Электромагнитный стол своими руками

Электромагнитные плиты для шлифовальных станков

На плоскошлифовальных станках широко применяют электромагнитные плиты. Обрабатываемые стальные детали, расположенные на таких плитах, удерживаются во время обработки силами магнитного притяжения плиты. Электромагнитное закрепление имеет преимущества по сравнению с зажатием в кулачках. Включая ток, можно сразу закрепить много деталей, расположенных на поверхности плиты.

При электромагнитном закреплении может быть достигнута большая точность обработки, так как заготовка при нагреве в процессе обработки не сжата с боков и может свободно расширяться. При электромагнитном закреплении имеется возможность обрабатывать детали с торца и сбоку.

Однако электромагнитное закрепление не обеспечивает таких больших усилий, как при зажатии посредством кулачков. В случае аварийного перерыва в питании обмотки электромагнитной плиты происходит срыв детали с ее поверхности. Поэтому электромагнитные плиты не применяют при больших силах резания. Кроме того, стальные детали, обработанные на электромагнитных плитах, часто сохраняют остаточный магнетизм.

Электромагнитная плита (рис. 1) имеет корпус 1, изготовленный из мягкой стали, днище которого снабжено полюсными выступами 2. Сверху наложена крышка 3, у которой участки 4, расположенные над полюсами, отделены прослойками 5 из немагнитного материала (сплав свинца и сурьмы, оловянные сплавы, бронза и др.).

При пропускании постоянного тока через катушки 6 все участки наружной поверхности крышки (зеркала), окруженные немагнитными прослойками, являются одним полюсом (например, северным); вся же остальная поверхность плиты — другим полюсом (например, южным). Обрабатываемая деталь 7, перекрывающая в любом месте немагнитную прослойку, замыкает магнитный поток одного из полюсов 2 и поэтому притягивается к поверхности плиты.

Для закрепления небольших обрабатываемых деталей расстояние между полюсами 2 желательно делать как можно меньшим. Однако это осуществить трудно, так как между полюсами должны быть размещены витки двух катушек 6. Поэтому для закрепления мелких деталей применяют электромагнитные плиты с пазами, заполненными немагнитным материалом (рис. 2).

Эта плита имеет только одну катушку 2. Корпус 1 плиты накрыт толстой стальной крышкой 3 с близко расположенными немагнитными пазами 4. При размещении на поверхности плиты небольшой обрабатываемой детали 5 часть магнитного потока катушки замкнется через крышку 3 ниже пазов, а часть его, огибая немагнитный паз, перекрытый деталью 5, пройдет через деталь, обеспечивая ее притяжение. Так как через деталь проходит только часть магнитного потока, сила притяжения этих плит ниже, чем у плит, имеющих сквозные прослойки.

Кроме электромагнитных плит, предназначенных для возвратно-поступательного движения, широкое распространение получили вращающиеся электромагнитные плиты, обычно называемые электромагнитными столами.

Рис. 1. Электромагнитная плита

Рис. 2. Электромагнитная плита для мелких деталей

Рис. 3. Стол с неподвижными электромагнитами

Рис. 4. Включение электромагнитной плиты

В промышленности применяются также столы с неподвижными электромагнитами (рис. 3). Корпус 1 стола вращается над неподвижными электромагнитами 2, расположенными по окружности. Когда через обмотку 3 протекает постоянный ток, магнитный поток замыкается (как указано на рис. 3 штриховой линией), обеспечивая притяжение детали.

Электромагнитные столы этого типа помимо немагнитных пазов, расположенных по концентрическим окружностям, имеют сквозные радиальные немагнитные прослойки, разделяющие корпус стола и его рабочую поверхность на секторы, не имеющие магнитной связи один с другим. Если электромагниты 2 расположить не по всей окружности, то у такого стола образуется сектор, на котором детали не будут закреплены и могут быть легко сняты. Стол с неподвижными электромагнитами опирается на кольцевые направляющие, изготовленные из немагнитного материала (обычно бронзы). Это исключает возможность замыкания потока под электромагнитами.

Сила притяжения электромагнитной плиты в большой степени зависит от материала и размеров закрепляемой детали, от числа деталей на ее поверхности, от положения детали на плите и от конструкции плиты: Сила притяжения электромагнитных плит колеблется в пределах 20—130 Н/см2 (2—13 кгс/см2).

При работе электромагнитная плита нагревается, во время выключения — охлаждается. Это вызывает движение воздуха через все неплотности, в результате чего внутри плиты может конденсироваться влага. Поэтому при конструировании электромагнитных плит важно предусмотреть защиту катушек плиты от воздействия охлаждающей жидкости. Для этого внутреннюю полость плиты заливают битумом.

Для питания электромагнитных плит применяют постоянный ток напряжением 24, 48, 110 и 220 В. Наиболее часто применяют ток напряжением 110 В. Питание электромагнитных плит переменным током неприемлемо вследствие сильного размагничивающего и нагревающего действия вихревых токов.

Катушки отдельных полюсов электромагнитной плиты обычно соединяют последовательно. Реже применяют их переключение с последовательного на параллельное соединение, используя 110 В при параллельном соединении катушек и 220 В при последовательном. Мощность, потребляемая электромагнитными плитами, составляет 100—300 Вт. В качестве источника питания электромагнитных плит обычно применяют селеновые выпрямители. В комплект выпрямителя входят трансформатор, предохранитель и выключатель.

Схема включения электромагнитной плиты приведена на рис. 4. Если переключатель ПП находится в указанном на схеме положении, привод движения стола (и вращения круга, если это требуется) может быть пущен в ход лишь при включенной электромагнитной плите. В этом случае обмотка электромагнитной плиты ЭП получает питание от выпрямителя В, подключенного к сети через трансформатор Тр.

Последовательно с этой обмоткой включена катушка реле тока РТ, замыкающий контакт которого включен последовательно с катушкой контактора 1К. Если вследствие какой-либо аварии питание электромагнитной плиты прекратится, реле тока РТ своим контактом разорвет цепь катушки 1К, и двигатель вращения стола (часто и шлифовального круга) отключается. Поворот переключателя ПП дает возможность включать двигатель без плиты.

Возможность пробоя изоляции обмотки электромагнитной плиты при ее отключении в данном случае исключена. Цепь обмотки после отключения плиты остается замкнутой через плечи выпрямителя.

Вследствие наличия остаточного магнетизма стальные детали после их обработки часто бывает трудно снять с плиты. Для облегчения съема деталей через обмотку электромагнитной плиты после окончания обработки пропускают небольшой ток противоположного направления. Для подвода тока к плите при небольшой длине ее хода обычно применяют специальный гибкий провод в резиновой оболочке.

При поступательном движении плиты на более значительное расстояние применяют медные шины со скользящими по ним щеткам. У тяжелых станков используют троллейные провода. К электромагнитным столам ток подводят посредством контактных колец.

Помимо рассмотренных электромагнитных закрепляющих устройств применяют плиты с постоянными магнитами. Для таких плит не требуется источников питания, и поэтому не может быть внезапного срыва деталей с поверхности плиты при перебое в электроснабжении. Кроме того, плиты с постоянными магнитами более надежны в эксплуатации.

Классификация и технические характеристики магнитных плит

Одним из основных компонентов шлифовального станка является фиксирующий элемент, с помощью которого происходит крепление заготовки для дальнейшей обработки. Наряду с механическими узлами широкое распространение получила плита магнитная, которая отличается от аналогов не только надежностью, но и хорошими эксплуатационными свойствами.

Общие сведения о конструкции

Главным преимуществом магнитных плит является хороший показатель фиксации заготовки, а также их относительно небольшие размеры. Для комплектации станков применяются два типа: электромагнитные и магнитные. Они имеют существенные конструктивные различия.

Плита имеет достаточно простой принцип работы. На ее поверхности создается магнитное поле, которое удерживает металлосодержащие заготовки на поверхности стола. Это позволяет выполнить обработку не только внешней плоскости материалов, но и торцевых областей. В некоторых случаях возможно одновременное шлифование нескольких деталей. Благодаря магнитным свойствам на рабочую поверхность можно установить дополнительное оборудование или вспомогательные устройства.

Конструктивные особенности магнитных плит различного типа:

• плита электромагнитная. Она состоит из корпуса, внутри которого расположены две группы электромагнитных катушек. Они разделены немагнитной прослойкой. При подаче электричества на установленную деталь, формируется электромагнитное поле, которое фиксирует заготовку. Недостатком подобной конструкции является отсутствие сцепления в случае отключения электроэнергии. Поэтому рекомендуется установить реле деактивации станка при возникновении подобной ситуации;
• магнитная плита. Конструктивно она напоминает электромагнитную модель. В ней также установлены две группы магнитов, отличающихся полярностью. На рабочей поверхности плиты установлены блоки из немагнитного материала. В нормальном положении они препятствуют возникновению магнитного поля. С помощью механического устройства происходит их смещение, в результате чего заготовка надежно фиксируется на столе.

Механическая плита магнитная имеет большую степень надежности, но для ее включения/выключения необходимо поворачивать рычаг. Это влияет на оперативность смены положений деталей, и как следствие — производительность. Поэтому чаще всего электромагнитные модели используются при массовом производстве, а механические — для более точной обработки.

Помимо горизонтально ориентированных плит для шлифования может использоваться устройство для поперечного сверления валиков. Магниты располагаются вдоль заготовки, что дает возможность обрабатывать цилиндрические детали сложной формы.

Технические параметры

Магнитные плиты редко входят в стандартную комплектацию заводского оборудования. Чаще всего их приобретают отдельно. Поэтому важно знать их основные технические характеристики, которые должны соответствовать параметрам конкретной модели станка.

Определяющим параметром являются габариты. Размер плиты может варьироваться от 10*25 см до 32*100 см. При этом при увеличении габаритов устройства возрастает его масса. Это напрямую влияет на максимальный вес обрабатываемой детали, так как плита устанавливается на стандартный рабочий стол.

Основные параметры, которыми должна обладать плита магнитная:

• размеры и масса. Учитываются не только ширина и длина, но и высота. Она может повлиять на максимально допустимый размер детали;
• удельная сила притяжения. Она должно быть равномерна по всей плоскости установки. Обычно этот параметр составляет от 50 до 120 Н/см²;
• расстояние между полюсами. Эта характеристика определяет минимальный размер обрабатываемой детали.

Во время работы плита магнитная может изменить геометрию заготовки. Поэтому процесс установки и последующего снятия детали должен быть максимально аккуратен. Также следует учитывать основной недостаток электромагнитных моделей — нагрев поверхности во время активации. Это не только является основной причиной выхода из строя устройства, но и сказывается на свойствах заготовки.

В видеоматериале показан пример работы магнитной плиты небольших размеров:

Как сделать мощный электромагнит

Электромагнит – это магнит, который работает (создаёт магнитное поле) только при протекании через катушку электрического тока. Чтобы сделать мощный электромагнит, нужно взять магнитопровод и обмотать его медной проволокой и просто пропустить ток по этой проволоке. Магнитопровод начнет намагничиваться катушкой и начнет притягивать железные предметы. Хотите мощный магнит – поднимайте напряжение и ток, экспериментируйте. А чтобы не мучится и не собирать магнит самому, можно просто достать катушку с магнитного пускателя (они бывают разные, на 220В/380В). Достаете эту катушку и внутрь вставляем кусок любой железяки (например, обычный толстый гвоздь) и включаем в сеть. Вот это будет по-настоящему не плохой магнит. А если у вас нет возможности достать катушку с магнитного пускателя, то сейчас рассмотрим, как сделать электромагнит самому.

Для сборки электромагнита вам понадобятся проволока, источник постоянного тока и сердечник. Теперь берем наш сердечник и мотаем медную проволоку на него (лучше виток витку, а не в навал – увеличится коэффициент полезного действия). Если хотим сделать мощный электро магнит, то мотаем в несколько слоев, т.е. когда намотали первый слой, переходим во второй слой, а потом мотаем третий слой. При намотке учитывайте, что то, что вы намотаете, эта катушка имеет реактивное сопротивление, и при протекании через эту катушку будет проходить меньший ток при большом реактивном сопротивлении. Но тоже учитывайте, нам нужен и важен ток, потому, что мы будем током намагничивать сердечник, который служит в качестве электро магнита. Но большой ток сильно будет нагревать катушку, по которой протекает ток, так что соотнесите эти три понятия: сопротивление катушки, ток и температура.

При намотке провода выберите оптимальную толщину медной проволоки (где-то 0,5 мм). А можете и поэкспериментировать, учитывая, что чем меньше сечение проволоки, тем больше будет реактивное сопротивление и соответственно ток протекать будет меньший. Но если вы будите мотать толстым проводом (примерно 1мм), было бы не плохо, т.к. чем толще проводник, тем сильнее магнитное поле вокруг проводника и плюс ко всему будет протекать больший ток, т.к. реактивное сопротивление будет меньше. Так же ток будет зависеть и от частоты напряжения (если от переменного тока). Так же стоит сказать пару слов о слоях: чем больше слоев, тем больше магнитное поле катушки и тем сильнее будет намагничивать сердечник, т.к. при наложении слоев магнитные поля складываются.

Хорошо, катушку намотали, и сердечник внутрь вставили, теперь можно приступить к подаче напряжения на катушку. Подаем напряжение и начинаем увеличивать его (если у вас блок питания с регулировкой напряжения, то плавно поднимайте напряжение). Следим при этом чтобы наша катушка не грелась. Подбираем напряжение такое, чтобы при работе катушка была слегка теплой или просто теплой – это будет номинальный режим работы, а так же можно будет узнать номинальный ток и напряжение, замерив на катушке и узнать потребляемую мощность электромагнита, перемножив ток и напряжение.

Если вы собираетесь включать от розетки 220 вольт электромагнит, то вначале обязательно измерьте сопротивление катушки. При протекании через катушку тока в 1 Ампер сопротивление катушки должно быть 220 ом. Если 2 Ампера, то 110 Ом. Вот как считаем ТОК=напряжение/сопротивление= 220/110= 2 А.

Все, включили устройство. Попробуйте поднести гвоздик или скрепку – она должна притянуться. Если плохо притягивается или очень плохо держится, то домотайте слоев пять медной проволки: магнитное поле увеличится и сопротивление увеличится, а если сопротивление увеличится, то номинальные данные электро магнита изменятся и нужно будет перенастроить его.

Если хотите увеличить мощность магнита, то возьмите подковообразный сердечник и намотайте провод на две стороны, таким образом получится манит-подкова состоящий из сердечника и 2-ух катушек. Магнитные поля двух катушек сложатся, а значит, магнит в 2 раза будет работать мощнее. Большую роль играет диаметр и состав сердечника. При малом сечении получится слабый электромагнит, хоть если мы и подадим высокое напряжение, а вот если увеличим сечение сердечка, то у нас выйдет не плохой электромагнит. Да если еще сердечник будет из сплава железа и кобальта (этот сплав характеризуется хорошей магнитной проводимостью), то проводимость увеличится и за счет этого сердечник будет лучше намагничиваться полем катушки.

Магнитные плиты для шлифовальных станков

Магнитные плиты для шлифовальных станков – это особый класс металлообрабатывающего оборудования, которое предназначено для удерживания стальных заготовок на рабочей поверхности под воздействием сил электромагнитного притяжения. Казалось бы, для чего использовать такую изощренную конструкцию, когда можно задействовать в качестве фиксатора традиционные кулачки, которые надежно зажимают заготовку и обеспечивают предельную жесткость в процессе обработки? В действительности же электромагнитная фиксация с помощью магнитных плит для шлифовальных станков имеет ряд преимуществ, которые мы рассмотрим ниже.

Ключевой плюс – это возможность работы оборудования в многопоточном режиме. Мастер может одновременно зафиксировать несколько заготовок на одной установке, тем самым повысив производительность своего труда на порядок. Кроме того, магнитная плита для шлифовального станка способна обеспечить предельную точность обработки заготовки.

Это связано с тем, что в процессе шлифования металлическая деталь нагревается и, соответственно, расширяется. Зажатая в тиски заготовка в этом случае деформируется, в то время как установленная на электромагнитной плоскости – свободно расширяется на рабочей поверхности.

При этом стоит помнить, что плита не способна обеспечить столь же больших усилий, как фиксирующие кулачки. Кроме того, если произойдет аварийное прерывание подачи электропитания – случится срыв заготовки с рабочей поверхности. Вот почему сфера применения магнитных плит для шлифовальных станков исключает работы, подразумевающие большие силы резания.

Еще один минус подобных установок состоит в таком явлении как остаточный магнетизм, свойственный стальным заготовкам, которые обрабатывались подобным образом. К счастью, справиться с проблемой можно с помощью демагнитизатора, что в большинстве случаев позволяет закрыть глаза на вышеописанный недостаток.

Конструкция и принцип работы

Корпус – важнейшая часть конструкции магнитной плиты для шлифовального станка – производится из мягкой стали. Его днище имеет специальные полюсные выступы. Рабочая поверхность плиты покрывается специальной крышкой, участки которой располагаются над полюсами и разделены особыми немагнитными прослойками. Постоянный ток пропускается через катушки.

В этом случае наружная поверхность стола выступает в качестве одного полюса, а оставшаяся часть поверхности являет собой противоположный полюс. Металлическая деталь, которая перекрывает немагнитную прослойку в любой точке плиты, замыкает магнитный поток и фиксируется на поверхности.

Сила притяжения – важный параметр, который стоит учитывать при работе с магнитной удерживающей поверхностью. Во многом он зависит от габаритов фиксируемой конструкции и материала, из которого она изготовлена. Кроме того, на силу притяжения влияет количество деталей, закрепленных на установке, а также конструкция самой плиты. То, где мастер расположил обрабатываемую деталь, тоже оказывает влияние на данный параметр.

Сила притяжения измеряется в Н/см2. Оптимальная величина параметра составляет от 20 до 130 Н/см2.

Каждый мастер должен помнить о том, что магнитная плита для шлифовального станка в процессе работы нагревается. Частые смены температуры конструкции могут привести к образованию конденсата внутри. Инженеры, занимающиеся проектированием таких агрегатов, тщательно продумывают систему защиты катушек от нежелательного воздействия жидкости. Справиться с такого рода задачей позволяет битум, который в заводских условиях заливается во внутреннюю полость электромагнитного стола.

Магнитный блок – важная составная часть конструкции. Этот подвижный элемент перемещается с помощью работы эксцентрикового волчка. Магнитная плита функционирует только во включенном состоянии. Она порадует мастера своими эксплуатационными возможностями и обеспечит максимально ровное расположение изделия на рабочей поверхности, что моментально отразится на точности конечного результата.

Итоги

Магнитная плита для шлифовального станка способна на надежную фиксацию обрабатываемой детали, что отражается на качестве выполнения поставленной задачи. Интересно то, что технические параметры и эксплуатационные возможности такой конструкции не меняются с течением времени и увеличением срока эксплуатации оборудования. Это, отчасти, провоцирует повышенный интерес к электромагнитным плитам со стороны потенциальных покупателей.

В качестве дополнительного плюса магнитной плиты стоит отметить то, что она не требует дополнительного обслуживания. При соблюдении основных правил эксплуатации она способна прослужит не одно десятилетие, не утратив свои функциональные возможности.

Если вы ищите пути повышения производительности труда за шлифовальным станком – самое время задуматься о приобретении электромагнитной установки. В отличие от стандартных кулачков такая конструкция позволит обрабатывать сразу несколько деталей с предельной точностью и эффективностью. Всё это подтверждается практикой десятков тысяч мастеров.