Вакуумный прижим для станков с ЧПУ

Вакуумный прижим – это современный и самый эффективный вид оснастки. При создании вакуума в замкнутом объеме образуется сила, обусловленная разницей между давлением в объеме и атмосферным давлением. На этом явлении основано множество применений вакуумного оборудования. Одним из таких применений является вакуумный прижим. С помощью силы, создаваемой перепадом давления, заготовки надежно фиксируются на обрабатывающем столе. Учитывая, что атмосферное давление создаёт усилие в 1 кг/с на квадратный сантиметр, нетрудно подсчитать, что пластина с площадью 10х10 см будет прижиматься к столу с силой, равной 100 кг/с. Этого более чем достаточно для обработки закреплённых деталей инструментом ЧПУ-станков на обычных режимах. Усилие будет возрастать с увеличением площади закрепляемой заготовки. Вакуум создается с помощью вакуумного насоса. Производительность и тип вакуумного насоса определяется размером и типом вакуумного стола.

Вакуумная оснастка становится всё более популярна и это обусловлено многими факторами:

• Отсутствует необходимость в дорогостоящей механической оснастке для каждой заготовки, так как вакуумные столы универсальны и один стол подойдет для закрепления заготовок разной геометрии.
• Моментальная фиксация. Достаточно лишь точно спозиционировать заготовку, открыть вакуумный вентиль и заготовка готова к обработке.
• Возможна обработка контура сразу всей заготовки, а при использовании специальных подложек возможна и сквозная обработка деталей.
• Равномерное распределение прижимающей силы позволяет обрабатывать тонкостенные заготовки без деформаций и повреждений.
• Высокая производительность при обработке большого количества мелких деталей. Партия деталей может быть закреплена на одном столе. Групповая обработка увеличивает производительность в 2 - 3 раза!

Вакуумные столы подойдут как для мелкосерийного производства, где основным критерием будет универсальность оснастки, так и для массового производства, где скорость и автоматизация играют ведущую роль. На вакуумных столах в основном обрабатываются листовые заготовки, которые прошли предварительную обработку поверхности, контактирующей со столом.

Применения вакуумного прижима на станках с ЧПУ:

• Фрезерование корпусных деталей из алюминиевых сплавов;
• Обработка авиационных панелей;
• Фрезерование композитных материалов;
• Шлифование стали, стекла и керамики;
• Фрезерование и гравировка лицевых приборных панелей;
• Групповая обработка и разделение корпусных компонентов из одной заготовки.

На станках с ЧПУ применяются различные типы вакуумных столов, отличающихся способами закрепления и прижимающей силой.

Решетчатые вакуумные столы

Решетчатые вакуумные столы – это самое распространенное решение, которое применяется для различных операций фрезерования и шлифования. Столы отличаются высокой силой прижатия и точностью позиционирования.

Стол представляет из себя плиту из алюминиевого сплава, на котором нанесена сетка пазов с определенным шагом. Полость пазов объединена с вакуумной системой через отверстия в плите. Вакуумный трубопровод может разветвляться к разным отверстиям в столе, что позволяет разделить площадь стола на рабочие области.

Для закрепления заготовки в пазы стола укладывается вакуумный шнур, повторяющий геометрию закрепляемой заготовки, образуя замкнутый контур. После чего, на этот контур устанавливается заготовка, базируется относительно стола с помощью опор и открывается вакуумный вентиль. Через отверстие, которое находится в замкнутом контуре откачивается воздух и создается прижимная сила. Шнур полностью заполняет пространства паза, и заготовка прижимается непосредственно к поверхности стола. Упругий шнур также компенсирует неровности заготовки и плотно герметизирует замкнутый объем.

Решетчатые столы позволяют производить обработку с подачей охлаждающей жидкости в область резания.

К недостаткам такой конструкции можно отнести необходимость предварительной подготовки (укладка шнура) и невозможность сквозной обработки. При сквозной обработке замкнутый объем разгерметизируется, а также фреза может повредить поверхность стола. Для таких целей используются специальные коврики с большим количеством присосок, что позволяет разделить область закрепления на отдельные ячейки. Подложки используются как расходный материал, так как при сквозной обработке повреждаются.

Перфорированные вакуумные столы.

Перфорированный вакуумный стол представляет собой алюминиевую плиту с большим количеством отверстий, расположенных сеткой с шагом 10 мм по всей поверхности прижатия. Отверстия выполнены тонким сверлом диаметром 0,3 – 1,0 мм и рассверливаются до диаметра 3,0 – 5,0 мм на поверхности. Отверстия позволяют создать вакуум в полости между заготовкой и вакуумным столом. Сверления объединяются в несколько вакуумных линий, образующих рабочие области и откачивается вакуумным насосом.

Отличием такой конструкции от решетчатой будет то, что для закрепления не требуются дополнительные манипуляции и заготовку можно закрепить в любом месте на рабочей поверхности. Отверстия, которые не закрываются заготовкой имеют незначительное проходное сечение, что не приводит к сильному росту давления в системе и уменьшению прижимной силы.

Стол позволяет выполнять и сквозную обработку. Для этого используется специальный перфорированный коврик, отверстия которого совпадают с отверстиями на столе. При сквозной обработке фреза повреждает коврик, который используется, как расходный материал. Также стол может использоваться при подаче СОЖ.

К недостаткам перфорированных столов относится меньшая сила прижатия в сравнении с решетчатыми.

Желобковый вакуумный стол

Стол желобкового типа состоит из алюминиевой плиты с желобами на всю дину, объединенные с вакуумной системой. Для работы стола необходимо закрывать всю его поверхность полимерным ковриком для предотвращения утечек. Для каждой заготовки необходимо использовать свой коврик, на котором выполняются отверстия, находящиеся в площади контакта заготовки со столом. Также возможно сквозная обработка и работа с подачей СОЖ.

Основной недостаток такой системы – это необходимость подготавливать коврик под каждую заготовку с новой геометрией.

Столы с пористыми материалами

Принцип действия таких столов основан на особых свойствах пористых материалов, которые способны пропускать через себя воздух и обеспечивать при этом необходимый перепад давления для фиксации заготовки. Такие столы в основном применяются для хрупких и пластичных заготовок для последующей обработки (фольга, плёнка, печатные платы). Материал фиксируется равномерно без образования складок.

К недостаткам такого метода можно отнести невысокую силу прижатия и невозможность использования с СОЖ.

Для создания вакуума в вакуумных столах ЧПУ используются следующие вакуумные насосы:

Безмасляные пластинчато-роторные насосы.

Универсальное решение для работы, как при глубоком разряжении, так и при работе с давлением близким к атмосферному. Неприхотливое и бюджетное решение. Насосы обеспечиваю разрежение до 100 мбар и имеют широкий модельный ряд с максимальной быстротой действия до 360 м3/час.

Когтевые вакуумные насосы.

По рабочим характеристикам идентичны сухим пластинчато-роторным насосам, но при этом надежнее и обладают большим сроком службы.  В конструкции отсутствуют трущиеся детали. Рабочие роторы вращаются с зазором, совместное вращение обеспечивается за счет синхронизирующей зубчатой передачи. Обслуживание насоса ограничивается контролем уровня масла синхронизирующей передачи, которое требует замены не чаще чем раз в 2 года в минимальном объеме 0,5 л. Эксплуатационные затраты сводятся к минимуму и практически полностью исключается внеплановый простой оборудования.

Маслосмазываемые пластинчато-роторные насосы.

Из представленных вариантов обеспечивают наиболее глубокое разрежение до 1 – 5 мбар, что позволяет увеличить силу прижатия на 10 – 15 % в сравнении с безмасляными аналогами. Модельный ряд представлен моделями с быстротой действия от 5 м3/ час до 300 м3/час.

Но наличие масла в камере сжатия также накладывает ограничения на работу вакуумного насоса. При работе в диапазоне давлений от 400 до 1000 мбар выхлопной фильтр не справляется с потоком масляного тумана, и он выходит наружу, загрязняя рабочее помещение. Такой режим работы также негативно сказывается на самом насосе и приводит к перерасходу масла. В связи с этим масляные насосы подойдут только для герметичных систем, в которых отсутствуют натекания воздуха (в основном это решетчатые и желобковые вакуумные столы).

При обработке с СОЖ в вакуумную систему с масляным насосом необходимо установить емкость для сбора СОЖ, для предотвращения попадания жидкости в камеру сжатия. Для этих целей используются прозрачные емкости, в которых удобно контролировать уровень.

Водокольцевые насосы.

Самое неприхотливое и устойчивое решение. Насосы обеспечивают разрежение до 33 мбар, а быстрота действий установок может доходить до нескольких тысяч м3/час, чего будет достаточно для целого цеха металлообработки. Насос допускает попадание воды в камеру сжатия, что упрощает работу со станками в которых используется СОЖ.

К основным недостаткам насосов водокольцевого типа можно отнести высокое энергопотребление и необходимость подачи воды для работы насоса. Для решения вопроса с подачей воды можно устанавливать системы с замкнутым контуром циркуляции.

Система центрального вакуума.

При подключении нескольких обрабатывающих центров к одной вакуумной системе разумнее использовать системы центрального вакуума на базе нескольких вакуумных насосов, ресивера и системы управления. Такая комбинация позволит:

• Эффективно использовать ресурс вакуумных насосов, включая в работу столько насосов, сколько требуется для повторения кривой потребления вакуума всех обрабатывающих центров.
• Компенсировать резкий рост давления в системе за счет буферного объема в вакуумном ресивере.
• Полностью автоматизировать процесс вакуумирования. Не требуется включать и выключать установку. Достаточно один раз установить на контроллере необходимый диапазон рабочего давления и система управления в автоматическом режиме будет его поддерживать.

Отдельно стоит выделить вакуумную оснастку для деревообработки. Это применение отличается большой площадью обрабатываемой поверхности. Вакуумные столы в таких системах не обладают высоким уровнем герметичности за счет воздухопроницаемости заготовок и неровностью поверхностей. Чаще всего применяется перфорированный вакуумный стол, на который укладывается пористый материал для распределения прижимной силы.

В таких системах не требуется создавать большой перепад давления, так как прижимная сила компенсируется большой площадью поверхности, но требуется высокая быстрота действия, так как необходимо откачивать большой поток натекания. Вследствие чего при деревообработке чаще всего используются href="https://erstvak.com/industrial/vozdukhoduvki/">воздуходувки:

Вихревые воздуходувки

Воздуходувки вихревого типа – это низконапорный компрессор динамического действия, который также может использоваться на вакуум. Вихревые воздуходувки для прижима не способны обеспечить большое разрежение (максимум до 500 мбар) но при этом гарантируют высокую быстроту действия при сравнительно невысокой мощности. Блок сжатия имеет очень простую конструкцию и обслуживанию подлежит только подшипник, который необходимо менять после 2 – 3 лет эксплуатации. Воздуходувки малошумные, имеют компактные размеры и просты в эксплуатации. При работе на вакуумный прижим необходимо обеспечить защиту воздуходувки от попадания пыли. Для этого на всасывании необходимо устанавливать воздушный фильтр или циклон при сильно запыленном применении.

Роторные воздуходувки РУТС

Воздуходувки РУТС – это компрессоры уже объемного действия. Они подойдут для более производительных столов, или централизованных систем. Конструкция уже сложнее и имеет большие габаритные размеры в сравнении с вихревыми моделями, обеспечивают разрежение до 500 мбар и быстроту действия до нескольких тысяч м3/час.

Когтевые и водокольцевые насосы также отлично подойдут для деревообработки.

Для подбора подходящего средства откачки для вакуумного прижима обращайтесь к нашим инженерам.