EN
Jistoty bezdeformačního uchycení obrobků a spolehlivé tuhosti našly svou odpověď v CNC vakuovém čerpadle.
Sání na stole ilustruje základní princip držení pomocí podtlaku. Když je přísavka stlačena dolů, vzduch se uvnitř uvězní a vytvoří se tlakový rozdíl až 14,7 psi. Tento tlakový rozdíl je téměř totožný s tlakem vyvíjeným zemskou atmosférou na úrovni moře. Stejný princip platí i pro CNC podtlakovou čerpadlo. CNC podtlakové čerpadlo zajišťuje rovnoměrné uchycení na všech površích. CNC podtlakové čerpadlo dokáže uchytit deformovaný dřevěný obrobek, texturovaný kompozitní obrobek nebo dokonce nepravidelný extrudovaný obrobek. Podtlakový stůl je navíc konstruován s průtokovými kanály za účelem kompenzace malých mezer. Na rozdíl od mechanických svěráků podtlakový systém nevytváří napětí soustředěné v konkrétních bodech, a proto není nutné materiál ztužovat.
Nedávno provedené experimenty s vysokorychlostním frézováním v leteckoprůmyslovém sektoru poskytly příležitost vyhodnotit výkon vakuového systému ve srovnání s mechanickými upínači. Předmětem experimentu byl hliníkový plech o tloušťce 0,5 mm, který je považován za extrémně tenký. Vakuový systém dosáhl snížení deformace materiálu o 92 %. Tím bylo potvrzeno tvrzení, že vakuové systémy jsou lepší než mechanické systémy. Při frézování hliníku vykazoval materiál lepší výkon.
Vakuové vs. mechanické upínání: Jak je minimalizována deformace součásti a napětí způsobené upnutím.
Vakuové upínání řeší tři klíčové nedostatky mechanického upínání:
Deformace způsobená příliš silným utažením: U 78 % akrylových prototypů způsobuje příliš silné utažení trvalou deformaci materiálu a často je utahování prováděno v bodě, který přesahuje mezní pevnost materiálu v tahu.
Kolize nástroje: Pevné upínače brání zapojení nástroje, omezuji dosah pětiosého obrábění a zvyšují počet nutných upínacích operací.
Zbytkové napětí: Lokálně působící tlak vyvolává v materiálu mikrotrhliny, zejména v kompozitních materiálech, a postupně snižuje stabilitu materiálu v udržování jeho rozměrových vlastností.
Na rozdíl od výše uvedeného systémy pro vakuové čerpání na CNC strojích působí rovnoměrným i neinvazivním tlakem na celý obrobek, čímž je možné zachovat jeho rozměrovou integritu. To je nezbytné u obrobků, které vyžadují obrábění s přesností ±0,001 palce. Kromě toho umožňuje plné využití obráběcí desky. Absence kontaktních bodů také přispívá ke snížení přenosu vibrací a povrchová úprava obrobku se při dokončovacích operacích zlepší až o 0,2 µm Ra.
Jak vakuové čerpadlo pro CNC ovlivňuje přesné obrábění a bezpečnost obsluhy
Odstranění problémů s nerovnováhou stroje a zajištění stability při provádění těžkého obrábění
Vakuová čerpadla pro CNC stroje zajistí, že obrobek je pevně uchycen na stolci rovnoměrným a konzistentním vývěvem. Tím se eliminují posuny a boční pohyby, které narušují přesnost prováděného zpracování. Tyto systémy snižují obráběcí vibrace až o 70 %. Proto je menší pravděpodobnost, že bude docházet k nesouososti řezných nástrojů. Dále bude obrobek po dobu tvrdého frézování volný od rozměrových chyb přesahujících 0,005 palce. Na rozdíl od mechanických upínačů, které vytvářejí lokální napěťové oblasti, vakuové systémy vyvíjejí rovnoměrný tlak a podporují celý obrobek, včetně nepravidelných dílů. To je zvláště důležité při obrábění leteckých kovů, které mají tendenci se deformovat vlivem tepelných účinků během obráběcích operací. Vakuové systémy jsou proto nezbytné ve výrobních dílnách zabývajících se výrobou složitých leteckých součástí, neboť mohou rozhodnout mezi výrobou odpadu a výrobků splňujících požadované specifikace.
Neomezený přístup nástrojů a automatizovaný pracovní postup: umožňuje kompletní 3+2osou i 5osou obrábění
Použití vakuového upínání místo tradičních upínacích zařízení poskytuje výrobním provozům plnou 360stupňovou svobodu nástrojových drah kolem obrobků. Moderní 5osé obráběcí centrum dokáže dosáhnout podřezů, složitých kontur a hlubokých dutin bez nutnosti zastavení a opětovného přeumístění obrobku. Doba nastavení se také výrazně zkracuje – přibližně o 40–45 % – a eliminuje se riziko kolizí způsobených pevnými upínacími čelistmi. Automatizované vakuové upínání dokonce vyniká i při nočních provozních cyklech u složitých forem a přesných součástí. Neomezený přístup vřetene umožňuje spustit obráběcí cyklus bez nutnosti zásahu obsluhy do stroje za nebezpečných podmínek. Výrobní provozy, které přešly od šroubových upínacích kleští k vakuovému upínání, zaznamenaly zlepšení doby cyklu přibližně o 35 %, zároveň se zvyšuje bezpečnost obsluhy a chrání se řezné nástroje před nežádoucím kontaktem.
Základy integrace systému: CNC vakuová čerpadla versus konstrukce stolu a použité materiály
Vakuumní stoly s rozdělením do zón a mapování propustnosti: průtok vzduchu (CFM) a úroveň vakua podle typu materiálu
Zónové stoly a CNC systémy s vakuem, stejně jako mapy propustnosti, umožňují obsluze přizpůsobit funkčnost čerpadla konkrétnímu materiálu. Při práci s kombinací tuhých a průsvitných materiálů je MDF (vláknitá deska střední hustoty) typickým příkladem průsvitného materiálu, který vyžaduje specifické nastavení průtoku vzduchu (CFM – kubické stopy za minutu) a vývěvního tlaku (měřeného v palcích rtuti). Průsvitné dřevěné materiály dobře odolávají vývěvnímu tlaku a nezkřivují se; při nedostatečném průtoku vzduchu (CFM) však uniká příliš mnoho vzduchu. Moderní dílny nyní rozdělují ovládací zóny na svých vývěvných stolech a vytvářejí mapy propustnosti pro každou povrchovou stranu obrobku, čímž dosahují až 25% zkrácení času nastavení i úplného odstranění prokluzování během řezání při vyšších rychlostech. Zavedením zónové techniky došlo ke zvýšení flexibility a lepší kontrole deformace materiálu, zároveň však došlo ke snížení spotřeby energie přibližně o 30 % oproti pokročilým vývěvním technologiím před rokem 2023.
Určení vašich požadavků na výkon, účinnost a spolehlivost a to, jak různé typy čerpadel tyto požadavky splňují.
Rotační, šroubové a Venturiho systémy – hloubka vakua, spotřeba energie a provozní cyklus
Nejvhodnější volbou pro CNC vakuové čerpadlo je čerpadlo, u něhož se potrubí a materiál čerpadla nejlépe shodují s vašimi požadavky na vakuové čerpadlo. Pro komerční použití existují tři hlavní typy čerpadel:
Rotační lamelová čerpadla jsou nejvhodnější pro dosažení vakuového tlaku 0,1 mbar, protože dokáží udržet i více pórovité materiály a jsou vhodnější pro aplikace vyžadující vysokou uchopovací sílu. Nejlépe se hodí pro nízkou provozní zátěž, neboť jsou velmi energeticky náročná a vyžadují pravidelnou výměnu oleje.
Šroubová čerpadla poskytují hloubku vakua 1–10 mbar pro bezolejový, málo údržbový a energeticky účinný provoz. Při nepřetržitém provozu spotřebují o 30 % méně energie než rotační čerpadla.
Venturiho systémy pracují se stlačeným vzduchem, poskytují vakuum dle potřeby a nepotřebují žádnou elektrickou energii. Nejlépe se osvědčují při krátkodobém a přerušovaném provozu, kdy je nutná rychlá výměna úkolů, a nevyžadují žádnou údržbu. Hloubka vytvářeného vakua je však omezena na 50–150 mbar.
Přizpůsobte čerpací zařízení svému pracovnímu postupu: šroubové čerpadla jsou ideální pro nepřetržitý provoz (24/7) při obrábění, což zajišťuje delší životnost a vyšší účinnost, zatímco Venturiho systémy zjednodušují nastavení pro rychlou výměnu úkolů. Nesouosost může zvýšit náklady na energii až o 40 % a vést k nestabilitě obrobku během intenzivního frézování. Pro maximalizaci návratnosti investice (ROI) se zaměřte především na požadavky na hloubku vakua a pracovní cykly.
Nejčastější dotazy
Jaké jsou hlavní výhody použití CNC vakuumového čerpadla oproti mechanickým upínačům?
Výhodou převzatou od mechanických upínačů je zlepšení celkové jakosti povrchu obrobku, stejně jako zvýšení bezpečnosti obsluhy odstraněním jakýchkoli překážek v dráze nástroje.
Jak zónové vakuumové desky zlepšují provoz CNC obráběcích strojů?
Zónové vakuové stoly umožňují zlepšené nastavení s minimálním prokluzem a nižšími provozními náklady.
Který CNC vakuový čerpadlový systém je nejvhodnější pro rychlé změny nastavení?
Venturiho systémy jsou nejvhodnější pro rychlé změny nastavení, protože poskytují okamžitý vakuum a nevyžadují údržbu.