夹工件的磁力吸盘分为三类,即电磁吸盘,永磁吸盘和永磁电磁结合用的永磁电磁吸盘。
多年来,在许多工程技术人员看来,电磁吸盘和永磁吸盘只能用于磨床上磨削工件的吸夹。
目前,磁力吸盘可以而且成功地用于电火花腐蚀机床、龙门刨床、铣床、牛头刨床、撞床和钻床吸夹加工工件。
采用磁力吸夹工件不但能大大节省时间,还能节约成本,初期投资费用也低,不需要维修和管理费用。
铣床用的磁力吸盘
首先让我们看看逆铣时所涉及的力。
切削力与铣刀相切,其垂直分力一定为吸盘向下的拉力所克服,其水平分力受到工件和吸盘面之间摩擦力的阻碍,并且水乎分力的大部分传到机械的端面止动装置上。
顺铣时,切向切削力是向下对着吸盘和工件切削起始端的底面拐角,这时终端止动装置应置于逆铣吸盘的相反一端。
相对于工件与吸盘表面的接触面积比例来说,高的工件需要在铣切下方安置一个高的端面止动装置,否则,工件可能发生倾倒。
随着铣削的进行,切削力有助于将工件向下固定吸盘表面,结果顺铣要比逆铣切削得深些。
平铣刀和滚刀具有螺旋角时,会产生很大的侧向推力,此力为装在吸盘侧面的止动装置所承受。
端面铣时,如果铣刀的中心与工件的中线一致,铣刀的作用力趋向于将工件推向终端和吸盘的边侧而远离进刀方向。
在这种情况下,侧面和端面止动装置的位置定在那里是很明显的。
但若工件的中线与铣刀中心不重合,这时切削力一方面仍然将工件推向侧边,另一方面又将工件朝进刀方向拉。
因此对于顺铣来说,端面止动装置应放在铣削开始的一端。
根据吸盘上的工件尺寸与形状的不同,如要正确使用侧面和端面止动装置,可以加垫块,垫块材料好用低碳钢。
对大切削用量加工(如铣削或刨削),要用重型吸盘,其材料去除率可达2000mm³/秒(7.3吋³/分)。
影响磁吸力的因素
吸力问题取决于多种因素,接触面积会明显影响吸夹,应选用大而平的表面为接触面。
但近的研究表明现在已有吸夹不卿1组形状工件的方法。
吸盘顶面和工件表面的光洁度直接影响接触面积的大小。
假定洁净平滑的吸盘和工件表面可以提供吸夹力为100,那么铸造或锻造表面的吸夹力将会减***30或40。
工件厚度决定磁通量或工件吸收的能量的大小,工件吸收的能量越多,吸夹也越牢。
如果工件的厚度***少等于顶板上的磁板片厚度W,那么吸力会大,即为100单位,工件厚度为W/2,吸夹力则为95单位,为W/4,则为30单位。
工件材料对吸夹力有着惊人的影响,工件磁性吸夹只限于钢铁材料。
因此,当低碳钢具有100单位吸夹力时,铸铁则可能降***50单位;对于非磁性铸铁和奥氏体不锈钢等来说,将会不规则的继续下降到0单位。
此外,还有其他因素影响磁性吸盘吸夹力,如热处理及机床自身状况。
辅助装置
可以采用一系列辅助装置来扩大吸夹系统的适用性能。
其中一个前面已经谈过,即用垫板将较大极间距改变为致密的极间距,以吸夹较薄的工件。
另一个辅助装置是附加一顶部板,以此固定成型工作,这样节约了昂贵的夹具费用。
简单的盒式夹具可以用来固定接触面极有限的工作。
永磁电磁吸盘
随着磁铁吸盘尺寸的加大,开、关吸盘所费的体力也增大。
电磁吸盘接通、切断只要一只简单的开关行,但也有不足之处,即辅助装置可以采用一系列辅助装置来扩大吸夹系统的适用性能。
其中一个前面已经谈过,即用垫板将较大极间距改变为致密的极间距,以吸夹较薄的工件。
另一个辅助装置是附加一顶部板,以此固定成型工作,这样节约了高额的夹具费用。
简单的盒式夹具可以用来固定接触面极有限的工作。
永磁电磁吸盘随着磁铁吸盘尺寸的加大,开、关吸盘所消耗的人力也增大。
电磁吸盘接通、切断只要一只简单的开关行,但也有不足之处：即必须连续不断地提供直流电流,将不费管理费用的永磁吸盘和易于开关的电磁吸盘结合在一起,组成一个永磁电磁吸盘,这样兼有二者的优点,缺点可完全避免。
设计这类吸盘是供大切削量时吸夹之用,其吸夹能力很强。
永磁电磁吸盘(P、E)是在大块永磁材料上绕上线圈,接240伏民用电源,用一台固态调节装置能将直流电脉冲送入线圈,持续3一4秒钟,以磁化磁铁,一旦磁铁完全磁化,电流会自动切断,吸夹力靠永磁铁提供。
整个切削过程中,吸盘处于“可靠”状态。
拨动开关,于是调节器又送入另一系列的电流脉冲,该直流脉冲交替变换方向,其磁强度逐渐减弱,直***永磁铁退磁为止,然后可以将工件卸下。
退磁延续约25秒钟,随后电源自动断开。
因为工件放好后4秒钟即可进行切削,所以永磁电磁吸盘跟永磁吸盘一样,安装时间很短。
由于吸夹能力增大,切削量也随之增大,因此加快了开机到停机之间的周期。
工件平面大合适,材料切除率可达6700一8300mm³/秒(24一30吋m³/分)。
表面造型粗糙的铸件、锻造或热轧件,采用永磁电磁吸盘吸夹也比较好。
鉴于小的永磁电磁吸盘要稍大于小的永磁吸盘,因此较窄的工件不能正常接触吸盘的主N和S极,这时可在两极之间采用桥接法吸夹或加称为“供磁棒”的垫块,给工件增加一侧向磁通,以增强夹紧力,这种办法对吸夹研究工作特别重要。
