Coût des matériaux magnétiques

Tout plan pour répondre aux demandes des clients d'aujourd'hui doit inclure la mise en marche et la fermeture des pièces des machines le plus rapidement possible tout en garantissant une sécurité adéquate, permettant l'accès à l'outil de coupe aux zones du travail qui doivent être usinées et atteignant une pression de maintien constante sur les pièces. Ceci est particulièrement applicable aux pièces sensibles à la pression qui sont sujettes à la distorsion des pressions des étau mécaniques et des pinces.

Les fabricants moldaves doivent constamment évaluer la meilleure approche de la tenue du travail. En tant qu'utilisateurs de centres d'usinage CNC et de fraiseuses, ils comptent généralement sur l'utilisation de méthodes traditionnelles de serrage et de fixation, qui nécessitent un temps de configuration important avant qu'une opération d'usinage réelle puisse commencer. Lorsqu'une opération d'usinage ou de fraisage implique la production de plusieurs pièces ou parties de dimensions variables, le temps de configuration augmente de façon exponentielle, en fonction du nombre, de la taille et de l'orientation requise des pièces, et contribue à une réduction globale de la productivité totale de l'opération. L'utilisation d'appareils magnétiques est une alternative de travail très polyvalente pour les utilisateurs afin de réduire le temps de configuration et d'augmenter la productivité.

Alternatives magnétiques

Les mandrins magnétiques sont le type de système de maintien de travail le plus flexible pour la plus large gamme de machines-outils, y compris les machines-outils horizontales et verticales, les centres HSM, les tours CNC, les moulins, EDM a pallétisé des applications robotiques et des broyeurs de surface. Ils sont les plus flexibles en raison de leur polyvalence d'utilisation. L'utilisation de mandrins magnétiques pour fixer les pièces à la table ou à la surface d'usinage permet de gagner du temps sur la fixation mécanique ou le serrage.

Les pièces sont attachées manuellement au lit, en utilisant des pinces de maintien ou des visettes qui doivent être vissées ou fixées dans le cadre de la configuration de la machine pour assurer un positionnement ferme et précis de la pièce en fonction du programme CNC de la machine. Les mandrins magnétiques sont plus flexibles ou accommodants si un fabricant de papier mécanique souhaite usiner plusieurs pièces avec une configuration ou plusieurs parties de dimensions variables. Chacun de ces scénarios nécessiterait beaucoup plus de temps de configuration pour se préparer au processus d'usinage par rapport à l'utilisation du maintien magnétique. Ils sont plus flexibles, ce qui signifie capables, par rapport au maintien du travail sous vide, car la puissance de maintien de l'aimant peut dépasser la force d'aspiration créée par le vide, ce qui est particulièrement bénéfique pour l'usinage de pièces de grande taille. De plus, l'installation avec des mandrins à vide nécessite un masque pour sceller les trous qui ne sont pas directement recouverts par la pièce montée.

Disposer d'un support complet, la tenue en uniforme de toute la surface de la pièce à usiner réduit les vibrations induites par l'usinage. Les aimants ont un effet d'amortissement sur le travail en raison du fait qu'ils retiennent l'œuvre sur une zone de contact relativement grande par rapport aux étau mécaniques et aux pinces. En raison de la construction en pièces solides de l'aimant, il agit comme un tampon entre le lit de la machine et la pièce à usiner pour amortir ou gêner les vibrations générées par la machine-outil, ce qui peut affecter le résultat de la pièce. L'utilisation de mandrins magnétiques permet à l'utilisateur final d'exécuter des flux et des vitesses plus rapides sans bavardage.

Si une pièce est maintenue de manière inégale ou maintenue au lit d'usinage avec des pinces ou des visettes mécaniques, la machine doit être actionnée pour s'adapter à ces conditions, nécessitant généralement plusieurs arrêts et démarrages. Cette action d'arrêt/démarrage peut créer des imperfections dans la surface de la pièce, qui doivent être corrigées lors d'une opération de post-usinage telle que le nettoyage ou le polissage du banc pour éliminer les imperfections. De plus, plusieurs programmes CNC peuvent être nécessaires pour contourner les pinces mécaniques pour obtenir la configuration de surface ou de pièce souhaitée. Enfin, des débits d'alimentation plus rapides sont possibles grâce à la capacité de l'aimant à maintenir fermement la pièce en place et positionnée avec précision pendant que la meule, la fraise ou la perceuse effectue le processus d'enlèvement de matière.

Plus associé uniquement aux opérations de meulage de surface, la tenue de travail magnétique gagne en popularité. De plus en plus de constructeurs de machines-outils et d'utilisateurs finaux recherchent des moyens d'améliorer la productivité ou de réduire le temps de configuration pour améliorer leurs processus de machines et créer une machine plus efficace avec un meilleur retour sur investissement. Les progrès des technologies et des matériaux font des aimants des supports viables pour tous les types d'usinage de pièces ferreuses. Par exemple, des matériaux tels que les aimants en néodyme (matériaux de terres rares) donnent aux aimants la capacité d'obtenir des forces de maintien plus agressives pour les pièces tout en maintenant la taille et le poids de l'aimant à une taille gérable.

Sélection d'un mandrin magnétique

Tenez compte de ces facteurs lors de la sélection du type de mandrin magnétique pour une application.

Limite imposée

Les limites les plus évidentes à l'utilisation de la tenue de travail magnétique sont que certains matériaux, tels que la céramique et les plastiques, ainsi que certains métaux tels que l'acier inoxydable, l'aluminium ou le bronze, ne peut pas être tenu par un aimant. Cependant, si une pièce est ferromagnétique; un matériau qui contient des particules de fer dans sa composition métallurgique qui réagissent lorsqu'elles sont exposées ou entrent en contact avec une force magnétique, alors les mandrins magnétiques doivent être considérés.

Matériaux

Les machines et le type d'usinage sont des considérations importantes pour la sélection de base. Pour déterminer la meilleure solution magnétique, il est important de connaître les éléments qui seront appliqués à la pièce par le type de machine à utiliser. Des facteurs tels que la puissance, la vitesse de la broche et la taille de la fraise ou de l'outil font tous partie du processus d'évaluation, mais d'autres considérations incluent le type de matériau, la dureté, forme et planéité du matériau de la pièce. Les variations des matériaux de la pièce au sein d'un travail et les différences d'un travail à l'autre exigent que l'ingénieur d'application ou le machiniste, quiconque a la responsabilité de la pièce ou du composant à produire par le processus d'usinage, de sélectionnez le style de mandrin magnétique qui permettra le plus de flexibilité, Faire correspondre le mandrin magnétique le plus approprié à une opération d'utilisateur pour obtenir le résultat souhaité. Le matériau de la pièce, la taille, les conditions de surface et les taux d'enlèvement du métal ont tous un impact sur les forces de séparation et doivent être pris en considération, ainsi que la puissance de rétention nécessaire, la précision, exigences de répétabilité et de durabilité pour s'assurer que le meilleur mandrin est utilisé pour le travail.

Aciers

Les aciers doux sont les plus magnétiquement attrayants car la faible teneur en carbone a non seulement une incidence sur la dureté du matériau, mais est également un facteur déterminant quant à la façon dont le matériau est magnétique. Les aciers à faible teneur en carbone, tels que l'acier 1020 SAE, sont presque aussi bons conducteurs de lignes de force magnétiques que le fer pur. Les aciers alliés durs sont moins attrayants car de nombreux alliages contiennent des matériaux non magnétiques, qui réduisent la capacité des lignes de force magnétiques à s'écouler dans la pièce. Un alliage tel que la série 300 SAE d'acier inoxydable est un conducteur magnétique presque aussi pauvre que l'air. Le type 416 l'acier inoxydable est considéré comme magnétique, mais il contient suffisamment de chrome pour qu'un aimant ne puisse développer que deux fois moins de force sur l'acier inoxydable de type 416 que sur l'acier 1020 SAE. La fonte est considérablement moins attrayante que l'acier doux, mais est un candidat viable pour la tenue magnétique. En raison de sa teneur en carbone, la force développée sur la fonte est inférieure à la moitié de celle développée sur l'acier 1020 SAE. De plus, la fonte est plus poreuse, de sorte que les lignes de flexion générées par l'aimant ne circulent pas aussi facilement à travers la fonte, ce qui entraîne une réduction de la puissance de rétention. Cependant, en raison de sa porosité, les machines en fonte sont plus libres avec moins de forces de coupe nécessaires pour traiter la pièce.

Surface

La surface est également une considération pour l'usinage avec un aimant. Les aimants peuvent exercer jusqu'à 180 livres par pouce carré de force magnétique retenant la puissance, mais les pièces plus petites ont tendance à avoir besoin de l'aide d'arrêts latéraux magnétiques ou d'arrêts positifs sur deux côtés pour fournir une sécurité adéquate. Les pièces plus petites ont moins de surface de contact disponible et la tenue magnétique est directement liée à la zone de contact. Des arrêts positifs peuvent être nécessaires pour surmonter les forces de la machine pour les pièces qui ont de petites zones de contact. Les pièces de forme irrégulière peuvent profiter de la fixation magnétique pour maintenir solidement les pièces. La fixation magnétique fonctionne mieux dans ce cas en raison du facteur de gain de temps; le processus de configuration est simplifié lorsqu'aucune pince mécanique ou visière n'est nécessaire pour positionner les pièces pour le traitement.

Contrôle de la puce

Qu'est-ce qui empêche les puces de coller partout dans les pièces usinées? C'est l'une des premières questions posées sur la tenue du travail magnétique. Les puces ne sont généralement pas un problème pour le maintien du travail magnétique car le champ magnétique du mandrin ne fait pas coller les puces au travail. La surface d'une puce est très petite par rapport à la taille de la pièce. La taille de la zone de contact disponible pour la force magnétique est minuscule par rapport à la pièce. Cependant, il est nécessaire de comprendre la relation entre le magnétisme et la pièce pour s'assurer que les problèmes de puce ne se produisent pas (voir Choisir une barre latérale de la pièce, page 22). Le mandrin limite la profondeur du champ magnétique, ce qui l'empêche d'atteindre très haut dans la pièce. Lorsque l'application est connue, le mandrin peut être conçu pour limiter la profondeur du champ magnétique, empêchant la force d'atteindre la pièce. Si des problèmes de puce se produisent, le problème peut être atténué en utilisant des options de contrôle variable pour réduire la quantité de force appliquée, et/ou en utilisant des blocs riser pour maintenir le circuit magnétique à l'écart de la zone d'usinage.

Circuits magnétiques

Une fois que la décision est prise d'utiliser (ou d'évaluer) le maintien du travail magnétique, le choix suivant est le type de circuit magnétique qui convient le mieux à la machine-outil et au flux de travail de l'utilisateur. Trois types de circuits sont utilisés dans les mandrins magnétiques modernes: permanents-magnétiques, électromagnétiques et électropermanents. En raison de la variété disponible, il est important que les utilisateurs potentiels discutent de leurs besoins avec le fabricant de rétention de travail magnétique. L'application dicte souvent le type à utiliser.

Mandrins magnétiques permanents

Les mandrins magnétiques permanents se composent de deux paquets assortis de matériaux magnétiques. Un levier mécanique aligne les packs pour diriger la force magnétique à travers la plaque supérieure et dans la pièce. Lorsque le levier s'inverse, les forces magnétiques sont contenues dans le mandrin et la pièce est libérée.

Canards électromagnétiques

Les mandrins électromagnétiques utilisent une tension CC dans une bobine entourant des pièces de poteau en acier doux. Les pôles sont magnétiques tant que la tension est appliquée. Les mandrins électromagnétiques peuvent fournir une puissance de maintien variable, ce qui améliore considérablement leur capacité à supporter une large gamme de conditions d'usinage. Les capacités d'interfaçage avec les centres d'usinage facilitent l'automatisation de l'opération.

Canards permanents électro

Les mandrins permanents électro (également appelés électroperm) combinent des électroaimants permanents et des électroaimants. Dans cette conception, une bobine entoure le matériau de l'aimant permanent, et lorsque la tension continue est appliquée à la bobine, le matériau de l'aimant est chargé et devient magnétique. Le seul moyen pratique de démagnétiser le matériau de l'aimant est de réappliquer la tension continue dans un sens inverse à partir du circuit de charge.

Les aimants Electroperm ne perdront pas l'attraction magnétique s'il y a une perte de puissance. Plus important encore, pour les applications de coupe de métaux, ils sont à sécurité intégrée, le magnétisme est indépendant du service électrique. Les aimants Electroperm peuvent être déconnectés de leur alimentation, ce qui les rend portables. Dans les applications de travail des métaux, en particulier si des palettes sont utilisées, la fonction d'électroperme leur permet d'être utilisées pour le chargement de palettes hors machine et les applications de pierres tombales.

Le mandrin magnétique doit surmonter les forces générées par l'opération d'usinage et être capable de maintenir les tolérances requises dans le processus. Il doit pouvoir répéter les tolérances à maintes reprises et être capable de résister à l'environnement d'usinage. Les mandrins magnétiques peuvent ne pas être la réponse pour chaque application, et ils ont des limites, tout comme il y a des limitations dans le serrage mécanique. Cependant, dans l'environnement concurrentiel actuel, les fabricants de moules sont avisés d'explorer et d'utiliser toutes les ressources disponibles pour réduire le temps de production et les coûts afin d'améliorer leurs délais et leur livraison aux clients tout en préservant ou en améliorant les bénéfices.

Si l'application est juste, les aimants sont d'excellents outils pour les magasins souhaitant réduire les coûts d'exploitation. La plupart des fabricants de mandrin magnétique fourniront une assistance technique pour la sélection et l'utilisation de leurs produits. La connaissance des principes magnétiques est souvent nécessaire au succès, mais les résultats en valent toujours la peine.