Stoły elektromagnetyczne

Stoły elektromagnetyczne służą do mocowania detali ferromagnetycznych podczas szlifowania, obróbki elektroerozyjnej oraz pomocniczych operacji technologicznych. Serie X11, X11m i X91 umożliwiają elektryczne załączanie pola i regulowanie intensywności magnesowania za pomocą odpowiedniego sterownika. Przy doborze znaczenie mają nie tylko wymiary płyty, lecz także układ biegunów, grubość przedmiotu, jakość przylegania oraz parametry zasilania.

Jak działa stół elektromagnetyczny?

Uchwyt elektromagnetyczny, potocznie nazywany elektromagnesem do szlifierki, wytwarza pole mocujące dzięki przepływowi prądu przez uzwojenia. Detal zamyka obwód magnetyczny między biegunami przeciwnej polaryzacji i zostaje przyciągnięty do powierzchni roboczej. Utrzymywanie wymaganej siły mocowania podczas obróbki wymaga ciągłego zasilania. Jest to zasadnicza różnica względem stołu elektropermanentnego, w którym magnesy stałe podtrzymują mocowanie po zakończeniu impulsu przełączającego.

Zanik napięcia może spowodować utratę siły mocowania. Układ sterowania obrabiarki powinien uwzględniać kontrolę zasilania stołu i odpowiednią reakcję na jego przerwanie. Magnetyzmu szczątkowego nie można traktować jako zabezpieczenia utrzymującego przedmiot podczas obróbki.

Serie X11, X11m i X91 — układ biegunów i gabaryty

W doborze podziałki należy uwzględnić powierzchnię bazową oraz grubość materiału. Drobniejszy układ lameli serii X11m ułatwia mocowanie cienkich elementów. Poniżej zestawiono przykładowe modele; wymiary podano w kolejności: długość × szerokość × wysokość.

Oznaczenia 3 + 1 mm oraz 18 + 4 mm odnoszą się do szerokości naprzemiennych lameli stalowych i mosiężnych. Nie określają minimalnej grubości obrabianego przedmiotu. Karty wymienionych modeli podają minimalne wymiary detalu 40 × 40 mm; spełnienie tego warunku nie zastępuje oceny grubości, przylegania i obciążeń występujących w procesie.

Montaż stołu na obrabiarce

Przed montażem należy sprawdzić dopuszczalne obciążenie stołu obrabiarki, uwzględniając łączną masę uchwytu elektromagnetycznego, detalu i wyposażenia mocującego. Wysokość uchwytu wraz z przedmiotem ogranicza przestrzeń pod ściernicą lub innym narzędziem. Trzeba również zweryfikować sposób przytwierdzenia uchwytu do maszyny oraz czystość i stan powierzchni podparcia.

Przewód zasilający należy poprowadzić tak, aby w całym zakresie ruchu stołu obrabiarki nie był naciągany, przycinany ani narażony na kontakt z narzędziem. Sposób prowadzenia kabla i umieszczenia połączeń elektrycznych powinien uwzględniać także oddziaływanie chłodziwa oraz zanieczyszczeń powstających podczas obróbki.

Zasilanie i dobór sterownika

Opisane stoły wymagają zasilania prądem stałym o napięciu maksymalnym 110 V DC. Nie należy podłączać ich bezpośrednio do sieci 230 V AC. Zasilanie może zapewniać osobny sterownik albo zgodny układ w obrabiarce. Karty stołów wskazują, że sterownik nie jest częścią zestawu.

USG-TG 400 4A ma regulowane wyjście 10–110 V DC i maksymalny prąd wyjściowy 4 A. Jego karta wymienia serie X11, X11m i X91. Przed zamówieniem trzeba potwierdzić znamionowy pobór prądu konkretnego stołu oraz warunki pracy zestawu; samo oznaczenie serii nie zastępuje sprawdzenia wymaganej wydajności prądowej.

Sterownik LL-05-220 ma zakres wyjściowy 0–130 V DC i maksymalny prąd 5 A. Jego karta wskazuje serie X11 i X91; zastosowanie z X11m wymaga potwierdzenia zgodności zestawu u dostawcy. Zakres regulacji sterownika przekracza maksymalne napięcie opisanych stołów, dlatego konfiguracja musi ograniczać napięcie podawane na stół do 110 V DC. Należy sprawdzić również zgodność połączeń i obciążalność wyjścia w przewidzianych warunkach pracy.

Regulacja wzbudzenia pozwala dostosować mocowanie do przedmiotu, lecz położenie pokrętła nie jest bezpośrednim wskazaniem siły przyciągania. Nie należy zakładać liniowej zależności między napięciem a siłą mocowania. Nastawę trzeba zweryfikować dla konkretnego materiału, geometrii i operacji.

Co decyduje o skuteczności zamocowania?

Materiał, szczelina i pokrycie biegunów

Stal niskowęglowa, stal hartowana i żeliwo mogą uzyskiwać różne siły przyciągania na tym samym stole. Aluminium, miedź i mosiądz nie nadają się do bezpośredniego mocowania magnetycznego. W przypadku stali nierdzewnej trzeba ustalić gatunek i właściwości magnetyczne materiału. Detal powinien obejmować bieguny przeciwnej polaryzacji, a jego rzeczywista powierzchnia styku musi zapewniać odpowiednie zamknięcie obwodu magnetycznego.

Zadziory, zgorzelina, wióry i nierówności zwiększają szczelinę pomiędzy przedmiotem a płytą, osłabiając mocowanie. Otwory i podcięcia zmniejszają powierzchnię czynną. Przy cienkich, wiotkich detalach należy dodatkowo uwzględnić sprężyste odkształcenie podczas przyciągania i zmianę kształtu po zwolnieniu.

Siły boczne i zakres obróbki

Siła potrzebna do oderwania detalu w kierunku prostopadłym do płyty nie określa bezpośrednio jego odporności na przesunięcie po stole. W przeciwdziałaniu przesunięciu uczestniczy tarcie, a listwy oporowe na dwóch bokach stołu mogą pomagać w przenoszeniu obciążeń stycznych. Ich wykorzystanie trzeba dobrać do kierunku działania sił skrawania. Odporność na moment odrywający zależy również od rozkładu siły przyciągania i geometrii zamocowania.

Karty X11 i X91 przewidują także lekkie prace frezarskie. Nie oznacza to dopuszczenia do dowolnego frezowania zgrubnego. Przy takich operacjach należy sprawdzić siły skrawania, momenty odrywające, wysokość detalu i podparcie. Serię X11m warto rozpatrywać przede wszystkim pod kątem szlifowania i obróbki elektroerozyjnej, zgodnie z przeznaczeniem konkretnego modelu.

Chłodziwo, temperatura i stan powierzchni roboczej

Karty przytoczonych stołów podają stopień ochrony IP67 oraz maksymalną temperaturę pracy 80 °C. Przewidziano pracę na sucho i z chłodziwem, jednak samo oznaczenie IP67 nie potwierdza możliwości nieograniczonego czasowo zanurzenia ani odporności na każdą ciecz technologiczną. Przy pracy w wannie elektrodrążarki należy potwierdzić dopuszczalne warunki zanurzenia, zgodność z dielektrykiem oraz sposób zabezpieczenia przewodów i połączeń.

Przepływ prądu przez uzwojenia powoduje nagrzewanie i związane z nim zmiany wymiarów elementów stołu. Przy szlifowaniu z wąskimi tolerancjami należy uwzględnić stabilizację termiczną przed ustaleniem końcowych nastaw procesu. Graniczna temperatura pracy nie jest gwarancją zachowania dokładności wymiarowej w całym zakresie temperatur. Powierzchnię płyty trzeba utrzymywać w czystości, a jej regenerację przez szlifowanie wykonywać w granicach naddatku dopuszczonego dla danego stołu.

Zwalnianie detalu i rozmagnesowanie

Po wyłączeniu wzbudzenia w przedmiocie i nabiegunnikach może pozostać magnetyzm szczątkowy. Powodowane przez niego przyciąganie może utrudniać zdjęcie detalu, a namagnesowany przedmiot może zbierać opiłki. Samo odłączenie zasilania nie jest pełnym rozmagnesowaniem. Jeśli proces wymaga ograniczenia pozostałego namagnesowania, należy potwierdzić funkcję demagnetyzacji w wybranym układzie sterowania albo zastosować oddzielny demagnetyzer. DR-1210 nie jest przeznaczony do pracy ciągłej; jego karta ogranicza czas pracy do 10 minut.

Przed doborem stołu przygotuj informacje o gatunku materiału, wymiarach i grubości detalu, powierzchni bazowej, rodzaju obróbki, chłodziwie oraz zasilaniu obrabiarki. Pozwala to ocenić cały układ mocowania: płytę, sterownik, opory i warunki pracy.