Вакуумные столы для фрезерных станков с ЧПУ

Вакуумные столы зачастую являются наилучшим решением для работы с плоскими листами, часто выполняемой на фрезерных станках с ЧПУ. Вы можете положить лист из МДФ непосредственно на вакуумный стол, и этого достаточно для обработки. В вакуумных столах могут быть предусмотрены зоны, которые вдобавок можно включать и выключать с помощью клапанов.

Принцип работы вакуумного стола

Вакуумные столы создают прижимную силу благодаря разности давлений под деталью, и атмосферным давлением, давящим сверху вниз. Каждый квадратный миллиметр площади, подверженной данной разнице, может иметь силу, достигающую 1-1.2 килограмма (разница между вакуумом и давлением воздуха на уровне моря).

Сила прижима пропорциональна разнице давлений и площади поверхности, Большая площадь на большой области может иметь внушительную силу. Квадратный участок 25 x 25 потенциально имеет 625 квадратных сантиметров, умноженных на 1,2 кг на квадратный дюйм, или около 750 килограмм удерживающей силы!

Однако, небольшие детали обладают значительно меньшей силой, удерживающей их. Необходимо понимать эту разницу.

Другой способ ограничения силы заключается в том, что вы не сумеете приложить вакуум ко всей нижней поверхности детали. Рассмотрим вакуумную систему из алюминия с незначительными вакуумными камерами под ней. Это выглядит приблизительно так:

Теперь, чтобы деталь оставалась плоской и не искривленной, мы хотим, чтобы она располагалась на вакуумном столе. У нас возможно не будет большого вакуума нигде, помимо камер. В таком случае прижимная сила определяется площадью поверхности камер, а не площадью поверхности детали, а она заметно меньше площади поверхности детали.

Большинство вакуумных столов для фрезерных станков с ЧПУ позволяют избежать данной трудности посредством использования плиты МДФ поверх вакуумного стола для распределения вакуума. МДФ пористый, поэтому вакуум везде. Это работает хорошо, однако для этого требуется вакуумный насос, который сможет втягивать больший объем воздуха, потому что МДФ будет протекать везде, где на нем что-то не лежит.

Точно так же, как МДФ, для распространения вакуума, может использоваться ваша деталь, если она сделана из чего-либо проницаемого (пенопласт, МДФ и тому подобное) или если вы сделаете в ней слишком много сквозных отверстий во время обработки.

Последнее, что необходимо знать, это то, что две силы стараются сместить деталь на вакуумном столе. Одна — направлена в бок, другая — вверх. Боковое усилие — это сила трения между деталью и тем, на чем она лежит. Убедитесь, что поверхность вакуумного стола не очень скользкая, дабы выдержать эту силу. В большинстве случаев показатель трения будет таким, что для перемещения детали в сторону должно быть как минимум вдвое большее усилие, нежели для ее подъема.

Поднимающая сила, необходимая для преодоления удерживающей силы вакуумного стола, является просто параметром веса детали плюс прижимной силы вакуума. Если деталь приподнята даже немного, возможно, даже вы можете не видеть этого, вакуум протечет, и, если ваш вакуумный насос не будет обладать достаточной производительностью, деталь просто выскочит, когда давление упадет. Если подъемной силы достаточно, деталь может даже запустить через стол.

Вакуумные столы для фрезерных станков с ЧПУ своими руками

Создать вакуумный стол для вашего фрезерного станка с ЧПУ довольно просто. В этой статье мы рассмотрим множество идей, советов и ссылок на ресурсы, которые помогут вам в короткие сроки создать свой собственный проект вакуумного стола.

Необходимо ли мне покупать или я могу взять и собрать вакуумный стол на свой фрезерный станок с ЧПУ?

Нет времени собрать вакуумный стол с нуля? Не беспокойтесь, многие из них можно просто купить. Вот лишь несколько примеров на пробу:

https://top3dshop.ru/blog/cnc-router-vacuum-table-review-n-diy-manual.html

https://purelogic.ru/  (лично я брал в этом магазине.)

https://www.ctanku.ru/catalog/Vakuumnyestoly/

Проектирование вакуумного стола своими руками

Если вы собираетесь установить вакуумный стол поверх существующего стола фрезерного станка с ЧПУ, то в первую очередь следует учитывать зазор по оси Z. Если у вас слишком много хода по оси Z, то вакуумный стол съест его часть. Обязательно подумайте о том, как минимизировать эту потерю. Вот где применение встроенного вакуумного стола, при покупке фрезерного стола с ЧПУ возможно имеет преимущество.

Еще одно важное замечание заключается в том, собираетесь ли вы создать какую-то конструкцию камеры статического давления или планируете фактически обрабатывать свой вакуумный стол. Обработанные столы могут быть более точными — более плоскими и квадратными. Они, безусловно, более прочные. Но стол типа пленума может быть дешевле в производстве и менее ограничен в отношении вакуумных проходов.

Имеется ключевой нюанс, который следует учитывать. Это способность стола удерживать вашу деталь в зависимости от площади ее поверхности, доступной для вакуума. Если деталь лежит на поверхности, непроницаемой для воздуха, то ее держат только проходы, создающие вакуум. На механически обработанном дюралевом вакуумном столе вы получаете низкий вакуум только на поверхности решетки, но не на всей площади поверхности, на которую опирается деталь. Если вы попытаетесь создать полость под деталью для распространения большего вакуума, вы рискуете подвергнуть деталь напряжению, и она будет изогнута в неподдерживаемых областях.

Привлекательность того, что ваша верхняя поверхность сделана из чего то вроде МДФ, заключается в том, что она проницаема, и вакуум может проникать на всю поверхность нижней части детали. Впрочем МДФ, является менее точной опорой, нежели алюминий, и ему понадобится источник вакуума, который может откачивать больше воздуха в минуту, потому что существует значительно большая область, которая пропускает воздух.

Предполагая, что у вас нет гигантского вакуумного насоса с неограниченной производительностью, Существует способ, который действительно помогает. Это возможность зонировать области вакуума, дабы области, которые протекают (возможно, потому что деталь не находится на этих областях), могли быть отключены. от вакуума. Вот вакуумный стол с системой зонирования, которую очень удобно менять, элементарно открывая или закрывая отдельные клапаны:

Идеи по созданию вакуумных столов своими руками

Вот список фотографий и ссылок на различные проекты вакуумных столов своими руками. Это поможет вам в разработке собственного проекта вакуумного стола.

Устройство вакуумного стола из МДФ

Вот изящный и минималистичный проект маленького вакуумного стола.

Он питается от строительного пылесоса и спроектирован так, чтобы его можно было просто прикрепить к вашему столу с ЧПУ. Стол изготовлен из пластика HDPE. Чтобы предотвратить утечки в неиспользуемых местах, просто используйте кусок лакированного картона, который плотно прилегает к вашей детали или заготовке.

Вот небольшой вакуумный столик, предназначенный для вставки в фрезерные тиски

Советы по использованию вакуумного стола

— При планировании резки группы деталей, может быть полезно спланировать стратегию резки, так, чтобы как можно дольше сохранить площадь поверхности и соединение с заготовкой, чтобы упростить удержание обрабатываемой детали. Также стоит поэкспериментировать с подъемом по сравнению с обычным фрезерованием. Потому что направление реза вместе с точным порядком отделения краев детали от всей доски может иметь значение, будет ли она играть к концу реза. Один из таких подходов называется «снятие шкуры с лука». Это практика фрезерования с подъемом, пока вы не дойдете до очень тонкого слоя, оставшегося перед тем, как прорезать его полностью. Переключитесь на обычное фрезерование, чтобы избавиться от последних кусочков. Если у вас все еще есть детали, которые не выдерживают, попробуйте использовать фрезу маленького диаметра для окончательной резки — все дело в уменьшении сил резания и поддержании как можно большего вакуума вплоть до самого конца.

— Программные вкладки также очень полезны для деталей, которые слишком малы, чтобы их можно было удерживать только с помощью вакуума. Они позволят поверхности соседних деталей и материала заготовки удерживать деталь. отдельный программы CAM, скажем MeshCAM, могут автоматически их создавать.

— Держите свою область обработки чистым от пыли и мусора. Пыль вызывает утечки и действует как шарикоподшипник, заставляя деталь двигаться по частицам пыли.

— Обрежьте примерно 0,1 мм сверху (и, если можете, снизу) плиты МДФ. Верх и низ более плотные из-за процесса производства МДФ, а обрезка наиболее плотного материала позволяет воздуху легче проходить через рабочую поверхность.

— Минимизируйте паз и глубину реза, выходящую под деталь в рабочую поверхность. Это уменьшит утечку по сравнению с более глубокими каналами.

— Иногда через картон для отходов воздух проходит слишком свободно, и ваш насос не может создать достаточно вакуума. Сложите две доски, дабы понизить воздушный поток, и вы можете почувствовать, что деталь держится лучше. Кроме того, верхняя доска может быть тоньше и ее заменена обойдется дешевле

— Хотя край стола / камеры постоянного давления может иметь прокладку для предотвращения утечки по краю спойлборда, вы можете еще больше уменьшить утечку, заклеив край лентой, чтобы получить еще больший вакуум.

— Обнаружение утечек: вы можете приобрести ультразвуковой течеискатель, который обнаружит утечки в трубах вашей вакуумной системы, которые снижают производительность. Не хотите тратить деньги на течеискатель? Оберните их пищевой пленкой. Это не продлится долго, но вы довольно быстро увидите, где пленка засасывается из-за утечки вакуума.

— Иногда экономичнее использовать два вакуумных насоса меньшей мощности, чем один большой. Запустите один из небольших насосов для больших издлелий и деталей с большой площадью поверхности для зажима. Включите второй насос для проблемных мелких деталей, у которых недостаточно площади поверхности.

— Используйте дополнительный слой толщиной 6-7 см или другие материалы, зажатые между спойлбордом из МДФ и вакуумной камерой, чтобы блокировать поток воздуха в определенные зоны. Он должен быть не такой пористый, как у МДФ. — Если вам трудно удерживать пористый материал (вся ваша заготовка — одна большущая утечка! ), Подумайте о том, чтобы положить ненужный кусок непористого материала поверх.

— Рассмотрите возможность употребления прижимной ножки шпинделя, чтобы добавить больше прижимной силы на деталь. Прижимная лапка двигается по детали с помощью шарикоподшипников, но добавляет подпружиненную прижимную силу вокруг области непосредственной резки. Вот один пример:

— Остерегайтесь утечек, но также берегитесь ограничений потока в вакуумном трубопроводе, особенно если вы используете мощный вакуумный насос. Прокладки могут помочь минимизировать утечки, направляя вакуум туда, где это необходимо, и блокируя краевые утечки. Перегибы в шлангах являются основными источниками ограничения потока, но могут быть и другие.

— Часто бывает полезно иметь возможность управлять имеющимся вакуумом, распределяя его по площадям на вакуумном столе с помощью клапанов или иных механизмов.

— Необходимо перевернуть детали на вакуумном столе и выровнять их? Вам нужно будет неким образом выровнять детали. Установочные штифты — распространенное решение. Либо сделайте отверстия в деталях и столе (только для расходной прокладки из МДФ! ), Которые совпадают с установочными штифтами для выравнивания, либо расположите штифты так, чтобы они действовали как ограничители. Использование сторон детали работает только в том случае, если деталь симметрична, поэтому при перевороте она все равно будет совпадать с теми же упорами. Но если вы можете использовать штифты в отверстиях в детали, вы можете расположить отверстия симметрично независимо от формы детали.

— Что делать, если ваши детали смещаются или скользят по столу, но не поднимаются? Это может вызвать проблемы, но есть множество решений. Вы можете использовать вкладки, описанные выше. Или можете использовать установочные штифты в качестве упоров по краям, чтобы остановить скольжение. Использовать липкий, но пористый коврик между деталью и столом, чтобы затруднить скольжение. Или, наконец, вы можете оставить тонкий слой материала при вырезании деталей, которые сохраняют вакуум. Когда весь разрез будет сделан, за исключением тонкого материала. Поскольку материал такой тонкий, силы резания будут намного меньше, и ваша деталь будет меньше скользить.

— Время от времени обновляйте используемую доску для прокачки, чтобы она оставалась плоской. Когда она станет слишком тонкой, замените его другой.