquina de perfuração profunda de acordocom a presente invenção, mesmo que o furo de perfuração Hseja aprofundadoem linha com o avanço do corte, é mantido o desempenho da descarga dasaparas (rebarbas) S da parte perf urante, em que a perfuração profundapode ser realizada com grande precisão e alta eficiência de perfuração.Além disso, nessa máquina de perfuração profunda, como não é necessárioaumentar a pressão de abastecimento do refrigerante C para estar emconformidade com um aumento da perda de pressão devida à resistênciado caminho de fluxo como nas técnicas anteriores, podem ser reduzidoso custo das dependências e da energia.

Também, napresenteconfiguraçãoessemodoéilustrado,que é composto por três lâminas de corte 3a a 3c, que são soldadas efixadas no cabeçote de perfuração 2, e duas aberturas de descarga 4ae 4b. A presente invenção pode ser configurada de vários modos, porexemplo, um modo em que o cabeçote de perfuração é composto por umaúnica lâmina de corte e uma única abertura de descarga, um modo em queo cabeçote de perfuração é composto por cinco ou mais lâminas de corteem número ímpar e duas aberturas de descarga, um modo em que as lâminasde corte são compostas por uma rebarba de lançamento, ou um modo emqueas lâminas de corte são formadas integralmente no cabeçote dep erfuração.

Também, o cabeçote de perf uraçãopode ser do tipo de rosca interna contráriaà configuração presente e pode ser composto de maneira que seja adaptadoe rosqueado na parte exterior da barra de perfuração. Além disso, apresente invenção pode estar sujeita a várias modificações e variaçõescom referência à configuração detalhada, com referência ao número eà posição de formação dos furos de desvio 5, ao número e à posição defixação dos coxins guia, da presença ou da ausência e do número de ranhurasde retenção, etc.

Claims

1. Máquina de perfuração profunda em que um cabeçotede perfuração tubular (2) dotado de aberturas de descarga (4a, 4b) quese comunicam com uma passagem de descarga de rebarbas (10) no lado daslâminas de corte (3a-3c) está fixado à extremidade distai de uma barrade perfuração oca (1) tendo seu interior servindo comopassagemde descargade rebarbas (10), o refrigerante (C) é fornecido a partir do exteriorparaolado das lâminas de corte (3a-3c) pelaabertura (T) entre a superfíciecircunferencial externa da barra de perfuração (1) e a superfíciecircunferencial interna de um furo de perfuração (H), e as rebarbas(S) geradas pela perfuração são descarregadas pelas aberturas de descarga(4a, 4b) para o exterior pela passagem de descarga de rebarbas (10)juntamente com o refrigerante (C), caracterizado pelo fato de que osfurosdedesviosãoprovidosemumapluralidadedeposiçõescircunferenciaisna parede circunf erencial (21) do cabeçote de perfuração (2) parapenetrarobliquamente de maneira que a abertura externa (5a) seja colocada maispróxima ao lado da extremidade distai do cabeçote do que a aberturainterna (5b), e uma parte do refrigerante (C) fornecida externamenteao lado da parte perfurante flua pelos furos de desvio na direção docabeçote de perfuração (2), gerando assim uma força de atração parao lado da descarga e acelerando a descarga das rebarbas (S).

2. Máquina de perfuração profunda, de acordo com aReivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os respectivos furosde desvio (5) são providos diagonalmente, de forma que a abertura externa(5a) este ja posicionada mais adiante no lado frontal na direção de rotaçãodo cabeçote de perfuração (2) do que a abertura interna (5b) na rotaçãorelativa do cabeçote de perfuração (2) e da peça trabalhada (W).