Что такое магнитный патрон?
Патрон — это удерживающее устройство, используемое для зажима заготовки или инструмента, а магнитный патрон — это одно из таких устройств, которое использует магнитную силу, чтобы прочно удерживать заготовку на месте.
Итак, что отличает магнитные патроны от других типов патронов? Нужен ли любителю магнитный патрон? На какие характеристики обратить внимание при покупке?
Магнитные патроны представляют собой альтернативу стандартным зажимным патронам. Эти патроны используют магнитную силу для удержания или зажима магнитных материалов. Эти устройства являются гибкими и могут использоваться в широком диапазоне операций механической обработки, таких как шлифование, фрезерование, токарная обработка, а также на станках с различной ориентацией оси шпинделя.
В этой статье подробно обсуждаются магнитные патроны, рассматриваются из чего они состоят, их работа, типы и особенности, на которые следует обращать внимание при покупке.
Магнитные патроны — это устройства нового поколения, которые заменяют механические тиски, зажимы и даже специальные приспособления.
Их уникальная технология крепления позволяет зажимать заготовки неправильной формы, которые невозможно зажать с помощью традиционных 3-х или 4-х кулачковых патронов.
Эти патроны используют магнитную силу, создаваемую магнитами, для притяжения заготовки и ее надежной фиксации во время обработки.
В результате они могут удерживать заготовки разных размеров, начиная от небольших проектов «сделай сам» и заканчивая крупными промышленными деталями.
Эти патроны не прилагают сосредоточенных усилий зажима к заготовке, что делает их идеальными для удержания тонких, маленьких и хрупких заготовок без какого-либо физического повреждения.
Помимо своей гибкости для удержания заготовок различных форм и размеров, магнитные патроны значительно сокращают время, необходимое для установки заготовки, благодаря простоте эксплуатации устройства.
В промышленности магнитные патроны выделяются среди других патронов из-за их способности удерживать всю заготовку с постоянным усилием зажима, уменьшая вибрацию заготовки во время обработки.
Сталь, алюминий и латунь обычно используются для изготовления магнитных патронов.
Однако эти патроны нельзя использовать для зажима заготовок из немагнитных металлов.
Состовляющие магнитного патрона
Постоянные магниты
Стандартный магнитный патрон состоит из магнитов, расположенных параллельно, концентрически или радиально в алюминиевом корпусе или держателе.
Алюминиевый корпус
В алюминиевом корпусе находятся магниты, планшайба и рычажный механизм для включения и выключения усилия зажима патрона.
Верхняя пластина или лицевая панель
Верхняя пластина состоит из магнитопроводов и изоляторов, расположенных аналогично расположению постоянных магнитов в корпусе.
Верхняя пластина магнитной плиты состоит из чередующихся материалов, проводящих и не проводящих поток.
В целом такое расположение аналогично расположению постоянных магнитов внутри корпуса патрона.
Лицевая пластина плотно закрывает магниты, тем самым предотвращая попадание охлаждающей жидкости или масла в корпус, что делает его пригодным даже для проэктов, требующих системы подачи охлаждающей жидкости.
Рычаг
Рычажный механизм перемещает постоянные магниты из стороны в сторону, выравнивая их с проводящим материалом на верхней пластине.
Это скользящее движение называется включенным и выключенным состоянием.
Вращательное движение рычага преобразуется в скользящее движение верхней пластины посредством эксцентрикового зажима.
Типы магнитных патронов
Магнитные патроны классифицируются по трем категориям: геометрия, магниты и расположение полюсов.
| Категория | Типы магнитных патронов |
|---|---|
| Геометрия патрона | Круглые, квадратные и прямоугольные патроны |
| Тип магнитов | Постоянные магнитные, электромагнитные, электропостоянные магнитные патроны |
| Расположение полюсов | Патроны с концентрическими полюсами, радиальными полюсами, параллельными полюсами и квадратными полюсами |
На основе геометрии патрона
В зависимости от формы патрона магнитные патроны делятся на круглые, квадратные и прямоугольные.
Круглые патроны используются в тех случаях, когда заготовка должна вращаться. Эти патроны обычно используются на токарных станках.
Квадратные или прямоугольные патроны используются в большинстве случаев, поскольку они могут вмещать большое количество заготовок.
Эти патроны лучше всего подходят для вертикальных обрабатывающих центров, где заготовка стационарна, а вращающийся режущий инструмент удаляет материал с ее поверхности.
По типам магнитов
| Тип патрона | Удерживающая сила |
|---|---|
| Постоянные магнитные патроны | Хороший |
| Электромагнитные патроны | Высокий |
| Электропостоянные патроны | Очень высоко |
В зависимости от типа магнитов магнитные патроны делятся на постоянные магнитные патроны, электромагнитные патроны и электропостоянные патроны.
Постоянные магнитные патроны
Патрон с постоянными магнитами состоит из магнитов с противоположными полюсами, размещенных на корпусе и верхней пластине.
Движение рычага активирует и деактивирует магнитное поле, перемещая корпус вперед и назад.
Эти патроны сравнительно просты в эксплуатации, так как не требуют электропитания или затягивания кулачков.
Их закрытая конструкция исключает риск износа и повреждения, снижая потребность в частом техническом обслуживании.
Кроме того, их можно прикрепить болтами к любому рабочему столу, чтобы улучшить технику зажима и упростить их установку.
Однако эти патроны не обеспечивают возможности регулирования интенсивности удерживающего усилия и поэтому не подходят для удержания тяжелых заготовок.
Электромагнитные патроны
Электромагнитные патроны работают по принципу токоведущей катушки, намагничивающей внутренний ферромагнитный сердечник.
Когда постоянный ток проходит через катушку, внутренний сердечник намагничивается, создавая магнитное поле.
Блок управления помогает активировать и деактивировать магнитное поле. Таким образом, удерживающая сила может варьироваться в зависимости от размера заготовки.
Эти патроны сравнительно более мощные, чем патроны с постоянными магнитами, и позволяют удерживать заготовки неправильной формы, что приводит к неравномерному распределению нагрузки.
В отличие от патронов с постоянными магнитами, в которых используется рычаг, эти патроны можно включать и выключать, включая и выключая электропитание.
Однако для работы этих патронов требуется постоянный источник питания, что делает обязательным наличие дополнительного резервного источника питания.
Это связано с тем, что сбой питания во время операции может привести к раскреплению заготовки и несчастным случаям, ставя под угрозу безопасность оператора.
Кроме того, токоведущие катушки выделяют тепло, что влияет на их работоспособность при длительной работе.
Электропостоянные патроны
Электропостоянные патроны имеют как постоянный магнит, так и электромагнит.
Постоянный магнит удерживает магнитное поле без какой-либо электрической энергии, в то время как электромагнит намагничивается за счет подачи электрического тока, когда это необходимо.
Вы можете использовать постоянный магнит для удержания небольших и легких заготовок и задействовать электромагнит, когда необходимо приложить большие силы резания.
Это делает эти патроны универсальными и подходящими практически для всех типов применений.
Кроме того, наличие постоянного магнита сводит к минимуму риск несчастных случаев даже в случае отключения электроэнергии.
Эти патроны лучше всего подходят для станков с ЧПУ, где подача и отключение питания патрона может автоматически контролироваться компьютерной системой.
Однако эти патроны сравнительно дороги, что делает их подходящими для промышленного применения.
На основе типов магнитных патронов по их полюсам
| Тип полюса | Приложения |
|---|---|
| Концентрический полюсный патрон | Подходит для удержания больших заготовок на токарных станках |
| Радиальный патрон | Подходит для удержания заготовок на токарных станках с максимальным удерживающим усилием в центре |
| Патрон с параллельными полюсами | Подходит для крепления сферических и прямоугольных заготовок. |
| Квадратный патрон | Подходит для вертикальных обрабатывающих центров |
Магнитные патроны дополнительно классифицируются в зависимости от расположения полюсов магнита.
Концентрический полюсный патрон
Патроны с концентрическими полюсами имеют круглую форму и имеют магнитные полюса, расположенные по концентрическим кругам, разделенным магнитным изолирующим материалом, таким как сталь.
Радиальный патрон
Патроны с радиальными полюсами также имеют круглую форму и имеют магнитные полюса, расположенные в радиальном направлении, разделенные магнитным изоляционным материалом.
Эти патроны лучше всего подходят для токарных станков, где заготовка должна быть идеально выровнена по центру патрона.
Патрон с параллельными полюсами
Патроны с параллельными полюсами имеют магнитные полюса, расположенные параллельно в продольном или поперечном направлениях, разделенные магнитным изоляционным материалом.
Эти патроны подходят для зажима как круглых, так и прямоугольных заготовок.
Квадратный патрон
Патроны с квадратными полюсами имеют прямоугольную форму и имеют кубические магниты, расположенные параллельно с противоположными полюсами, обращенными друг к другу.
Эти типы патронов лучше всего подходят для вертикальных обрабатывающих центров, таких как плоскошлифовальные станки.
Как работает магнитный патрон?
Постоянный магнитный патрон
Патрон с постоянными магнитами состоит из чередующихся мощных постоянных магнитов внутри алюминиевого корпуса, в то время как аналогичное расположение проводящих и непроводящих материалов находится на его верхней пластине.
Он состоит из рычага, который используется для перемещения устройства и выравнивания магнитов в корпусе с проводящим материалом на верхней пластине.
При идеальном выравнивании верхняя пластина проводит магнитный поток и притягивает магнитную заготовку, присутствующую на поверхности, тем самым надежно ее зажимая.
Точно так же, когда рычаг находится в выключенном состоянии, постоянные магниты совмещены с изоляторами, имеющимися на лицевой панели, что предотвращает попадание магнитного потока на поверхность.
Таким образом, удерживающая заготовка поверхность (верхняя пластина) получает магнитное питание или обесточивается в зависимости от необходимости.
Электропостоянный магнитный патрон
Электропостоянный магнитный патрон состоит из постоянного магнита (обычно NdFeB) и электромагнитного материала (например, AlNiCo).
При подаче питания на электромагнит путем прохождения электрического тока будет генерироваться магнитное поле.
В зависимости от полярности электромагнита это генерируемое поле может либо усиливать поле постоянных магнитов, либо гасить его.
Электропостоянный магнитный патрон обеспечивает возможность управления полярностью электромагнита, тем самым контролируя удерживающую силу патрона.
Включение/выключение подачи тока усиливает или ослабляет удерживающую силу, обеспечивая возможность захвата и отсоединения заготовки от поверхности патрона.
Факторы, которые следует учитывать при использовании магнитного патрона
Необходимо понимать условия или факторы для достижения оптимальной удерживающей способности магнитной плиты.
Отделка поверхности верхней пластины
Предпочтение отдается притертому готовому материалу, так как он улучшает удерживающие характеристики магнитного патрона.
Наличие воздушного зазора между магнитной поверхностью патрона и заготовкой резко повлияет на удерживающую способность устройства.
Материал заготовки
Различные материалы проявляют разные магнитные силы, и магнитные патроны не могут использоваться для зажима немагнитных металлических заготовок, поэтому перед выбором наилучшего варианта необходимо понять природу заготовки.
Например, сталь является распространенным материалом для многих операций механической обработки. Это связано с тем, что он обладает хорошей пластичностью и, следовательно, лучшей формуемостью.
Однако плохие магнитные свойства стали делают ее непригодной для установки на магнитную плиту.
Поэтому, если ваше производство в основном связано с обработкой магнитных металлов, лучшим вариантом будет магнитный патрон.
Зона контакта между заготовкой и патроном
Когда дело доходит до площади контакта, необходимо учитывать площадь поверхности как заготовки, так и патрона.
Заготовка может быть маленькой или большой. В зависимости от этого некоторые патроны обеспечивают точное расстояние между магнитными блоками в своей опорной плите.
Эти магниты называются магнитами с тонкими полюсами или магнитами с малыми полюсами.
Меньшее расстояние также обеспечивает равномерную магнитную силу над материалом.
Таким образом, расположение мелких магнитов предпочтительнее, чем наличие одного большого магнита в магнитных держателях.
Однако при обработке заготовки в патроне важно следить за тем, чтобы заготовка располагалась правильно по центру и лежала на одном уровне с поверхностью патрона.
Толщина заготовки
Помимо размера и веса, толщина заготовки также играет важную роль в определении зажимной способности магнитной плиты.
Линии магнитного потока патрона следуют полукругу внутри материала. Он проходит от центра одного полюса к центру соседнего полюса.
Если толщина материала меньше (тонкая заготовка) по сравнению с радиусом линий потока, поток теряется в воздухе, что приводит к слабой удерживающей силе.
Для удержания тонких заготовок шаг полюсов уменьшается, что, в свою очередь, уменьшает радиус пути, по которому следует магнитный поток.
Состояние материала
Термическая обработка влияет на структуру и способность поглощать магнитный поток.
Закаленные материалы не поглощают магнитный поток, но сохраняют удельный магнитный поток, когда устройство находится в выключенном состоянии.
В то время как отожженные материалы поглощают максимальный магнитный поток и не сохраняют остаточного магнетизма.
Применение магнитных патронов
Магнитные патроны широко используются в плоскошлифовальных станках, фрезерных станках, токарных станках и электроэрозионных станках.
Эти патроны лучше всего подходят для обработки больших заготовок, таких как рельсовые колеса, станины станков, пресс-формы, штампы и т. д., которые нельзя зажать в обычных кулачковых патронах или цангах.
Также, прецизионное шлифование включает в себя обработку небольших заготовок, которые трудно зажать с помощью традиционных методов зажима. Магнитные патроны помогают добиться идеально плоского размещения таких заготовок для повышения точности.
Кроме того, устранение губок или зажимов для удержания заготовки позволяет обрабатывать всю поверхность заготовки, которая в противном случае зажимается губками.
Заключительные мысли — плюсы и минусы
Магнитные патроны представляют собой прекрасную альтернативу традиционным патронам с повышенным усилием зажима и возможностью работать с заготовками практически любой формы и размера.
Эти патроны обеспечивают равномерное удерживающее усилие во всех направлениях, обеспечивая способность выдерживать сильные усилия резания со всех доступных сторон заготовки.
Это также предотвращает вибрацию заготовки и сводит к минимуму вероятность появления следов вибрации на заготовке.
В то время как в традиционных патронах обработка боковой стороны заготовки во время зажима может оказывать боковое зажимное усилие на заготовку, вызывая повреждение заготовки.
Однако эти патроны требуют регулярной очистки, так как забивание пылью поверхности магнитного патрона может снизить силу магнитного поля.
Кроме того, магнитные патроны также могут препятствовать удалению стружки и требуют сильного потока смазочно-охлаждающей жидкости для эффективного вымывания стружки из зоны резания.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли удерживать кольцеобразные компоненты в магнитном держателе?
Да, магнитные держатели идеально подходят для удержания кольцеобразных компонентов. Вы можете выбрать патроны с круглыми концентрическими полюсами или радиальные полюсные патроны с минимальным вспомогательным расстоянием между полюсами для эффективного удержания.
Что такое блоки магнитных патронов?
Блоки магнитного патрона распространяют магнитный поток через заготовку. Он обеспечивает дополнительную поддержку и улучшает удерживающую способность для нестандартных деталей. Кроме того, он также обеспечивает прекрасный контакт полюсов для тонких заготовок.
Нужен ли нам размагничиватель?
Да, размагничивающий элемент помогает ослабить магнетизм, которым обладает инструмент из твердой стали, когда он вступает в контакт с магнитным патроном.
