Магнитные приспособления в машиностроении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Тверской государственный технический университет

Кафедра «Прикладная физика»

Реферат

На тему: «Магнитные приспособления в машиностроении»

Разработал: Солнцев М.В.

Проверил: Болотов А.Н.

Тверь 2013



Оглавление

Введение

Общие сведения

Электромагнитные приспособления

Приспособления с постоянными магнитами

Электропостоянные магнитные приспособления

Магнитная оснастка

Магнитные грузоподъёмные захваты

Выводы

Список использованной литературы



Введение

В машиностроении всё большее применение находят магнитные приспособления, это и понятно, ведь у них есть множество достоинств по сравнению с механическими приспособлениями. Они могут обеспечить большую точность обработки, они значительно сокращают время на подготовку деталей к обработке и т. д.



Общие сведения

В станочных приспособлениях с электромагнитным и магнитным силовым устройством обрабатываемые детали закрепляются без механических зажимов. В этих приспособлениях магнитный поток, создаваемый электромагнитом или постоянным магнитом, проходит через обрабатываемую деталь, которая является частью магнитопровода. При этом возникает сила, притягивающая обрабатываемую деталь к плоскости приспособления.

Электромагнитные и магнитные приспособления можно применять для закрепления деталей, изготовленных из материала с большой магнитной проницаемостью, например из стали и чугуна. Эти приспособления применяются на плоскошлифовальных и внутришлифовальных станках, т. е. в тех случаях, когда при работе режущих инструментов не возникает больших сдвигающих усилий. Ни один из способов закрепления шлифуемых деталей по быстроте и простоте не может сравниться с закреплением детали при помощи магнитных приспособлений.

Обрабатываемая деталь опорной поверхностью прочно прижимается к приспособлению, а остальные ее поверхности доступны для обработки. Для закрепления и открепления детали достаточно включить или выключить электрический ток или передвинуть поворотом рукоятки блок с постоянными магнитами.

Особенно широкое применение электромагнитные и магнитные приспособления находят в инструментальном производстве при изготовлении штампов, пресс-форм, измерительного и вспомогательного инструмента и обработке фасонных деталей приспособлений.

Магнитные приспособления изготовляются в виде прямоугольных, круглых и синусных плит. Электромагниты питаются постоянным током от генератора или выпрямителей. Постоянные магниты изготовляют из специальной высокоуглеродистой стали с присадками вольфрама, кобальта и хрома. По сравнению с электромагнитными приспособлениями плиты и патроны с постоянными магнитами имеют следующие преимущества:

безопасны в работе, так как не связаны с использованием какого-либо источника тока;

не расходуют электроэнергию;

долговечны в работе (без ремонта работают 8-- 10 лет).

Можно выделить четыре основных этапа процесса использования магнитных полей в металлообработке: 1) намагничивание изделий; 2) удержание их магнитным полем во время обработки; 3) размагничивание приспособления для снятия изделий; 4) размагничивание самих изделий после обработки (при необходимости).

Первые три этапа осуществляются соответствующими приспособлениями, снабженными специальными системами управления, четвертый - отдельными системами размагничивания.

По типу источника магнитной энергии приспособления разделяют на:

- электромагнитные (источник - электромагнита);

- с постоянными магнитами (источник - постоянные магниты);

- электропостоянные (источник - постоянный магнит и электромагнит).

Электромагнитные приспособления

Электромагнитные приспособления известны и применяются более 200 лет. Их силовой блок содержит катушку, обтекаемые электрическим током и намотаны вокруг стальных сердечников для концентрации магнитной энергии.

Катушка с сердечником образует магнитную систему, которые могут быть двух видов: Н- или П- и Ш- образные (рис. 1).



Рис. 1. Магнитные системы электромагнитных приспособлений: а - Н - образная двухполюсная; б - Ш - образная трехполюсная; в, г - многополюсные.

Преимущества электромагнитных приспособлений:

· простота и жесткость концентрации;

· низкая стоимость;

· возможность дистанционного управления;

· легкость автоматизации;

· практически неограниченные размеры;

· возможность регулирования усилия притяжения.

Недостатки:

· необходимость системы управления и токопровода;

· нагрев за счет тепла, выделяемого катушками;

· возможность возникновения опасности при аварийном отключении электроэнергии.

Применение электромагнитных плит.

Электромагнитные плиты выпускаются круглых и прямоугольных форм.

Электромагнитные плиты с круглой формой рабочей поверхности, применяются на токарных, лоботокарных, карусельных, расточных и плоскошлифовальных станках с круглым столом. В процессе эксплуатации круглые плиты в большинстве случаев вращаются, реализую круговую подачу, в результате чего возникает воздействие центробежной силы на закрепляемое изделие.

Круглые плиты изготавливаются с различным полюсным рисунком: продольным и радиальным. Радиальные полюса позволяют закреплять концентрично расположенные заготовки.

Электромагнитные плиты прямоугольной формы применяются на плоскошлифовальных, фрезерных и других станках.

Полюсной рисунок у прямоугольных электромагнитных плит может быть мелко полюсной, принцип действия которого основан на использование множества ложных полюсов, разделенных немагнитными промежутками, позволяющий удерживать с максимальной силой довольно тонкие заготовки. Среди таких плит Upmagnet представляет серию электромагнитных плит EMA с полюсным делением 5+0.5+5+0.5+5+3мм, который позволяет максимально ровно распределить магнитное поле над поверхностью плиты. Серия электромагнитных плит EMB с полюсным делением 1+3мм позволяют закрепить довольно тонкие заготовки с максимальной силой удержания. Также полюсной рисунок электромагнитных плит может быть выполнен в форме замкнутых полюсов. Электромагнитные плиты серии EMC с замкнутыми полюсами обладают особо высокой силой удержания, способны закреплять крупные заготовки, что позволяет их применять даже при силовом фрезеровании.

Приспособления с постоянными магнитами

Такие приспособления получили широкое распространение в 50-х годах прошлого века в связи с разработкой новых магнитотвердых материалов.

Особенности конструкции и применения магнитных приспособлений зависят от типа используемых в них магнитов. По энергетическим характеристикам постоянные магниты, используемые в магнитной оснастке, могут быть разделены на три группы.

Первая: с энергией, приходящиеся на 1 м3 = 5 - 15 кДж (ферриты) (рис. 2 а).

Рис. 2. Магнитные системы с постоянными магнитами: а) - энергией 5 - 15 кДж/м3; б) - энергией 20 - 40 кДж/м3 ;в) г) - энергией свыше 50 кДж/м3; 1- магниты; 2 - стальные полюса; 3 - изделия.

Такие магниты из-за низких значений магнитной индукции не могут самостоятельно служить полюсами приспособлений и нуждаются в стальных концентраторах магнитной энергии, из-за чего используются в стальной арматуре.

Вторая: с энергией на 1 м3 = 20 - 40 кДж (рис. 2 б).

Это в основном литые магниты типа Альнико, которые сами могут являться полюсами приспособлений.

Третья: с энергией на 1м3 выше 40 кДж (рис. 2 в ,г).

Это высокоэнергетические магниты на основе редкоземельных элементов, здесь нет необходимости в силовом блоке.

Преимущества магнитных приспособлений:

· независимость (автономность) от внешнего источника энергии в процессе эксплуатации;

· безопасность;

· отсутствие внутренних источников теплоты;

· постоянное повышение энергетических и эксплуатационных характеристик за счет использования новых магнитотвердых материалов.

Магнитные плиты.

В магнитных плитах источником магнитной энергии выступают постоянные магниты. Такие как: Фериты, Альнико, Неодимовые. Это позволяет магнитным плитам быть автономными и не завесить от внешних источников энергии.

В магнитных плитах UPmagnet применяются редкоземельные магниты, сплав Неодим-Железо-Бор (Неодимовые магниты) они обладают наиболее высоким значением остаточной магнитной индукции (не путать с остаточным магнетизмом) коэрцитивной силой и максимальной энергией. Магниты покрыты защитным слоем, что максимально исключает разрушающее воздействие внешней среды.

Конструкция, технология производства и материалы обеспечивают высокую влагостойкость магнитных плит, что позволяет применение СОЖ во время их эксплуатации, а высоко энергитичные магниты, используемые в плитах UPmagnet, обеспечивают наивысшие показатели силы удержания (12кг/см?).

Все магнитные плиты приводятся в рабочее положение путем поворота ключа на 180? во время которого магнитный поток равномерно распространяется над поверхностью плиты и замыкается через закрепляемое изделие, в результате чего происходит его удержание. Возвращение ключа, в исходное положение заставляет магнитный поток замкнуть свой контур внутри корпуса самого приспособления и тем самым не распространятся над его поверхностью, позволяя снять без усилий изделие с рабочей поверхности плиты.

После отключения плиты, в изделии остается минимальный остаточный магнетизм. В магнитных плитах UPmagnet остаточный магнетизм не превышает 0.5кг/см?

Так чем же, по мимо использования разных постоянных магнитов различаются магнитные плиты, если конструктивно они похожи друг на друга. Магнитные плиты UPmagnet, как и другие плиты, разделены по признаку полюсного деления.

Магнитные плиты серии PFF имеют полюсное деление 1+3мм, что позволяет закреплять заготовки малой и средней толщины. В рекомендациях по применению указано: закреплять заготовки от 2мм, это означает, что при этой толщине магнитный поток замкнется в контуре закрепляемой заготовке, а не над ее поверхностью и будет иметь наивысшие показатели по силе удержания.

Магнитные плиты серии PMF изготавливаются с полюсным делением 0.5+1.5мм, позволяя закреплять очень тонкие изделия, от 1 мм.

Но надо учитывать, что не только толщина, магнитные свойства материала закрепляемого изделия и энергетические показатели постоянных магнитов влияют на силу удержания. Не говоря уже о том, что закрепляемое изделие должно перекрывать как минимум два полюса. Также важными показателями для достижения наивысшей силы удержания, будут являться шероховатость поверхности закрепляемого изделия, воздушный зазор между изделием и зеркалом плиты, а также загруженность плиты. Чем больше эти показатели, тем меньше сила удержания.

Синусные магнитные плиты

Своей конструкцией синусные магнитные плиты идентичны плитам, рассмотренным выше, их особенность состоит в возможности регулировки наклона плиты относительно основания.

В синусных плитах UPmagnet представлены две серии.

Синусные магнитные плиты серии PMA с полюсным делением 0.5+1.5мм., которое обеспечивает равномерное распределение магнитного поля над поверхностью, позволяя закрепить очень тонкие изделия. Как и у всех магнитных плит UPmagnet, конструкция синусных магнитных плит влагозащищенная и предусматривает применение СОЖ. Синусные магнитные плиты PMA позволяют регулировать угол наклона плиты к основанию от 0 до 45? с точность установки угла ±5сек.

Синусные магнитные плиты серии PFH с полюсным делением 1+3мм., которое позволяет закреплять заготовки малой и средней толщины также предусматривает применение СОЖ. Серия PFH Поворотная магнитная плита, позволяет обеспечить любой угол наклона, а лимб помогает быстро установить плиту под заданным углом.

Применение магнитных приспособлений.

ГОСТ 16528-81 - плиты, ГОСТ 24568-81 - патрона.

Применяются на токарных, фрезерных, шлифовальных, строгальных и других станках.

Наиболее распространенной станочной оснасткой, использующей постоянные магниты, являются магнитные плиты и патроны.

Рис. 3. Магнитная плита.

При включенном состоянии полюсы 2 силового блока лежат на немагнитных элементах 5 корпуса 1, направляя весь магнитный поток магнитов 3 через адаптер 4 и детали 6. при отключенном состоянии полюса 2 расположены под немагнитными прокладками адаптера. В результате магнитный поток имеет новое направление.

Сила притяжения (min) плит с ферритами - 2,5 - 4 Н/см2; литые магниты Арнико - 5 - 15 Н/см2 ; редкоземельными - 15 - 30 Н/см2 до 70 Н/см2.

Электропостоянные магнитные приспособления

Принцип действия электропостоянных магнитных приспособлений состоит в параллельной работе постоянных магнитов и электромагнитов. При этом рабочий магнитный поток представляет собой сумму магнитных потоков, обусловленных обоими указанными источниками.

Магнитные потоки постоянного магнита и электромагнита могут замыкаться по различным контурам (рис. 4 а, в) и по одному и тому же контуру (рис. 4 б, г) системы. Важно, чтобы их суммирование произошло в полюсах силового блока. Соотношение этих потоков, т.е. соотношение долей энергий магнитов и электромагнитов в общей энергии крепления определяется требованиями системы управления, обеспечения безопасности его эксплуатации и назначением оснастки.

Преимущества:

· простота управления и автоматизации, возможность дистанционного управления;

· возможность регулирования усилия притяжения в широких пределах;

· безопасность (при отключении энергии, детали удерживаются за счет энергии постоянных магнитов).

Недостатки:

· наличие внутреннего источника теплоты (катушка) и дефицитных магнитотвердых материалов;

· постоянная намагниченность рабочей поверхности при отключения питания электромагнитов.



Рис. 4. Эектропостоянные магнитные системы: а - энергией 5 - 15 кДж/м³; б - энергией 20 - 40 кДж/м³ ;в - энергией свыше 50 кДж/м³ ; 1 - магниты; 2 - сердечники электромагнитов; 3 - изделия.

Электропостоянные (электроимпульсные) Магнитные плиты с квадратными полюсами, применяются на различных стадиях производственного процесса.

Представляют собой уникальное зажимное устройство. Обладают высокой силой удержания, позволяют быстро и безопасно закреплять большие или маленькие заготовки из легированной или нелегированной стали (с примесью или без), инструментальной стали или стали с высоким содержанием ферромагнита. Могут легко использоваться на всех стандартных центрах фрезерования и обработки. Электропостоянные плиты подходят для многих видов производства, например, при производстве шаблонов и штампов, изготовление контурных деталей в больших машиностроительных заводах и на малых предприятиях.

Некоторые преимущества, которыми обладают электропостоянные плиты:

Электропостоянные плиты позволяют за одну установку производить обработку детали с пяти сторон. Заготовка может быть установлена на полюсные надставки, которые обеспечат доставку магнитного потока к заготовке без потерь и надежно зафиксируют заготовку над поверхностью плиты. Это позволяет производить обработку с пяти сторон за одну установку, не повреждая поверхность плиты. Это значительно увеличивает производительность в условиях серийного производства и снижает себистоимость.

Быстрая установка и фиксация заготовки на электропостоянных плитах обеспечивает последующий рост производительности. С плитой заготовка может быть установлена в считанные секунды. Больше не надо тратить время на установку заготовок или чтобы поменять положение заготовки во время ее обработки. Магнитное поле активируется нажатием кнопки. Включение происходит в доли секунды. Заготовка закрепляется надежно, прочно и безопасно. Используя Магнитные плиты исключается (сводится к минимуму) механическая деформация заготовок. Тонкие или хрупкие заготовки закрепляются осторожно и безопасно. Заготовка не искривляется и не сгибается из-за силы удержания. Поверхность заготовки защищена от повреждений, которые могут возникнуть в результате использования традиционных технологий для зажима.

Cроки и безопасность работы. Постоянная магнитная сила удержания проходит через всю заготовку. Это улучшает обработку поверхности и существенно повышает точность работы. Независимость электропостоянной магнитной системы Магнитная плита может быть использована отдельно от оборудования, не требует никаких сложных приготовлений, не требуется никаких изменений в программе оборудования. В одну долю секунды и с одним зарядом энергии возникает сила удержания между магнитной плитой и заготовкой. После этого больше не требуется подача энергии. После того, как контроллер был отсоединен, заготовка на неограниченное время неизменно и надежно удерживается на плите. Прекрасно адаптируется под контуры заготовки Используя электропостоянные плиты, можно закреплять заготовки различной формы. Полюсные надставки прекрасно приспосабливаются под формы заготовки - заготовка прочно закрепляется на надставках, позволяя таким образом обрабатывать ее с пяти сторон. Полюсные надставки Полюсные надставки используются для доставки магнитного потока к закрепляемой заготовки и позволяют закреплять заготовки различной формы, обеспечивая при этом большую площадь касания и как следствие, увеличивается сила удержания. Полюсные надставки могут быть фиксированными и плавающими. Фиксированные полюсные надставки.

Фиксированные полюсные надставки изготавливаются различных форм. Полюсные надставки улучшают площадь маневра для обработки, например при фрезеровании границ или сверлении насквозь. Сила удержания магнитной плиты гарантирует, что полюсные надставки эффективно передают магнитную силу, позволяя надежно закреплять даже сложные заготовки. Использовать полюсные надставки очень просто. Они могут по-разному и быстро устанавливаться на квадратные полюса, таким образом, образуя прекрасную поддержку для заготовок разных размеров. Плавающие полюсные надставки

Плавающие полюсные надставки с переносной осью прекрасно приспосабливаются к заготовкам с грубыми или неровными поверхностями. Они мобильны и идеально повторяют контуры заготовки. При включении магнитный поток проходит через всю заготовку. В таком положении она очень прочно держится. При работе с заготовками с очень шероховатой поверхностью, например с окалиной или после газовой резки. Надставки компенсируют шероховатость поверхности заготовки при закреплении. Это гарантирует, что заготовка не деформируется во время установки. Плавающие полюсные надставки должны использоваться в комплексе с 3 фиксированными надставками для того, чтобы образовать 3х-точечную устойчивую поддержку. Благодаря уникальной модульной конструкции плавающих полюсных надставок, магнитная сила удержания может быть направлена на горизонтальные или вертикальные оси, в зависимости от того, как должна быть установлена заготовка. В зависимости от установки, гибкая (приспособляемая) верхняя часть полюсной надставки приспособляется к заготовке посредством диагонального перемещения вверх или в сторону.

Управление электропостоянной плитой осуществляется через КОНТРОЛЛЕР. Контроллеры позволяют активировать и дезактивировать магнитные плиты. Специальное герметичное устройство, который является частью контроллера, соединяет контроллер и магнитную плиту. Контроллер отличается компактной и прочной конструкцией, удобен в применении. Контроллеры снабжены ручным устройством контроля, но в случае необходимости могут быть также снабжены прочным, удаленным устройством контроля. Модульный принцип электропостоянных плит. Все электропостоянные плиты UPmagnet по своей структуре модульные.

В зависимости от применения и типа оборудования, они могут комбинироваться или увеличиваться в соответствии с принципом модульности. Комбинируя несколько магнитных плит, могут быть созданы большие поверхности удержания, например для больших станков. Остаточный магнетизм, возникающий в заготовке при ее закреплении на электромагнитную плиту, очень мал. Для того, чтобы минимизировать магнетизм заготовки в большей степени, важно использовать одинаковое количество северных и южных полюсов, т.е. заготовка должна покрывать одинаковое количество полюсов. Если число полюсов неодинаково, в заготовке останется небольшой магнетизм. Но его можно уменьшить при помощи устройства демагнитизации.

Для того, чтобы увеличить силу удержания магнита, область магнитного потока должна быть как можно больше. Заготовка должна покрывать как минимум один южный и один северный полюс (частично). Общее правило: чем большую поверхность или чем больше полюсов покрывает заготовка, тем больше сила удержания. При закреплении больших заготовок очень важно удостовериться, что покрывается одинаковое количество южных и северных полюсов.

Магнитная оснастка

электромагнитный силовой металлообработка приспособление

Магнитная оснастка - приспособления способные силой магнитного поля удерживать ферромагнитный материал при различных видах обработки, сборочных работах и транспортировки, а также позволяющие закрепить приспособления другого типа на ферромагнитную поверхность.

Источником магнитной удерживающей силы в приспособлениях могут быть постоянные магниты, электромагниты либо то и другое одновременно. Величина и равномерность магнитного поля является основной характеристикой силовых показателей такого рода приспособлений, однако на эти показатели влияет множество факторов которые можно разделить на три основные группы: Конструктивную, Технологическую и Эксплуатационную.

К конструктивным относится технология изготовления и сборки, материалы включая источник магнитного поля, полюсной рисунок.

К технологичным факторам можно отнести качество и точность сборки приспособление, достоверность и качество технологического контроля в процессе и после изготовления.

К эксплуатационным факторам относятся характеристики закрепляемых изделий такие как: материалы из которого изготовлено это изделие, его форма, размер, параметры опорной поверхности, также степень загруженности приспособления этими изделиями и другие факторы связанные с использованием приспособления.

Ещё в машиностроении применяются следующие магнитные приспособления:

1. Индикаторные штативы(рис. 5.) Предназначены для крепления различного измерительного инструмента, подходят для использования в положениях с ограниченным доступом, на наклонной поверхности, имеют 4 оси поворота, 8мм фиксирующие отверстие, серии MST-A и MST-C выполнены с возможностью тонкой регулировки.

Основание магнитного блока выполнено таким образом, что позволяет закрепить приспособление как на прямую, так и на радиальную поверхность. Приводится в активное состояние поворотом переключателя из положения ВЫКЛ. в положение ВКЛ.

Рис. 5. Индикаторный штатив.

2. Магнитные блоки (рис. 6.) Предназначены для фиксации к ферромагнитному основанию ферромагнитных заготовок различной формы. Обладают довольно высокой силой удержания, Имеют магнитную поверхность с четырех сторон.

Рис. 6. Магнитный блок.



Магнитные грузоподъёмные захваты

Так же в машиностроении применяются магнитные грузоподъёмные приспособления, такие как магнитные грузоподъёмные захваты. Принцип работы магнитных грузоподъемных захватов заключается в удержании металлических деталей и конструкций на поверхности захвата за счет генерации магнитного поля. Управление магнитным полем осуществляется вручную с помощью рычага замыкания и размыкания магнитных силовых линий. Таким образом, магнитные захваты позволяют удерживать изделия из ферромагнитных материалов без риска падения перемещаемого груза.

Рис. 7. Магнитные грузоподъёмные захваты МГ.

Магнитные захваты предназначены для поднятия и/или перемещения ферромагнитных деталей различных геометрических форм, таких как: металлические листы, трубы, профиль и другие изделия массой от 100 до 3000 кг.

Преимущества магнитных захватов:

* Магнитные захваты не потребляют электроэнергии;

* Использование магнитных захватов позволяет повысить эффективность, безопасность и скорость выполнения монтажных, а так же погрузо-разгрузочных работ;

* Значительно меньшие габаритные размеры и масса по сравнению с электромагнитами;

* Простота и удобство в эксплуатации;

* Высокая эксплуатационная надежность;

Применение магнитных захватов.

Высокая эксплуатационная надежность, отсутствие энергозатрат, малые габаритные размеры и масса в сравнении с электромагнитными захватами, простота и удобство в эксплуатации, обуславливают широкое применение магнитных грузоподъемных захватов в следующих сферах:

* на производственных предприятиях (например, в процессе лазерной резки при изготовлении штампов);

* в машиностроении;

* в порту;

* на оптовых складах;

* при погрузке-разгрузке товаров на транспортные средства;

* в строительстве;

* на торговых предприятиях;

* на металлобазах.



Выводы

Применение магнитных приспособлений позволяет значительно сократить время на подготовку (установку заготовки) к механической обработке, чем удешевляет производство деталей. Магнитные приспособления следует применять при серийном и массовом производстве. Магнитные приспособления нашли широкое применение ещё в прошлом веке. За многие годы использования они доказали свою надёжность. Так же за все эти годы и прогресс не стоял на месте и на сегодняшний день существует множество магнитных приспособлений различных форм, размеров и принципов действия.



Список использованной литературы

1. Блюмберг В.А. «Прогрессивные конструкции станочных приспособлений». Л. Машиностроение, 1968. - 269 с.

2. Верников А.Я. «Магнитные и электромагнитные приспособления в металлообработке». М. Машиностроение 1984г. 158с.

3. Магнитные плиты. // UPmagnet. Магнитная оснастка. [электронный ресурс]. URL: http://www.upmagnet.ru/articles/.%20./.%20./content/view/1/30/component/option-com_virtuemart/page-shop.browse/category_id-3/Itemid-36/ (дата обращения 16.02.2013).

4. Малкин Б. М. «Магнитные приспособления к металлорежущим станкам: научное издание». Л. Машиностроение, 1965. - 203 с.

Размещено на Allbest.ru

...