Upínací nářadí pro frézovací operace charakterizuje
v současné době snaha opracovat
dílec na jedno upnutí z pěti stran a tedy neomezovat
povrch dílce upínacími prvky. Stále
důrazněji se prosazuje požadavek na přesnost
upnutí, variabilitu, rychlost samotného
procesu upínání i rychlost přeseřízení upínače
na jiný typ obrobku. Bezpečnost upnutí je
požadavek mimo jakoukoliv diskusi.
Typickými upínači pro opracování z pěti stran
jsou upínače magnetické. Technika upínání
pomocí magnetického pole doznala v poslední
době značného pokroku a tak lze na upínačích,
pracujících na elektropermanentním principu,
bez problémů bezpečně upínat frézované dílce
či formy pro vstřikování plastických hmot.
Samotné upnutí obrobku je velmi rychlé, nedochází
k jeho deformaci upínacími silami, takto
upnutý obrobek je odolný proti vibracím, není
ohříván upínačem, upínač nespotřebovává elektrickou
energii, není na ní závislý a je tedy bezpečný
proti výpadku elektrického proudu. Pro
zapnutí či vypnutí magnetického pole je zapotřebí
pouze jeden či několik elektrických impulzů;
poté je možno řídicí jednotku odpojit. S výjimkou
kontaktní plochy obrobek – upínač jsou
všechny povrchy obrobku přístupné pro obrábění
a pokud se využije pólových nástavců, lze
na obrobku zhotovovat i průchozí otvory, které
ústí nad upínací plochou upínače. Moderní
upínací systémy na bázi neodymových magnetů
dávají přídržnou sílu 150 – 190 N/cm2 upínací
plochy obrobku, resp. až 1000 daN na dva sousedící
magnetické póly; bezpečnost upnutí lze
ještě zvýšit použitím přídržné lišty, orientované
proti směru působení řezné síly.
Aby bylo možno plně využít všech výhod,
nabízených těmito upínači, je nutné respektovat
fyzikální omezení magnetického systému upínání.
Zásadním parametrem je relativní permeabilita,
charakterizující prostupnost materiálu
pro magnetické pole vzhledem k vakuu. Praktickým
důsledkem je, že např. obrobek z litiny
je přidržován silou velikosti cca 45 % oproti obrobku
z čistého železa, pro legované oceli činí
toto snížení 40 – 70 % proti čistému železu.
Dalším omezením je velikost vzduchové mezery
mezi obrobkem a upínačem – při 0,2 mm
klesá přídržná síla na 80 % a při 0,5 mm dokonce
na 50 % původní hodnoty; proto kontaktní
plocha obrobku musí být dostatečně kvalitně
opracovaná. Je nutno zvažovat určitou minimální
tloušťku upínaného materiálu, aby se
mohla plně využít teoretická hodnota přídržné
síly upínače a konečně je zapotřebí brát v úvahu
teplotu, při níž se magnetické pole upínače
rozpadá - proto jsou pracovní teploty magnetů
ze vzácných zemin omezeny na 110 – 220 °C
u magnetů na bázi NdFeB a 350 °C u samarium-
kobaltových magnetů.
Celá škála magnetických upínačů byla v Brně
prezentována zastoupeními italské firmy
Tecnomagnete a německé SAV; tuzemsko zastupovala
hulínská firma Walker Magnetics.
Z nabídky té první zaujaly především elektropermanentní
upínací systémy Quad-Press
pro rychlé upínání forem na vstřikovací lisy.
Tyto systémy snižují prostoje stroje, jsou velmi
flexibilní, i rozměrnou formu lze upnout
v minimálním čase, forma není deformována
od mechanických, lokálně působících upínacích
sil. Inovovaná geometrie pólů systému,
díky jejich vysoké koncentraci, dovoluje
efektivně upínat velké i malé formy na jedné
desce. Bezpečnost zajišťují FCS senzory,
kontrolující nasycenost magnetického pole
a blízkostní senzory, kontrolující přítomnost
formy a možnost spuštění magnetického cyklu.
Součástí systému je řídicí jednotka, která
generuje elektrické impulzy pro zapnutí a vypnutí
magnetu, detekuje skutečnou upínací
sílu v závislosti na materiálu formy a kvalitě
její upínací plochy, resp. na vzduchové mezeře
a zobrazuje magnetický stav systému;
v případě zjištěných nesrovnalostí blokuje
start stroje. Během seřizování a upínání formy
vede seřizovače krok za krokem fázemi
správného ustavení a upnutí formy.
Inovované systémy s elektropermanentními
upínacími deskami Super-Quad s pohyblivými
pólovými nástavci dovolují spolehlivé upnutí
obrobků s nerovnou či neopracovanou upínací
plochou. Využívá se tří pevných nástavců, které
definují rovinu upnutí a vhodného počtu pohyblivých
nástavců, které automaticky dorovnávají
zbylé diference. Nástavce jsou připevněny
k pólům magnetické desky pomocí jediného
šroubu. Tak lze rovnoměrně rozdělit upínací
sílu na celou plochu, bezpečně upnout nerovné
plochy a redukovat přípravný čas. Pro obrobení
je volně přístupno pět stran obrobku, při vhodné
konfiguraci nástavců lze částečně opracovat
i šestou stranu. Magnetické desky lze dodat
i v provedení jako oběžné palety – obrobek se
upíná na paletu mimo pracovní prostor stroje,
po vlastním upnutí není nutný přívod energie
a s paletou lze libovolně manipulovat.
Upínací magnetické systémy firmy SAV pro
náročné frézovací operace využívají unikátního
uspořádání pólů do šestihranu (obr. 1).
Výsledkem je možnost libovolného umístění
obrobku na pólové desce, dosahuje se extrémně
velké upínací síly i při nízkém magnetickém
poli a její naprosto rovnoměrné rozložení.
Lze upínat i menší obrobky od rozměru 100
x 100 x 15 mm; i zde jsou k dispozici pohyblivé
pólové nástavce v hranatém či kruhovém
provedení. Nízké magnetické pole brání zmagnetizování
nástroje. Upínače se vyznačují modulární
konstrukcí, kompaktním provedením,
vynikající paralelitou spodní a upínací plochy
desky a jsou vhodné pro paletizaci. Řídicí jednotka
dovoluje plynulou regulaci upínací síly
a tím i přesné automatické polohování upínaného
obrobku.
Mechanické modulární vícenásobné upínače
Polymut, vhodné pro vertikální i horizontální
zástavbu, samostředicí upínače Azimut s přesností
upnutí 2 ?m a pneumatickým pohonem
a pneumatické svěráky typ E a EV s regulovatelnou
upínací silou předvedla švýcarská firma
Evard Precision.
Z předních firem, specializovaných na upínací
nářadí, měla v Brně velkou expozici firma
Schunk. Mimo upínačů stopkových nástrojů,
které již byly popsány jinde, zaujal rozsáhlý
soubor prvků pro automatizaci procesu – uchopovací
moduly nejrůznějšího provedení s pohonem
pneumatickým nebo elektrickým. Dle
potřeby mohou být vybaveny rozhraním pro
upnutí do vřetena stroje, resp. umístění do zásobníku
nástrojů obráběcího centra a tak automatizovat
manipulaci s obrobkem (obr. 2).
Soubor dále obsahuje řadu polohovacích modulů,
jako jsou moduly rotační a lineární, dále
jako příslušenství robotů ochranné moduly
proti přetížení a kolizi, moduly kompenzační,
moduly pro průchod médií a další.
Petr Borovan
