Инструментальная и крепежная пластина, модульные приспособления

Крепежная пластина (также называемая инструментальной пластиной и модульным приспособлением) может сэкономить вам огромное количество времени и усилий при настройке станка с ЧПУ. В этом полном руководстве вы узнаете, что они из себя представляют, как их использовать, как их изготовить или купить, а также об одной популярной крепежной пластине.

Краткое видео-введение в крепежные пластины

Что такое крепежная пластина (также известная как инструментальная пластина или крепежная пластина модуля)?

На фото выше типичная крепежная пластина. Несколько замечаний по этому поводу:

• На ней есть сетка из отверстий с резьбой. Они защищены от сколов установочными винтами, которые вы откручиваете, когда будете готовы использовать определенное отверстие.
• Выгравированные буквы и цифры создают систему координат, позволяющую однозначно идентифицировать каждое отверстие.

Установите крепежную пластину на стол вашего фрезерного станка с ЧПУ. Большинство фрезерных станков с ЧПУ имеют столы с Т-образными пазами, подобные этому:

Закрепите зажимные приспособления, тиски, к столу станка с помощью болтов и гаек с Т-образным пазом:

Гайки двигаются по Т-образному пазу до нужного положения.

Прикрутите крепежную пластину болтами к резьбовым отверстиям в пластине.

Зачем использовать крепежную пластину?

С помощью Т-образных пазов мы можем просто прикрутить приспособления к столу фрезерного станка. Так зачем вообще использовать крепежную пластину?

Гайки с Т-образным пазом скользят и приспособление можно разместить где угодно. Звучит здорово, за исключением того, что приспособления могут быть где угодно. С пластиной для приспособлений ваши приспособления не могут быть размещены где-либо. Они должны войти в сетку доступных отверстий. Другими словами, с пластиной крепления приспособления всегда находятся в четко определенном месте.

Что, если бы ваши программы G-кода могли бы воспользоваться преимуществом того, что прибор всегда находится в одном и том же месте? Используя Т-образные пазы, вы устанавливаете приспособление, измеряете его местоположение, а затем устанавливаете рабочее смещение, чтобы сообщить g-коду, где находится приспособление. На это уходит много времени.

С пластиной для приспособлений вы измеряете местоположение один раз, и, если вы всегда устанавливаете приспособление в одни и те же отверстия, вам не нужно будет проводить измерения снова.

Это экономит много времени при настройке станка. Фактически, приспособление не только находится в одном и том же месте, но и ориентировано таким же образом. С помощью Т-образных пазов вы можете прикрепить приспособление к пазам, и оно не только не всегда находится в одном и том же месте, но и может быть слегка повернуто или приподнято в определенном месте.

Это проблема для таких инструментов, как тиски. Мы хотим, чтобы губки были параллельны ходу машины по оси X. Фактически, операторы тратят время на выравнивание тисков с этим ходом, процесс, называемый перемещением тисков. Но с крепежной пластиной тиски могут быть точно установлены и расположены под прямым углом, поэтому вы пропустите этот этап. Сэкономлено больше времени!

Современные производства делают много разных деталей, но очень малыми сериями. Из-за этого время настройки составляет больший процент времени. Использование фиксирующей пластины сокращает это время и поэтому очень важно для работы с большим количеством деталей и небольшими объемами.

Крепежные пластины сэкономят ваше время, но у них есть еще пара преимуществ. Они представляют собой легкий сток для выхода охлаждающей жидкости и стружки. Они также помогают защитить стол вашего станка от повреждений.

Еще одно преимущество крепежных пластин — они упрощают обработку деталей, которые слишком велики для перемещения вашего станка.

Используя точную крепежную пластину, вы можете обрабатывать большие детали секциями, перемещая деталь, чтобы обеспечить доступ к каждой секции. Это очень сложно или невозможно сделать с Т-образными пазами.

Программирование G-кода крепежной пластины

Давайте посмотрим, как объединить Fixture Plates с небольшим простым программированием G-кода, чтобы сэкономить время.

Одна из идей состоит в том, чтобы воспользоваться сеткой отверстий на пластине крепежа, предварительно запрограммировав рабочие смещения туда, куда идут ваши приспособления. Но с другой стороны, с некоторыми элементами управления у вас довольно быстро заканчиваются рабочие коррекции. Вам придется использовать их повторно, поскольку их мало. Или вы работаете на станке, где кто-то другой, изменил рабочее смещение, не сообщая вам об этом. Вы не можете рассчитывать на то, что они останутся такими же.

Как ты с этим справиться?

Ну, вы можете каждый раз указывать рабочее смещение от тисков (или креплений). Однако это тратит впустую потенциал установки модульного крепления.

Что, если бы вы могли запустить небольшую программу с g-кодом, чтобы установить рабочие смещения для каждого прибора? Может быть, у вас есть стандартная библиотека этих небольших программ, или, может быть, USB-ключ с программой прилагается к каждому устройству. В любом случае, если бы вы могли просто запустить эту небольшую программу и найти свои рабочие смещения до значений, подходящих для вашего прибора, это было бы очень просто и могло бы сэкономить вам много времени, верно?

Вам повезло — оказалось, что g-код под названием «G10» идеально подходит для этого!

С помощью G10 вы можете установить значения для любого рабочего смещения. Скажем, координаты фиксированной задней губки, левого переднего угла, на изображении выше, составляют X20.0 Y11.733 Z0.0 на этой левой губке, когда вы опускаете ее в правильное положение сетки на пластине крепления. Запустите вашу короткую программу G-кода с парой G10 в ней, и рабочие смещения установлены, и вы готовы приступить к запуску частей.

Обзор крепежной пластины: крепежная пластина Tosa Tool

Давайте более подробно остановимся на пластине с конкретными функциями. Для ознакомления я установил ее на свой фрезерный станок с ЧПУ Tormach PCNC 1100. Tosa Tool специализируется на решениях по модульному креплению. Крепежные пластины — это буквально фундамент модульного крепления. Пластина, которую я получил, была их моделью TT1634C, но с небольшими дефектами, не влияющими на ее работу. Я получил свою бесплатно, но нормальная стоимость точно такой же пластины составляет 1100 долларов. Его размеры 34 ″ x 16 ″ x 3/4 ″ в толщину, и он больше, чем стол Tormach.

Тем не менее он отлично помещается в корпусе PCNC 1100. Кроме того, больший размер означает, что есть место для деталей, которые могут разместиться за пределами рабочего пространства. Это может быть важно при попытке использовать угольник например:

Установка крепежной пластины Tosa Tool

Установка пластины Tosa Tool Fixture заняла в общей сложности около 20 минут. Убедиться, что она была выставлена правильно, было легко с помощью ключевой системы самой пластины. Будьте аккуратны! Эти пластины ТЯЖЕЛЫЕ, поэтому будьте осторожны и при необходимости обратитесь за помощью.

Я использовал следующую процедуру, чтобы установить крепежную пластину на свой Tormach:

• Распакуйте крепежную пластину из ящика.
• Очистите стол своего станка, чтобы на нем не было стружки или мусора. Удалите камнем любые зазубрины и неровности. Вам нужна хорошая поверхность, на которую можно будет положить крепежную пластину.

• Положите на стол станка немного антикоррозийного средства. Мне нравится использовать продукт, предназначенный для огнестрельного оружия. Я постоянно использую его в магазине, чтобы защитить свои инструменты от ржавчины. Налейте намного больше, чем вы думаете, что вам нужно. Я сделал масляное пятно, которое упростило перемещение фиксирующей пластины до идеального положения.
• Возьмите крепежную пластину из ящика нижней стороной вверх и положите ее на стол станка. Да, правильно, положите его вверх дном.

• Установите шпонки в 2 отверстия под дюбеля на нижней стороне пластины.

• Поверните пластину, чтобы открыть Т-образные пазы с правой стороны стола. Легко поворачивать с помощью масляного пятна от ржавчины!

• Установите 3 гайки с Т-образным пазом, по одной в каждый слот. Расположите верхнюю и нижнюю части у правого конца Т-образного паза. Сдвиньте средний как можно ближе к центру.
• Поверните в другую сторону, чтобы открыть Т-образные пазы с левой стороны.
• Установите 2 гайки с Т-образными пазами в верхний и нижний Т-образные пазы слева. Разместите их в конце Т-образного паза.
• Переверните крепежную пластину так, чтобы клавиши находились рядом или на среднем Т-образном пазу.
• Поверните крепежную пластину так, чтобы она выровнялась заподлицо с задним и правым краями стола. Если он еще не вставлен вместе с ключами, они встанут на место.
• Теперь, убедившись, что крепежная пластина находится в нужном месте, вы можете увидеть, где находятся гайки с Т-образным пазом. Используйте инструмент, например, выколотку, чтобы достать отверстия в крепежной пластине и совместить гайки с Т-образным пазом с соответствующими отверстиями.

• Пальцами наживите 5 болтов с головкой под ключ, затем с помощью шестигранного ключа затяните их.

Вы закончили установку новой пластины Tosa Tool Fixture Plate! И это было не просто?

Ключи для выравнивания Т-образных пазов и масляное пятно антикоррозийного средства сделали для меня это дело очень простым.

Плюсы пластины

Пластины Tosa Tool Fixture Plate хорошо сделаны и имеют некоторые премиальные функции, которые можно найти на гораздо более дорогих пластинах и которых нет у других недорогих поставщиков. Вот мои любимые:

Упаковано в деревянный ящик, а не в картон

Моя пластина прибыла в красивом деревянном ящике. Никакого картона! Это важный момент, потому что я ценю дополнительную защиту, которую обеспечивает ящик.

Ключи для Т-образных пазов

Мне нравится система ключей для совмещения пластины крепления инструмента Tosa с Т-образными пазами станка.

Смесь установочного штифта (гладкого) и резьбовых отверстий

Сетка отверстий на пластине Tosa Tool Fixture Plate чередуется с гладкими (установочный штифт) и резьбовыми отверстиями. В резьбовые отверстия входят болты на 1 / 2-13, а отверстия для установочных штифтов имеют диаметр 0,5005 ″ и гладкие.

Почему 2 вида отверстий?

Некоторые поставщики нарезают резьбу в каждом отверстии на пластине, но наличие как гладких, так и резьбовых отверстий — лучший вариант. При использовании фиксирующей пластины отверстия выполняют 2 функции:

• Расположение: это роль (гладких) отверстий под установочные штифты на крепежных пластинах Tosa.
• Крепление: это роль резьбовых отверстий.

Если мы заставим одно отверстие выполнять обе функции, мы уменьшим точность и повторяемость, с которыми мы можем выполнять функцию определения местоположения. Представьте, что вы уронили дюбель в два отверстия. Один составляет половину или даже 1/3 длины другого. Помните, мы говорим о диаметре 1/2 дюйма в отверстиях глубиной от 3/4 до 0,8 дюйма. Сверху и внизу есть фаска, поэтому длина еще меньше. Какое отверстие будет более точно удерживать штифт в вертикальном положении и в нужном положении?

Кроме того, если нам нужна более короткая длина, чтобы освободить место для установочного штифта, мы уменьшаем ход резьбы, доступной для крепления. Что это повлияет на прочность и стабильность нашего решения по удержанию рабочего места?

Стальные против алюминиевых крепежных пластин

Большинство поставщиков изготавливают крепежные пластины из нескольких марок стали (горячекатаная (пластины «H») и 4140 (пластины «C»)). Алюминиевые пластины подходят только тем, кто работает с деревом и пластмассой. Стальные пластины обрабатываются чернением для защиты от ржавчины, а алюминиевые пластины анодированы. Пластины «С» 4140 являются самыми дорогими из-за большего расхода материала.

Алюминиевые крепежные пластины значительно дешевле. Так зачем использовать сталь? Есть множество причин:

• Вибрация всегда является проблемой для станков, а алюминий имеет гораздо более низкую демпфирующую способность, чем сталь.
• Термическое расширение алюминия также выше, чем у стали. Мы ищем крепежные пластины для обеспечения точности и повторяемости, но если температура сильно изменится, для алюминия это станет проблемой. Особенно если учесть большой размер крепежной пластины, который может усугубить проблему.
• Как мы все знаем, сталь намного прочнее алюминия. У алюминия гораздо больше шансов получить порезы. Отверстия под дюбели могут деформироваться из-за бокового давления на стальные штифты (особенно если они не на всю глубину), а резьбу из алюминия легче сорвать. Если ваши отверстия многоцелевые (т.е. гладкое отверстие вверху и резьба внизу), и вы вставляете в отверстие дюбель, вы довольно быстро испортите алюминиевую резьбу внизу.
• Алюминий и чугун вашего стола будут портится от гальванической коррозии. Жесткое анодирование алюминия поможет уменьшить ее.

Алюминий — отличный материал для многих целей, но я предпочитаю сталь для крепежных пластин. Единственное исключение — проблема с весом, но для крепежных пластин он не так уж и критичен.

Один из способов улучшить алюминиевую пластину — установить закаленные втулки. Конечно, это сведет на нет большую часть, если не все преимущества в цене. Можно также выбрать установку закаленной втулки только на поврежденные отверстия.

Производственная точность

Когда производитель изготавливает крепежную пластину, он указывает, что отверстия находятся в пределах допуска 0,0004 дюйма. Плиты шлифуют в начале и финишируют в конце. Каждая пятая пластина проверяется на КИМ (координатно-измерительной машине), чтобы гарантировать, что допуски остаются неизменными. Звучит здорово, но почему это так важно?

На первый взгляд точность не влияет на большинство функций крепежной пластины. В конце концов, тот факт, что отверстие отклонено от теоретического идеального положения на 0,001 дюйма, не влияет на повторяемость или большинство других факторов. На что это влияет, так это на то, насколько легко мы можем использовать более одного отверстия для определения местоположения и ориентации всего, что мы позиционируем на пластине крепления.

В приведенном ниже примере я установил тиски на крепежную пластину, и она правильно встала без дополнительных усилий. Это означает, что три фиксирующих штифта должны быть расположены относительно друг друга с достаточным допуском, чтобы это произошло.

Но еще важнее точность становится если, я хочу сделать небольшую плиту, которая крепится на пластину. Мы будем использовать установочные штифты, чтобы установить ее, и болты, чтобы удерживать ее. Это очень распространенный сценарий при установке.

Ни в одном из отверстий под установочные штифты нет ни малейшего зазора — они должны быть достаточно тугими, чтобы все совпадало. Фактически, нам, возможно, придется забивать их на место молотком. Теперь представьте, что каждое отверстие на крепежной пластине отклонено на 0,001 дюйма. Это означает, что мы, вероятно, должны точно знать, с какими отверстиями будет сопрягаться плита, и она не может располагаться где-либо на столе. Мы также должны точно знать, где находятся эти отверстия, буквально измеряя их.

Внезапно наша крепежная пластина стала намного менее удобной в использовании. В качестве альтернативы можно увеличить допуски и сделать большие отверстия. Конечно, это означает, что деталь будет размещена менее точно.

Вам не нужна крепежная пластина, которая не соответствует довольно строгим стандартам, иначе она не сможет выполнять свою работу по точному и повторяемому местоположению достаточно хорошо.

Экономичное ценообразование

Крепежные пластины Tosa Tool не самые дешевые из доступных, но они очень экономичны, если учесть, насколько хорошо они сделаны и какие есть альтернативы, которые включают аналогичные функции.

Часть системы

Я оставил лучшее напоследок. Крепежные пластины — это только отправная точка для настоящих модульных крепежных решений. У Tosa Tool есть обширная линейка аксессуаров, которые удовлетворяют практически любые потребности. При его цене это необычно видеть, но это норма для гораздо более дорогих high-end решений. Приятно иметь возможность добавить больше возможностей с помощью этих аксессуаров, которые к тому же имеют очень разумную цену.

Крепежная пластина. Установка тисков

Теперь, когда у вас есть крепежная пластина на вашем столе, давайте сделаем с ней что-нибудь полезное. Рассмотрите возможность установки тисков на крепежной пластине. Мы будем использовать наши обычные зажимы для крепления тисков, за исключением того, что они ввинчиваются в крепежную пластину вместо гаек с Т-образным пазом. Я не собираюсь показывать это, потому что в этом нет ничего нового.

Но новое все же есть:

Мы можем гарантировать, что тиски будут повторно устанавливаться в одном и том же месте и очень легко перемещаться. По сути, крепежная пластина размещает ваши тиски в направлении Z, поэтому нам нужно повторно разместить прямоугольное основание в точном месте и убедиться, что оно квадратное.

Для этого нам нужно найти 3 точки, которые показаны здесь:

Я использую установочные штифты, входящие в состав модульного крепежного комплекта Tosa. Поставляется с множеством вещий. Вот лишь некоторые из множества установочных штифтов:

Чтобы использовать три штифта, поместите тиски на крепежную пластину и сдвиньте ее вверх напротив двух боковых штифтов. Это позволяет расположить тиски по оси X и обеспечить их перпендикулярность к крепежной пластине.

Затем сдвиньте его назад так, чтобы задний край касался заднего фиксирующего штифта. Таким образом, тиски будут размещены на оси Y.

Теперь мы расположили тиски на всех трех осях и убедились, что они перпендикулярны столу. Если при закреплении мы позаботимся о том, чтобы тиски оставались в контакте с тремя штифтами, мы подготовим их готовым к работе за очень короткое время.

Мы можем настроить рабочее смещение на станке для левого угла фиксированной губки, и G-код также будет точно знать, где найти тиски, и может предположить, что угол равен нулю детали. Теперь, если мы проектируем детали с учетом этого, мы экономим время.

И, если нам нужно снять тиски и использовать другое приспособление, мы можем снова надеть тиски, когда закончите с другим приспособлением, и даже не нужно изменять наше рабочее смещение (при условии, что оно все еще имеет старое значение).

Вы начинаете понимать ценность модульных приспособлений и крепежных пластин?

Мы можем сделать установку еще быстрее, используя подкладную плиту, к которой крепятся тиски. Tosa Tool делает ее именно для этой цели.

Крепежная пластина своими руками

Если вы похожи на меня, вы подумывали о создании собственной крепежной пластины. Выглядит довольно просто, правда? Я расскажу, что вам нужно знать, чтобы сделать крепежную пластину, но перед этим давайте поговорим о том, стоит ли оно того.

Вы должны учитывать две вещи. Во-первых, стоимость материала значительна. Во-вторых, добиться точности не так-то просто, особенно для пластины, которая будет больше, чем ход вашей машины. Если вы не являетесь исключительным профессионалом, вы, вероятно, не сможете сделать пластину, размер которой превышает ход вашего станка, достаточно точно.

Если учесть все это, цены на коммерческие крепежные пластины внезапно приобретают гораздо больший смысл, но давайте все же немного разберемся, как их сделать. По крайней мере, вы можете использовать некоторые из этих методов для изготовления дополнительных пластин, которые вы установите на приобретенную вами коммерческую крепежную пластину.

Материальные затраты

Начнем с материальных затрат. Учитывая проблемы, из-за которых пластина оказывается больше, чем ход моей машины, я буду рассматривать ее размеры 34 x 12 x 3/4 дюйма. Я пришел к расценкам, которые варьировались от 739 до 837 долларов за закаленную и шлифованную пластину. Так что моя отправная точка уже не из дешевых. Я могу купить алюминий за меньшую цену, но мы уже говорили о проблемах с алюминиевыми пластинами. Если я приложу много усилий, чтобы сделать крепежную пластину, я хочу, чтобы она прослужила долго.

Процесс обработки

Я бы начал с обработки нескольких шпоночных штифтов, которые можно использовать для прикрепления пластины к Т-образным пазам.

Обратите внимание, что мне понадобится 2 набора этих ключей:

• Первый подход — увеличенный радиус действия. Он должен пройти мимо блоков 1-2-3, которые будут удерживать пластину от стола, пока я обрабатываю сквозные отверстия.
• Второй набор имеет нормальный вылет и будет использован, когда мы закончим обработку пластины, поддерживаемой на 1-2-3 блоках.

Изготовить эти ключи на токарном станке несложно.

У меня также было бы сильное искушение отправить пластину в цех для обработки кромок. Получив пластину обратно, пора обработать отверстия под шпоночные штифты. У меня уже есть проблема с зажимом, потому что крепежная пластина полностью закрывает стол. Я использую несколько больших зажимов, которые могут доходить до стола, и устанавливаю пластину на блоки 1-2-3, чтобы можно было просверлить сквозные отверстия.

После фиксации отверстия под установочные штифты просверливаются на меньший размер, а затем расширяются до нужного размера. Их положение не является сверхкритическим, но мы все равно должны использовать точечное сверление и спиральные сверла на длину станка.

Проделав отверстия под установочные штифты для ключей, мы проделываем большие сквозные отверстия для винтов с потайной головкой под торцевой ключ, которые будут удерживать пластину с помощью гаек с Т-образным пазом. Мы сделаем их немного увеличенными, чтобы у нас было достаточно свободного места.

Как только это будет сделано, я разжимаю пластину и устанавливаю набор ключей, затем снова зажимаю пластину, чтобы она была прикреплена к столу и закреплена гайками с Т-образным пазом.

Теперь начинается самое интересное. Мы должны просверлить около миллиона отверстий. Мы будем делать чередующиеся резьбовые и гладкие отверстия, все отверстия рассверливаем хотя бы на один, если не на два размера, везде снимаю фаски, и просверливаю точечно. Кроме того, нам нужно максимально точно расположить эти отверстия.

Это означает, что нам нужно программировать с точными g-кодами остановки, а также программировать так, чтобы мы двигались достаточно далеко в том же направлении, чтобы не было возможности для возникновения люфта. Также помогает точечное сверление с использованием винтовых спиральных сверл и развертывание.

Уф!

Не знаю, как вы, но это просто большая работа. Если вам это нравится, отлично, дерзайте. Но я не думаю, что вы сможете сэкономить очень много денег. А если не получится? Черт возьми, это дорогой рабочий материал, который нужно заменить.