Magnetyczne uchwyty obróbkowe są stosowane od lat i wielokrotnie spotykałem takie przede wszystkim w szlifierkach do płaszczyzn. Rzadziej spotyka się takie uchwyty obróbkowe na innych obrabiarkach. Zamocowanie z wykorzystaniem pola magnetycznego można zastosować wyłącznie do materiałów magnetycznych.

Magnetyczne uchwyty obróbkowe zapewniają stałe działania siły mocującej, a samo zamocowanie jest zabiegiem krótkotrwałym. Istotną zaletą zamocowania magnetycznego jest wykorzystanie do tego tylko jednej powierzchni przedmiotu obrabianego. Dzięki temu dostęp narzędzi do innych powierzchni jest lepszy. Ma to znaczenie kiedy w projekcie kluczową rolę odgrywa wzajemne położenie różnych powierzchni. Obróbka w jednym ustaleniu i zamocowaniu jest metodą, która pozwala na uzyskanie wymaganej dokładności w przytoczonym kontekście. Współczesny trend obróbki w jednym zamocowaniu w rzeczywistości sprowadza się do minimalizowania ustaleń i mocowań, w konsekwencji operacji technologicznych. Jedynie w niektórych przypadkach proces technologiczny obróbki przedmiotu może być zrealizowany w jednym ustaleniu i zamocowaniu.

Choć magnetyczne uchwyty obróbkowe zapewniają stałe działanie siły mocującej to z racji swojego charakteru wielkość siły mocującej nie jest stała. Jej wartość uzależniona jest od następujących czynników:

• opór magnetyczny materiału przedmiotu obrabianego – im większy opór magnetyczny tym mniejsza siła mocująca;
• powierzchnia styku uchwytu i przedmiotów – im większa tym siła mocująca większa;
• przedmiot obrabiany ma stanowić tzw. zworę magnetyczną zapewniającą duży strumień pola magnetycznego w obwodzie – przedmiot nie może być zbyt mały;
• stan warstwy wierzchniej przedmiotu obrabianego – chropowatość powierzchni – mniejsza szczelina (większa gładkość powierzchni) to większa siła mocująca;

Uchwyty magnetyczne

Wyróżnia się uchwyty magnetyczne i elektromagnetyczne. Stricte magnetyczne uchwyty obróbkowe wykorzystują magnesy stałe. Bloki magnesów mogą być ustawione w jednym z dwóch położeń – załączone i wyłączone. Pozycja “włączone” zapewnia nam zadziałanie siły mocującej poprzez ustawienie magnesów trwałych i wstawek (ilustracja 1a) pod określonymi segmentami płyty głównej uchwytu. W pozycji wyłączonej ustawienie magnesów trwałych i wstawek zmienia układ obwodu magnetycznego (ilustracja 1b). Linie pola magnetycznego wychodzą z bieguna N, przechodzą przez segment płyty głównej, wstawkę, płytę dolną do bieguna S. Nie przechodzą przez przedmiot obrabiany.

Ilustracja 1. a.) uchwyt magnetyczny w położeniu “włączony”; b.) uchwyt magnetyczny w położeniu “wyłączony”.

Zalety uchwytów magnetycznych:

• nie wymagają zasilania w energię elektryczną, a zatem nie przestaną działać w przypadku zaniku zasilania co jest istotne w trakcie trwającego procesu obróbkowego;
• nie stanowią dodatkowego źródła energii cieplnej;
• instalacja w strefie obróbkowej jest prosta, jak innych uchwytów, np. imadło;

Uchwyty elektromagnetyczne wykorzystują elektromagnesy zamiast magnesów trwałych.

Nowoczesne uchwyty elektromagnetyczne

Na ilustracji 2 i wyróżniającej (nagłówek artykułu) przedstawiono uchwyt MAGNOS firmy SCHUNK – elektromagnetyczny uchwyt obróbkowy. Uchwyt zwrócił moją uwagę ze względu na fakt, iż przedmiot z materiału ferromagnetycznego nie zostanie namagnesowany. Konstrukcja “technologii pól kwadratowych” firmy SCHUNK powoduje wnikanie pola elektromagnetycznego w przedmiot obrabiany jedynie na określoną głębokość.

Ilustracja 2. Uchwyt elektromagnetyczny MAGNOS firmy Schunk z przystawkami blokowymi (kostkami).

Technologia kwadratowych pól polega na tym, że każde tego typu pole stanowi oddzielny biegun mocujący. Dzięki temu linie strumieni pola magnetycznego przebiegają wzdłuż i w poprzek danego pola co zwiększa ich zagęszczenie [1]. W konsekwencji wrasta wielkość siły mocującej. Osiągane siły mocujące rzędu od 24 do 555 kN [2] predysponują tego typu uchwyty do wykorzystania w obróbkach gdzie siły skrawania mogą być duże – np. frezowanie. Osiągnięcie wartości siły mocujące rzędu 555 kN wymaga zakrycia wszystkich pól i przy zerowej szczelinie powietrznej.

Jak pokazano na ilustracjach 2 i 3 w przypadku prezentowanego uchwytu firmy SCHUNK wykorzystuje się przystawki blokowe (wyróżnia się również przystawki płytowe). Przystawki wykorzystuje się w przypadku kiedy przedmiot obrabiany ma zróżnicowany kształt i konieczne jest podparcie na różnych wysokościach. Drugim powodem jest umożliwienie narzędziu lepszego dostępu do powierzchni bocznych przedmiotu obrabianego.

Ilustracja 3. Uchwyt elektromagnetyczny MAGNOS firmy Schunk z przystawkami blokowymi (kostkami) – ruchome kostki dystansowe .

Firma Schunk przy opracowywaniu projektów uchwytów MAGNOS uwzględniła kryterium kosztów eksploatacyjnych. Tego typu optymalizacja polega na znacznym ograniczeniu zapotrzebowania na moc zasilania. Jednocześnie wykorzystanie magnesów trwałych przeciwdziała oderwaniu się przedmiotu obrabianego w przypadku braki zasilania, jak to ma miejsce w uchwytach elektromagnetycznych.

Źródła

1. Feld M., Uchwyty obróbkowe, WNT 2002
2. Materiały informacyjne firmy SCHUNK
3. Technologia magnetycznego mocowania – obróbka detali z pięciu stron w jednym ustawieniu