Магнитное крепление деталей в процессах металлообработки

Стабильная и точная установка обрабатываемой или перемещаемой детали чрезвычайно важна на производстве с точки зрения безопасности оператора и сохранности самого объекта. С другой стороны, время сборки системы «деталь – крепление» и последующего демонтажа играет значительную роль и иногда определяет эффективность всего процесса обработки в целом.

Эти главнейшие требования, то есть стабильность и точность, а также время зажима, полностью реализуются в системах магнитного зажима.

Хотя, казалось бы, выбор типа крепежных элементов не так уж важен с точки зрения эффективности производственных процессов, но ужесточение требований безопасности и повышение нормативов качества все чаще вынуждают производителей использовать инновационные и предельно точные системы крепления.

Кроме того, особенно в малосерийном производстве, элементы крепления должны быть гибкими и справляться с объектами различных размеров и форм, обеспечивая при этом максимально короткое время переналадки. Поэтому механические системы крепления все чаще уступают место магнитным.

Для переработки и транспортировки

Среди магнитных систем есть несколько категорий устройств, используемых для различных применений и в различных отраслях промышленности. Магнитные захваты используются, например, для манипулирования и подъема: они позволяют размещать заготовки в станках и переносить элементы из листового металла, формы или другие детали, изготовленные из материалов с ферромагнитными свойствами.

Магнитные захваты заменяют различные виды механических ручек, зажимов, а также цепей и веревок, повышая эффективность работы и повышая уровень комфорта и безопасности сотрудников. Эта категория магнитных систем используется, в частности, в машиностроении, а также на сталелитейных заводах, заводах металлоконструкций и металлургических заводах, особенно для транспортировки лома.

Магнитные держатели крепления, чаще всего в виде пластин прямоугольной формы (хотя встречаются и другие, например круглые), представляют собой дополнительный элемент оборудования обрабатывающих центров и применяются при фрезеровании, шлифовании, точении, сварке, сверлении, электроэрозионной обработке, и других операциях.

Их преимущество перед традиционными зажимами и механическими манипуляторами в том, что они значительно быстрее захватывают и освобождают заготовку, доступны с пяти сторон и не вызывают деформации материала в месте крепления элемента.

Равномерное давление прижимной пластины снижает вибрации, обеспечивая тем самым большую точность процессов обработки и снижая износ режущего инструмента. Еще одним несомненным преимуществом является снижение затрат на подготовку и обслуживание инструмента.

Отдельную группу магнитных систем составляют крупные транспортные системы, являющиеся, в том числе, важнейшим элементом техники сталелитейных заводов, складов металлоконструкций, а также, например, промышленных предприятий, где производятся автомобили.

Эти устройства используются для захвата, удержания и переноски металлических листов, особенно крупных, пластин, крупных блоков и рулонов. Поскольку традиционные методы обращения с листовым металлом могут привести к его изгибу и деформации, магнитные держатели снижают этот риск, обеспечивая стабильное крепление элемента.

Различные магнитные технологии

Системы магнитного крепления, представленные в настоящее время на рынке, оснащены тремя основными технологиями крепления магнитов. Основой являются постоянные или полупостоянные магнитные держатели, в которых магнитная сила включается и выключается, например, с помощью ручного рычага.

Преимуществом этого решения является полная независимость от электричества и практически полное отсутствие эксплуатационных затрат, а также длительный срок службы и низкие потребности в обслуживании. Постоянные системы крепления также просты в установке и мобильны. В месте крепления не выделяется тепловая энергия, поэтому отсутствует риск термической деформации монтажной пластины или заготовки.

К важнейшим недостаткам данного вида крепления относятся ограничения по размерам (заготовка не может быть слишком большой или слишком тяжелой) и невозможность регулировки силы зажима. Упомянутая ручная активация и деактивация усилия зажима также делает его неподходящим решением для автоматизированных станций.

В случае электромагнитов ток, протекающий через катушки, необходим для создания магнитного поля. В зависимости от размера электромагнитные системы могут иметь достаточно сильное магнитное поле, что позволяет безопасно крепить крупногабаритные и/или неровные по форме детали.

Оператор может плавно регулировать магнитную силу – управление может осуществляться вручную, но в современных системах оно все чаще выполняется автоматически. Важнейшим ограничением этой технологии является необходимость обеспечения непрерывной подачи электроэнергии, что требует альтернативного источника питания (например, аккумулятора) при выполнении некоторых операций.

Тепло, выделяемое при прохождении электричества через катушки, может вызвать деформацию и снизить точность фиксации. В случае данной технологии необходимо также учитывать дополнительные затраты на электроэнергию.

Комбинацией обоих вышеперечисленных методов являются системы электропостоянного крепления. Хотя у них тоже есть катушки – соленоиды, по которым течет ток для создания магнитного поля, электричество необходимо лишь на мгновение — для активации магнитов.

После намагничивания материала ток больше не нужен до тех пор, пока магнит не будет деактивирован (материал не размагничен). Поэтому потребление электроэнергии минимально. Эту систему можно успешно использовать для крепления довольно крупных объектов, а дистанционное управление позволяет использовать ее в автоматизированных процессах.

Также меньше риск деформации из-за перепадов температуры, ведь катушки не работают постоянно. Однако электропостоянные системы дороже, чем другие технологии, и в неблагоприятных условиях они обеспечивают меньшую удерживающую силу, чем электромагниты.