Коротко
На станочном участке пневматика решает три задачи: зажим заготовок в приспособлениях, обдув базовых поверхностей и деталей от стружки и СОЖ, привод вспомогательных механизмов - загрузчиков, дверей ограждения, отсекателей. Усилие зажима считается по площади поршня: цилиндр диаметром 50 мм при 6 бар развивает около 1180 Н. Главное требование среды - стойкость уплотнений и покрытий к маслу, эмульсии и абразивной стружке, поэтому исполнение цилиндра и схему монтажа выбирают под конкретный узел.
Где пневматика работает на станочном участке
Сжатый воздух на металлообрабатывающем производстве уже есть почти всегда: он нужен самим станкам с ЧПУ для смены инструмента и продувки шпинделя. Поэтому пневмопривод вспомогательных операций обходится дешевле электрического: не нужны отдельные приводы с редукторами, а компоненты переживают среду с маслом и пылью лучше, чем открытая электромеханика.
Типовые узлы, которые строятся на пневматике:
- Зажим в станочной оснастке - прихваты, тиски с пневмоприводом, цанговые и мембранные патроны с пневмоусилением;
- Обдув - очистка базовых поверхностей приспособления перед установкой заготовки, сдув стружки с детали и стола;
- Загрузка и выгрузка - толкатели, отсекатели заготовок, подъёмные и поворотные механизмы у станка;
- Ограждения - привод дверей и шторок рабочей зоны;
- Контроль - пневматические измерительные сопла и прижимы на постах ОТК.
Зажим заготовок в оснастке: расчёт усилия
Теоретическое толкающее усилие цилиндра считается по формуле: F = p × S, где p - давление в паскалях, S - площадь поршня. Для практики удобнее запись F = 0,0785 × D² × p, где D - диаметр поршня в мм, p - давление в барах, F - усилие в ньютонах. При обратном ходе из усилия вычитается площадь штока.
| Диаметр поршня, мм | Площадь поршня, см² | Толкающее усилие при 6 бар, Н | Рабочее усилие с запасом 1,5 (ориентир), Н |
|---|---|---|---|
| 32 | 8,0 | 480 | 320 |
| 40 | 12,6 | 750 | 500 |
| 50 | 19,6 | 1180 | 790 |
| 63 | 31,2 | 1870 | 1250 |
| 80 | 50,3 | 3020 | 2010 |
| 100 | 78,5 | 4710 | 3140 |
Для зажима закладывайте запас по усилию не меньше 1,5: давление в сети проседает, а трение в рычагах прихвата съедает часть силы. Базовая серия для оснастки - профильные цилиндры DSBC по ISO 15552: присоединительные размеры совместимы с цилиндрами Festo и AirTAC того же стандарта, поэтому серия подходит как аналог при замене импорта без переделки приспособления. Там, где прихват не должен проворачиваться, а высота узла ограничена, ставят компактные цилиндры с двумя направляющими MGPM - аналог SMC MGPM: направляющие воспринимают боковую нагрузку и момент, шток не выкручивается под резцом.
Важное правило безопасности: зажим должен удерживаться при пропадании воздуха. Для этого в схему ставят пилотируемые обратные клапаны или используют механизмы с самоторможением (клин, рычаг через мёртвую точку), а состояние зажима контролируют датчиками положения на цилиндре.
Обдув от стружки и СОЖ
Перед установкой заготовки базовые поверхности приспособления продувают - иначе стружинка под опорой даёт брак по геометрии. Обдув включается распределителем по команде системы ЧПУ: подходят распределители 4V с электромагнитным управлением - схемы 5/2 и 5/3, монтаж одиночно или на плите. Расход воздуха на соплах регулируют дросселями с обратным клапаном AS - аналог SMC AS: ими же настраивают скорость цилиндров зажима, чтобы прихват опускался плавно и не бил по заготовке.
Два практических момента. Первый - обдув сжатым воздухом громкий, поэтому на постоянно работающих соплах ставят глушители или сопла с рассеиванием потока. Второй - воздух для обдува чистовых поверхностей должен быть осушен и очищен от масла, требования к качеству сжатого воздуха нормирует ISO 8573. Блок подготовки воздуха с фильтром и отделителем конденсата на входе участка обязателен.
Автоматизация станка: загрузка, двери, отсекатели
Вокруг станка пневматика собирает вспомогательную механизацию. Толкатель подаёт заготовку из лотка на позицию захвата, отсекатель пропускает детали по одной, короткоходовой цилиндр открывает дверь ограждения по сигналу окончания цикла. Для линейных перемещений без точного позиционирования это самое дешёвое решение: два крайних положения, датчики на цилиндре, скорость настраивается дросселем.
Полная номенклатура приводов - от миниатюрных до крупных диаметров - собрана в категории пневмоцилиндры. Если задача шире одного узла, смотрите каталог WAALPC: 425 серий в 15 категориях, от подготовки воздуха до захватов, - как правило, весь обвес станка закрывается компонентами одного производителя.
Стойкость к маслу и стружке: на что смотреть при подборе
Среда металлообработки - масляный туман, эмульсионная СОЖ и горячая абразивная стружка. Что проверить при подборе компонентов:
| Узел риска | Что происходит | Решение |
|---|---|---|
| Грязесъёмник штока | Стружка и абразив царапают шток, изнашивают уплотнения | Усиленный грязесъёмник, монтаж штоком вниз или вбок, защитный кожух над штоком |
| Уплотнения | Разбухание от масла и СОЖ | Маслостойкие уплотнения штатных серий; при агрессивной СОЖ - согласовать материал с поставщиком |
| Открытые направляющие | Налипание стружки, заклинивание | Цилиндры со встроенными направляющими типа MGPM вместо открытых кареток, установка вне зоны разлёта стружки |
| Распределители | Конденсат и масло из сети | Выносить на пневмоостров вне рабочей зоны, фильтрация на входе по ISO 8573 |
| Трубки и фитинги | Горячая стружка прожигает полимерную трубку | Прокладка в кабель-каналах и рукавах, металлические трубопроводы в зоне резания |
Общий принцип: всё, что можно вынести из зоны резания, выносится - распределители, блоки подготовки, магистрали. В зоне остаются только исполнительные механизмы в защищённом исполнении.
WAALPC выпускает пневматику с 2011 года на производстве полного цикла - от механообработки до сборки и испытаний, поставляет компоненты более чем в 40 стран и даёт гарантию 12 месяцев. Если у вас список импортных позиций под замену - пришлите спецификацию, подберём аналог по присоединительным размерам и стандартам ISO.
Частые вопросы
Как рассчитать усилие зажима пневмоцилиндра?
Чем защитить цилиндр от стружки и СОЖ?
Подойдут ли цилиндры WAALPC на место Festo или SMC?
Что будет с зажимом при пропадании воздуха?
Какой воздух нужен для обдува деталей?
Где купить пневматику WAALPC для станочного участка?
Автор: Вадим Ибрагимов, главный инженер представительства WAALPC в России. Вопросы по подбору: info@waalpc.ru