3,5.8. Электромагнитные и магнитные приводы

На рис. 3.22, а, б показаны принципиальные схемы электромагнитного приспособле­ния и приспособления с постоянными магнитами.

На схемах зажим обрабатываемой детали 1 на установочной поверхности приспо­ собления (адаптерной плиты) 2 производит рабочий поток Ф_Р9 являющийся частью полно­ го магнитного потока, образуемого электромагнитными катушками или постоянными магнитами. Рабочий поток Ф_р подводится к рабочему зазору 5 по стальным магнитопро- водам. Так как магнитный поток непрерывный, то, произведя работу, он должен снова вернуться к источнику энергии. Следовательно, магнитная цепь, по которой проходит ра­ бочий поток, должна быть замкнутой. В электромагнитном приспособлении (рис. 3. 22, а) такая магнитная цепь сострит из электромагнитных катушек 5, которые являются источником энергии, магнитопровода 3, обрабатываемой детали 1 и второго магнитопро- вода 3. Основание 7 приспособления представляет собой часть сердечника электромаг­ нитной катушки, которая в данном случае как бы разделена на две части. Чтобы магнит­ ный поток прошел через рабочий зазор 8, магнитопроводы 3 изолируют от корпуса адап­ терной плиты 2 приспособления немагнитной прокладкой 4.

В магнитном приспособлении (рис. 3.22, б) магнитная цепь, по которой проходит рабочий поток, состоит из постоянных магнитов 5, являющихся источником энергии, маг­нитопровода 3, обрабатываемой детали 1, магнитопроводов 8 и 6, основания 7. Пройдя цепь, магнитный поток снова возвращается в постоянный магнит 5.

В станочных приспособлениях с электромагнитным и магнитным приводами рабо­чий магнитный поток, создаваемый электромагнитными катушками или постоянными магнитами, образует силу, которая производит закрепление на полости магнитных при­способлений.

В магнитных приспособлениях рабочий магнитный поток проходит через обрабаты­ваемую деталь, которая является частью магнитопровода. Сопротивление магнитопровода в основном зависит от магнитной проницаемости материала участков магнитопровода, поэтому электромагнитные и магнитные приспособления применяют для установки и за­жима деталей из материала с большой магнитной проницаемостью. Большую магнитную проницаемость имеют незакаленные стали, меньшую - чугуны, весьма небольшую - зака­ленные и легированные стали.

Рис. 3.22. Электромагнитные приспособления (а) и с постоянным магнитом (б)

Электромагнитные приводы встраивают в плиту, патроны, на верхней плоскости которых обработанной поверхностью устанавливают детали. Питание электромагнитных плит производится постоянным током напряжением НО или 220 В от моторгенераторов или селеновых выпрямителей.

Сила зажима обрабатываемой детали на электромагнитной плите зависит от удель­ного притяжения плиты, габаритных размеров детали и ее размещения на столе; она воз­растает до определенной величины с увеличением толщины и площади поперечного сече­ния детали. С увеличением шероховатости базовой поверхности обрабатываемой детали сила зажима детали уменьшается. Для надежного закрепления обрабатываемая деталь на электромагнитной плите должна перекрыть два соседних участка, расположенных между двумя смежными вставками.

Основные размеры и технические характеристики прямоугольных электромагнит­ных плит приводятся в ГОСТ 17519-87*. Сердечники электромагнитов и полюса крышки изготавливают из стали 10, а остальные детали плит - из стали 10 и 15 или чугуна СЧ 12...28.

Установлены три класса точности электромагнитных прямоугольных плит: повы­шенный - Я, высокий - В и особо высокий - А. Плиты выполняются со встроенным раз­магничивающим устройством. Шероховатость рабочей поверхности электромагнитных плит должна быть л s/ (us/ и о,Ц5 / Для класса точности Я, В и А соответственно.

Удельная сила притяжения Р_у эталонного образца на рабочей поверхности загру­женной плиты должна быть 0,35 МПа для плит класса Я; 0,25 и ОД 6 МПа для классов В и А. Питание электромагнитных плит производится постоянным током, напряжением 24, 48,110 и 220 В от моторгенераторов или селеновых выпрямителей.

При проектировании электромагнитных плит (планшайб) исходными данными яв­ляются: форма, размеры обрабатываемой детали в плане, ее материал, сила резания, необ­ходимая сила прижима, удерживающая деталь от сдвига.

Сила прижима [Н (кгс)], удерживающая деталь, зависит от силы резания:

Q = P_vatf, (3-115)

где Р_рез - сила резания, стремящаяся сдвинуть деталь, Н (кгс);

/- коэффициент трения между базовой плоскостью детали и плитой, /=0,1 ...0,5.

В зависимости от формы и размеров обрабатываемой детали выбирают число пар полюсов 2р.

Сила прижима, приходящаяся на одну пару полюсов,

6i=6/2p. (3.116)

Площадь поперечного сечения сердечника (см )

F = (25e_r10⁶)/£², ' (3.117)

где В - магнитная индукция материала полюса, Тл. Общее сопротивление магнитопровода

R = l_l/(ju_lF_l) + l₂/(v₂F₂)+..M_n/(v_nF_n), (3.118)

где /1, /2,..., /п - длина каждого участка магнитопровода;

//₁₅//2,...,/^- магнитная проницаемость материала каждого участка замкнутого по­тока;

fi, fi, ..., F_n - площади поперечных сечений участков магнитопровода.

Общий магнитный поток (с учетом 30% потерь)

Ф = 0,7АР'. (3.119)

Число ампер-витков катушки определяется из выражения

/<у = ФЯ/0,4;г, (3.120)

• где / - сила тока (силой тока задаются), А;

о) - количество витков катушки;

R - сопротивление обмотки, Ом.

Магнитный привод применяют в приспособлениях (плиты, столы) для горизонталь­но-фрезерных и плоскошлифовальных станков.

На приспособлениях с постоянными магнитами необходимо обеспечить определен­ное усилие закрепления обрабатываемой детали. Сила магнитного напряжения (сила за­жима) при закреплении детали магнитным полем определяется по формуле

(3.121)

где Ф - магнитный поток, Вб;

S - площадь зазора, м².

Магнитный поток Ф зависит от магнитодвижущей силы F и магнитной проводимо­сти Сл,, поэтому

Ф = РС_М. (3.122)

Сила зажима детали на магнитной плите, с учетом составляющих магнитного пото­ка, определяется по формуле

e = 4,06-loV²G²/S), (3.123)

Имеются четыре класса точности магнитных плит: Я - нормальный, Я - повышен­ный, В - высокий и А - особо высокий.

Основные размеры прямоугольных магнитных плит и их технические требования отражены в ГОСТ 16528-87*. Шероховатость рабочей поверхности плиты и обработанной поверхности образца должны быть i V , oV_? qW и о,П5/ для плит класса точности Я, П,ВкА соответственно. ^ \/ v

С увеличением высоты шероховатости на базовых поверхностях деталей, устанавли­ваемых на магнитных приспособлениях, сила прижима снижается, так- как возникающий воздушный зазор создает большое сопротивление прохождению магнитного потока.

В настоящее время применяют плиты с постоянными магнитами, магнитные свойст­ва которых возбуждаются подачей в катушки сильных импульсов постоянного тока. Эти плиты не имеют движущихся узлов, а ток питания при работе отключен. Размагничивание получается за счет подачи в катушки убывающего до нуля переменного тока. Плиты с по­стоянными магнитами обеспечивают удерживающую силу до 1,5 МПа (15 кгс/см²), такую же, как и электромагнитные приспособления.

Постоянные магниты изготавливают из ферромагнитных материалов, обладающих высокой остаточной индукцией В и большой коэрцитивной силой Я. Лучшим материалом для постоянных магнитов является сталь с высоким содержанием углерода и специальных присадок вольфрама, кобальта, хрома. Магнитные свойства этих сталей постепенно уменьшаются, поэтому требуется повторное намагничивание (примерно через два года).

Постоянные магниты для плит изготавливают из специальных сплавов, верхнюю и нижнюю плиты - из отожженной стали 10, стальные пластины магнитного блока и вставки верхней плиты - из стали, диамагнитные прокладки блока - из меди и латуни, а диамаг­нитную заливку вставок верхней плиты - из баббита и красной меди.

Преимущества приспособлений с магнитным приводом:

• вес и высота магнитных плит меньше, чем электромагнитных;

• они безопасны в работе, так как не связаны с каким-либо источником тока;

• не расходуют электроэнергию;

• требуют меньшие затраты на ремонт;

• имеют большой период эксплуатации (весьма долговечны в работе). Недостатки электромагнитных и магнитных приводов приспособлений:

• получение меньшей силы зажима детали по сравнению с механизированными при­ водами;

• на них нельзя крепить детали из немагнитных материалов.

Электромагнитные и магнитные плиты и патроны применяют для установки и за­крепления деталей, обрабатываемых шлифованием, чистовым фрезерованием, точением.