10

Лабораторная работа № 1 Магнитная плита

Цель работы: изучить конструкцию и принципы расчета силы закрепления детали на магнитной плите.

Основные задачи:

1. Познакомиться с конструкцией магнитной плиты для шлифования.

2. Изучить изменение силовых характеристик магнитной плиты от площади опорной поверхности и высоты детали.

3. Получить эмпирические зависимости, связывающие площадь опорной поверхности и высоту детали с силой закрепления детали на магнитной плите.

4. По полученным зависимостям определить силу, сдвигающую заданную деталь.

5. Измерить силу сдвига заданной детали. Сравнить полученные результаты с расчетными. Сделать вывод о возможности шлифования заданной детали.

Задание

Установите, возможно ли шлифование заданной заготовки с заданными параметрами режима резания на данной магнитной плите.

Таблица 1

Исходные данные

№	V, м/с	Vз, м/мин	t, мм	S, мм/ход	Bк, мм	Твердость шлиф. круга
1	30	60	0,005	12	40	М2-М3
2	35	20	0,015	10	20	СМ1-СМ2
3	30	40	0,005	4	30	С1-С2
4	35	50	0,01	5	25	СТ1-СТ2
5	30	30	0,01	6	40	СТ3-Т1
6	35	40	0,012	5	20	М2-М3
7	30	50	0,007	8	30	СМ1-СМ2
8	35	35	0,005	10	25	С1-С2
9	30	45	0,015	12	35	СТ1-СТ2
10	35	25	0,015	14	40	СТ3-Т1

Методические указания к выполнению работы Некоторые сведения о конструкции и расчете магнитных приспособлений Классификация магнитных приспособлений [2]

В основу классификации магнитной технологической оснастки положены следующие признаки:

- тип источника магнитного поля;

- способ управления магнитным полем;

- по назначению приспособления.

1. В зависимости от типа источника магнитного поля магнитные приспособления подразделяются на электромагнитные приспособления и приспособления с постоянными магнитами.

Электромагнитные приспособления являются наиболее старыми из магнитных приспособлений. Они отличаются сравнительной простотой устройства, отсутствием дефицитных материалов, относительно низкой стоимостью и простотой управления. Эти преимущества способствовали широкому применению электромагнитных приспособлений в машиностроении, особенно при шлифовании (электромагнитные плиты на плоскошлифовальных станках, электромагнитные патроны для закрепления подшипниковых колец и т.д.). Используют их и на других операциях, например, при фрезеровании. Однако сильное электромагнитное поле, распространяющееся на достаточно большое расстояние от рабочей поверхности приспособления, необходимость постоянного подвода электрического тока, нагрев, недостаточные сила притяжения и надежность ограничивают область применения электромагнитной оснастки.

Приспособления с постоянными магнитами стали интенсивно внедряться в производство лишь в 60-х годах ХХ века. Это стало возможным благодаря разработкам и получению постоянных магнитов с высокими магнитными свойствами. В настоящее время для производства магнитной оснастки применяют литые магниты (на основе железо-никель-кобальовых сплавов) и керамические (оксидно-бариевые). Литые магниты обеспечивают более простую и компактную конструкцию магнитных приспособлений, но создают магнитное поле, распространяющееся дальше от поверхности приспособления, чем оксидно-бариевые магниты. Поэтому приспособления с литыми магнитами лучше применять в тех случаях, когда магнитное поле не снижает эффективность рабочего процесса (например, при шлифовании).

Магнитные приспособления обеспечивают автономность действия.

2. Управление магнитными приспособлениями производится следующими способами:

- перемещением магнитных блоков;

- размагничиванием;

- без системы управления (без отключения).

Перемещение магнитных блоков – наиболее часто используемый способ управления. При перемещении магнитных блоков происходит отвод магнитного потока, совершающего работу по притяжению детали, методами шунтирования и нейтрализации.

Шунтирование чаще всего применяется при использовании литых магнитов. По этому способу отключения на пути следования магнитного потока создаются участки со значительно меньшим магнитным сопротивлением, чем сопротивления участков, по которым поток замыкался, притягивая деталь.

На Error: Reference source not found показана схема магнитной плиты, управляемой методом шунтирования. В положении "включено" магнитный поток, создаваемый магнитами 1, через полюсники из мягкого железа 9 и крышку 5 подводится к рабочему зазору δ, затем по детали 6 – снова к рабочему зазору δ, и далее через полюсники 8, магнитопроводы 2 и основание 3, сделанное из мягкого железа, замыкается на южном полюсе магнита. Пройти по более короткому пути магнитный поток не может, т.к. магнитопроводы и магнит разделены немагнитной прокладкой 7.

При перемещении магнитного блока вправо на величину l магниты займут положение под немагнитной прокладкой крышки 5, и, т.к.к ее ширина значительно меньше ширины полюса магнита, полюсники 8 и 9 в крышке будут выполнять роль шунтов. В этом случае магнитное сопротивление пути магнитного потока через шунты значительно меньше, чем магнитное сопротивление пути потока во включенном приспособлении, поэтому поток в основном пройдет не через деталь, а по полюсникам 8 и 9, магнитопроводам 2, основанию 3 и магниту 1. Деталь в этом случае свободно снимается с приспособления.

Однако далеко не всегда удается добиться шунтированием полного отключения приспособления. В некоторых случаях (особенно при использовании оксидно-бариевых магнитов) часть рабочего потока продолжает идти по прежнему пути и с некоторой силой удерживает деталь.

Для отключения приспособления способом нейтрализации магнитного потока магнитный блок разделяют на две самостоятельные части (Error: Reference source not found): неподвижный блок 2 и подвижный блок 3. При включении приспособления неподвижный блок занимает место, при котором под полюсниками верхнего блока окажется полюсник нижнего блока с одинаковой с ним полярностью. В этом случае каждый магнит верхнего блока с магнитом нижнего блока (расположенным под ним) образует одну систему. Образуемый магнитами поток пройдет по полюсникам к рабочему зазору, и деталь 1 будет притянута к приспособлению.

Для отключения приспособления подвижный блок перемещают в положение, при котором под каждым магнитом верхнего блока будет расположен магнит нижнего блока с противоположной полярностью. При этом образуются две системы, расположенные одна над другой. Поскольку магниты этих систем имеют противоположную полярность, то магнитный поток будет рпоходить от одного плюса магнита верхнего блока к противоположному полюсу магнита нижнего блока по полюсникам, т.е внутри систем – и не выходить к детали. В этом случае магниты нижнего блока как бы нейтрализуют действие магнитов верхнего блока.

Метод отключения нейтрализацией позволяет так подобрать высоту нижнего блока магнитов, что при отключении приспособления произойдет размагничивание детали некоторым магнитным импульсом, посланным нижним блоком.

Усилие сдвига блоков может быть достаточно большим. Поэтому для этого применяют эксцентриковые, винтовые, червячные, зубчато-реечные, рычажные и другие силовые механизмы.

Размагничивание относится к электрическим способам отключения магнитных приспособлений. Оно предусматривает полное размагничивание как магнита, так и всей системы с помощью сильного магнитного поля, создаваемого электромагнитной катушкой, расположенной внутри этого приспособления. Включается такое приспособление путем намагничивания системы той же электромагнитной катушкой.

В приспособлениях, которые не должны обеспечивать большую силу удержания деталей или должны иметь простую конструкцию, не используют систему управления (приспособления без отключения). Для облегчения снятия (отрыва) детали с приспособления применяют простейшие силовые механизмы (эксцентрики, винтовые пары и т.д.).

3. По назначению магнитные приспособления подразделяют на:

- приспособления для непосредственного закрепления;

- приспособления, где закрепление деталей осуществляется с помощью магнитного привода;

- магнитные принадлежности.

1. Магнитные приспособления, предназначенные для непосредственного закрепления (притяжения) деталей получили наибольшее распространение. К таким приспособлениям относятся электромагнитные и магнитные плиты (прямоугольные и круглые), патроны, планшайбы, кубики, призмы, разметочные стойки и т.д.

Прямоугольные электромагнитные плиты являются едва ли не самым старым видом магнитных приспособлений – они появились в конце XIX века и почти без изменений дошли до наших дней. Область из применения - плоское шлифование.

Долговременная практика использования электромагнитных плит показала, что они могут быть практически любых размеров (встречаются плиты размером от 45×100 до 1000×3000). Кроме того, имеется возможность устанавливать на станок несколько плит, соединять их в единое приспособление.

В зависимости от расположения полюсов плиты различают электромагнитные плиты с поперечными и продольными полюсами Error: Reference source not found. Поперечные полюсы могут или выходить (сквозные полюса), или не выходить (закрытые полюса) на боковую поверхность плиты. Плиты со сквозными полюсами имеют большую рабочую поверхность и легче стыкуются с другими плитами. Однако, они обеспечивают меньшую силу прижима, чем плиты с закрытыми полюсами.

Круглые электромагнитные плиты используют при шлифовании на станках с круглым столом. По применению и конструкции круглые плиты похожи на прямоугольные за одним исключением – круглая форма плиты не обеспечивает постоянства силы притяжения вдоль радиуса. Поэтому разработано большое количество конструкций круглых плит, внешнее отличающиеся расположением и формой полюсов. Наибольшее распространение получили круглые плиты с кольцевыми и радиальными полюсами (Error: Reference source not found).

Плиты с постоянными магнитами чаще оснащают оксидно-бариевыми магнитами и реже – литыми, что связано с большей стоимостью и дефицитностью литых магнитов.

Типовая конструкция магнитной плиты с оксидно-бариевыми магнитами и ручным управлением представлена на Error: Reference source not found.

Данная плита работает на принципе нейтрализации магнитного потока. Перемещение подвижного блока магнитов осуществляется при помощи силового механизма, состоящего из рейки 6, соединенной с подвижным блоком , реечного колеса-валика и надетой на его конец рукоятки 9. Чтобы снизить усилие сдвига во всех конструкциях магнитных плит подобного типа предусматривают особые направляющие.

Магнитные патроны по конструкции принципиально не отличаются от магнитных плит (Error: Reference source not found). Основное отличительное требование, предъявляемое к конструкции магнитных патронов, – весовая сбалансированность устройства.

2. Магнитные устройства могут быть использованы в качестве привода, работающего вместе с механическими системам. Магнитными закрепляющими приводами оснащают тиски, кондукторы, прихваты, патроны.

3. Магнитные принадлежности (удлинители, сумматоры, адаптеры и др.) расширяют технологические возможности магнитных приспособлений. Магнитные принадлежности выполняют две функции: 1) ориентация детали относительно режущего инструмента и станка, 2) подведение магнитного потока к опорной поверхности детали. Из магнитных принадлежностей наиболее распространены удлинители.

Удлинитель (переходник) – это устройство, которое позволяет закреплять детали на поверхности (А) не совпадающей с рабочей поверхностью базового магнитного приспособления (Б) (Error: Reference source not found). Обычно удлинители изготовляют в виде пакета соответсвтующей формы, в котором чередуются стальные пластины (магнитопроводы) и пластины из немагнитных материалов. Магнитопроводы подводят магнитный поток от базовой поверхности приспособления к опорной поверхности детали. Этим удлиняется путь прохождения магнитного потока по системе – отсюда и термин «удлинитель».