Магнитни и вакуумни закрепващи системи

Начало > Механични системи > Статии > Сп. Инженеринг ревю - брой 7/2024 > 23.10.2024

  • Какъвто и детайл да се обработва механично, сигурното му закрепване е от ключово значение за гъвкавостта и прецизността на процеса

  • Недостатък на електро-постоянномагнитните системи е по-високата им цена в сравнение с постоянномагнитните, както и по-голямата им чувствителност към въздушни междини между работната им повърхнина и детайла

  • Незабавното закрепване и освобождаване на вакуумните системи ги прави подходящи за експлоатация с високоскоростни автоматизирани машини с ЦПУ


Какъвто и детайл да се обработва механично, сигурното му закрепване е от ключово значение за гъвкавостта и прецизността на процеса. Магнитното и вакуумното фиксиране са сред най-разпространените технологии в областта, като всяка от тях се отличава със специфични предимства и недостатъци. Какви са те ще разгледаме в настоящата статия.

 

Магнитни системи

Ефективността и прецизността са основни приоритети в динамичното развитие на съвременното производство. Сред технологиите, движещи този преход, е магнитното закрепване. Магнитните фиксиращи системи са се доказали като надеждно решение, предлагащо висока степен на универсалност за различни индустриални сектори. От металообработката до асемблирането в автомобилостроенето, приложенията на магнитните закрепващи системи са всеобхватни.

Магнитните системи използват магнитните сили на постоянен магнит, електромагнит или електро-постоянно магнитен материал за реализиране на закрепващо действие. В последните години магнитите стават все по-популярни като алтернатива на механичните системи за захващане на детайли.
В цеховете за металообработка магнитните системи редуцират времето за настройка и увеличават достъпа до всички страни на детайла. Те са ценен инструмент за закрепване на детайли при приложения със струговане на повърхнини.

Използването на магнитни системи носи редица предимства. Постоянната сила на задържане гарантира, че няма вариации в това колко стегнато или хлабаво е закрепен детайлът. Цялостната опора на повърхността на детайла скъсява продължителността на циклите благодарение на факта, че е подсигурена централната зона на частта. Магнитните системи се характеризират с по-кратко време на настройка, тъй като детайлът може да бъде поставен директно върху магнитната плоча. Сред недостатъците им е това, че затрудняват центрирането и работата с малки детайли, защото тяхната повърхностна площ често не е достатъчно голяма.

 

Видове магнитни системи

На пазара се предлагат три вида магнитни системи – с постоянни магнити, електромагнитни и електро-постоянно магнитни.
Закрепващите системи с постоянни магнити се произвеждат от магнетизирани материали и осигуряват постоянно магнитно поле, без да е необходимо пропускането на електрически ток. Това също елиминира необходимостта от електрически присъединявания, комутатори, допълнителни генератори и др.

Магнитите се изработват от специални сплави и тъй като тези материали са силно намагнитени, те не губят силата си и предлагат безсрочен експлоатационен живот. Повечето индустриални постоянни магнити са разположени в носител. Подравняването на полюсите определя състоянието на магнита – активен или не, като позицията им се променя физически.

Системите с постоянни магнити са най-подходящи за лека механична обработка заради надеждността и безопасността, които предлагат. С нарастване на изискванията на процесите и увеличаване на размера на системите обаче, механичните усилия, необходими, за да се преодолее магнитното триене и да се активира магнитът, стават твърде големи.

Освен независимостта им от електрозахранването, която гарантира, че при прекъсване на електроподаването детайлите няма да паднат, предимство на системите с постоянни магнити е лесният монтаж, позволяващ пренос от една машина на друга. Също така те не генерират топлина, която би могла да деформира самите тях или детайлите.

Електромагнитните закрепващи системи генерират магнитно поле при пропускането на електрически ток. Те се активират чрез модул за управление, което дава възможност за бързо намагнитване и лесно размагнитване на детайла. Тези системи могат да бъдат ръчни, автоматични или комбинирани.
Модулът за управление позволява регулиране на магнитната сила и контролиране на цикъла на размагнитване, което улеснява отстраняването на детайла. Електромагнитните системи могат надеждно да задържат грубо обработени части и могат да се произвеждат в различни размери, отговарящи в оптимална степен на изискванията на детайлите.

Като недостатък на тези системи може да се посочи зависимостта им от електрическата енергия, както и необходимостта от резервно захранване, обусловена от съображения за безопасност. Те могат да генерират топлина, която има потенциала да повлияе на механичната обработка.

Електро-постоянномагнитните закрепващи системи са хибридни решения, като това позволява те да се предлагат в по-големи размери и с по-голяма мощност за приложения в металообработката. Бързото действие на силния постоянен ток дава възможност на системата да се възползва от превръщането на феромагнитния материал в постоянен магнит. В това състояние не е необходимо външно електрозахранване. Електрически ток се прилага за застопоряване и освобождаване на системата, но в случай на прекъсване на електроподаването тя продължава да държи детайла стабилно.

Енергопотреблението на тези системи е минимално. Те могат да се справят и с тежки операции по фрезоване. Тъй като температурата им не се изменя, няма риск за прецизността на механичната обработка. Недостатък на електро-постоянномагнитните системи е по-високата им цена в сравнение с постоянномагнитните, както и по-голямата им чувствителност към въздушни междини между работната им повърхнина и детайла.

 

Предимства на магнитните системи

Една от основните силни страни на магнитните системи се крие в забележителната им задържаща сила. За разлика от традиционните механични методи на закрепване, магнитите генерират равномерни сили, ефективно фиксиращи детайли, изработени от черни метали. Независимо дали става дума за закрепване на тежки стоманени пластини или компоненти със сложна геометрия по време на механична обработка, магнитните системи гарантират стабилност и прецизност, дори при тежки условия на експлоатационната среда.

Подобренията по отношение на ефективността, предлагани от магнитните системи, са съществени. Чрез елиминиране на необходимостта от ръчни закрепващи механизми и редуциране на времето за настройка производителите могат значително да увеличат производителността. Бързите смени и безпроблемните преходи между детайлите улесняват производствените процеси, което води до повишен капацитет и намалени престои. Нещо повече, на практика безконтактното естество на магнитните системи свежда до минимум износването, удължавайки експлоатационния живот на оборудването и подобрявайки допълнително оперативната ефективност.

 

Вакуумни системи

Вакуумните закрепващи системи се справят с предизвикателствата на фиксиране на детайли, изработени от немагнитни екзотични сплави и деликатни продукти с малка дебелина, които трябва да бъдат обработени с високо ниво на прецизност. С тяхна помощ се реализират функции на задържане и позициониране, които преди са били невъзможни. Отлични резултати например се постигат при закрепването на стъкла за полиране в автомобилната индустрия. Липсата на всякакви захващащи механизми елиминира риска от счупване и осигурява неограничен достъп до цялата повърхнина, давайки възможност за полиране и на ръбовете. Обработката на ултратънко фолио и пластмаса също е възможна, без да се стига до нагъване или нарушаване на структурата им.

Равномерното разпределение на вакуума по цялата площ на детайла позволява получаването на силно полирани повърхности с хомогенна дебелина. Проектантите и операторите на практика имат пълна свобода, що се отнася да размерите – вакуумните системи могат да закрепват детайли с размери от 9 кв. см до 50 х 150 см.

Незабавното закрепване и освобождаване на вакуумните системи ги прави подходящи за експлоатация с високоскоростни автоматизирани машини с ЦПУ. Използването на надеждни превключватели с незабавно действие осигурява защита за машините, материалите и оператора. Вакуумните системи са широко приложими за всякакви видове машини и процеси, включително фрезоване, пробиване, изрязване на профили, райбероване, шлифоване, пясъкоструйна обработка и полиране.

Когато детайлите са с неправилна форма, лесно се проектират и изработват фиксиращи приспособления, които да отговарят на съответната форма. Вакуумното закрепване елиминира необходимостта от сложни механични приспособления, изискващи скъпоструващо формоване и обработка. Вакуумът може да изпълнява двойна функция – да задържи здраво и детайла, и закрепващото приспособление към машинната основа. Минималната дебелина на вакуумните закрепващи системи, обикновено само от 20 до 45 мм, позволява максимален достъп на машината до големи детайли или монтирани на дорник режещи инструменти с голям диаметър. Вакуумните системи могат да имат канали или уплътнения, даващи възможност за закрепване на детайли с различни форми и размери.

Отвори с определен диаметър осигуряват отрицателни налягания до 9 кг/кв. м, предоставящи достатъчна задържаща сила за големи площи. Предлагат се също различни конфигурации на каналите и уплътненията, за да се отговори на изискванията по отношение на размера и броя на закрепваните детайли.

Вакуумните системи лесно могат да бъдат адаптирани за почти всяка стандартна машина – или за постоянна, или за временна употреба. Те могат да задържат всякакъв брой детайли едновременно в зависимост от броя на отворите за вакуум. Разбира се, допълнителните отвори трябва да бъдат закрити, когато не са в употреба. Това може да се осъществи чрез поставянето на уплътнителен материал върху вакуумните отвори на дъното на каналите. Възможно е и системата да е проектирана така, че всеки набор от отвори да може да бъде изключен с помощта на външен вентил.

Вакуумът се осигурява от стандартна помпа, оразмерена спрямо изискванията. Управлението може да е автоматично, като превключвател може да изключи машината автоматично при спиране на електроподаването или загуба на вакуум.

 

Съображения при ползване на вакуумни системи

Важен фактор, който трябва да се вземе предвид при вакуумно закрепване на детайли, е силата на рязане. Установено е, че вакуумните системи издържат на странични сили, но дори най-малките аксиални повдигащи сили могат да създадат междина между закрепващата повърхност и детайла, което ще причини загуба на вакуум. Добър начин за свеждане на аксиалните сили до минимум е да се използват инструменти, при които стружките се отвеждат в посока към рязаната повърхнина. Стандартните фрези, при които стружките се отдалечават от рязаната повърхнина, могат да издърпат детайла и да улеснят загубата на вакуум.

Вакуумните системи могат да имат много по-добра задържаща сила в странични направления, но ако скоростите и подаванията са твърде големи, задържащото действие може да бъде нарушено и детайлът да се освободи. Използването на инструменти с по-малък диаметър води до по-малки радиални сили на рязане върху детайла, което прави задържането по-надеждно. Това не означава да се използва инструментът с възможно най-малкия диаметър, но ако има проблем с функционирането на вакуумната закрепваща система, може да се обмисли преминаването към по-малък инструмент.

Колкото по-голяма е наличната площ на повърхнината, толкова повече сила може да приложи вакуум помпата към детайла, което означава повече задържаща сила. Важно е също да се вземе предвид и повърхнината на готовия детайл – например при изрязване на голям отвор в центъра на детайла е важно операторът да е наясно с намалената площ на повърхнината и следователно с понижената сила на задържане.

 

Предимства на вакуумните системи

Основното предимство на вакуумните системи е, че закрепват детайлите надеждно, осигурявайки неограничена, равна работна повърхнина. Независимо дали се гравира, фрезова или реже, тези установки водят до по-чисти и по-прецизни резултати.

Ефективната установка е от ключово значение за производителността. Вакуумните системи опростяват процеса като елиминират необходимостта от ръчно закрепване и времеемко регулиране на позицията на детайла. Нужно е единствено да се активира вакуумът, което води до увеличаване на времето за механична обработка и повишаване на производителността. Допълнително предимство на вакуумните системи е, че благодарение на факта, че не е необходимо странично закрепване загубите на материал се свеждат до минимум. Това позволява с времето да се спестят значителни количества суровинен материал.


Вижте още от Механични системи


Ключови думи: закрепващи системи, закрепване на детайли, магнитни системи, вакуумни системи



Редактор на статията:

ДИЛЯНА ЙОРДАНОВА

ДИЛЯНА ЙОРДАНОВА

Отговорен редактор

• Завършва специалност "Инженерна екология" в Химикотехнологичен и металургичен университет;


• Заема длъжността "Отговорен редактор" в издателство TLL Media от 2020 г.;

• Разполага с над 10 години опит в създаването на съдържание и писането на научни статии.

Контакт в LinkedIn


Top