upínání nerotačních obrobků – 4. část (11)

VAKUOVÉ UPÍNAČE
S výhodou se využívají pro upínání tenkostěnných plochých dílců o malé tuhosti, kde by upínací síly, vyvozované běžným mechanickým upínačem, způsobily nežádoucí deformaci upínaného obrobku. Další předností tohoto způsobu upínání je, že není závislý na materiálu obrobku; takto lze upínat plastové dílce a dílce z materiálů, které nejsou feromagnetické. Pochopitelnou podmínkou však je, aby upínací plocha obrobku nebyla pórézní. Pro vakuové upínání je charakteristické rovnoměrné rozložení upínací síly ve směru kolmém na upínací plochu; protože však složka řezných sil, rovnoběžná s upínaným povrchem, může být větší než odpor proti posunutí vakuově upnutého dílce, je často nutno volit kombinaci principů vakuového a mechanického upínání; dle charakteru upínaného dílce lze volit mezi řadou konstrukčních provedení, nabízených specializovanými výrobci (Horst Witte Gerätebau KG, Schmalz Inc., SAV-Workholding) jako sériové vyráběné upínací moduly.

Platí, že upínací síla kolmá na upínací plochu je rovna součinu velikosti podtlaku a upínací plochy obrobku Fu (N) = p (Pa) x Su (m2). Podmínkou správné funkce je, aby upínací plocha dosedala bezezbytku na podložku, jejímiž otvory je odsáván vzduch. V opačném případě dochází ke snížení podtlaku a tím i snížení účinnosti upínacího přípravku. Upínací přípravek proto musí zabezpečit rovnoměrné odsávání vzduchu z celé upínací plochy a současně musí být zajištěna ochrana proti jejímu znečištění, které rovněž snižuje účinnost upnutí. Členitá upínací plocha je méně výhodná, protože je nutno i podložku vytvořit odpovídajícím způsobem tak, aby bylo zajištěno dostatečné těsnění. V tomto případě jsou potíže s vytvořením dostatečně účinné těsnicí drážky, která od okolí odděluje prostor, kde je vytvářeno vakuum (obr. 1).

Obr. 1: Vakuový upínač fy SAV

Těsnicí drážka musí vytvářet uzavřenou křivku, měla by být umístěna alespoň 2 mm od okraje upínací plochy; vyplňuje se měkkou těsnicí pryží. Pokud jsou v upínací ploše obrobku průchozí otvory, je nezbytné ohraničit je těsnicí drážkou vně jejich obrysu. Pro polohování obrobku se používají ustavovací kolíky a technologické otvory. Při dlouhodobém užívání, např. v podmínkách sériové výroby, je nutno mít na paměti, že účinnost vakuového upnutí snižuje i koroze upínacích ploch, neodstraněné otřepy apod.

Pro případ malosériové výroby se mezi upínaný dílec a upínací desku s odsávacími otvory a drážkami vkládá podložka z měkké přilnavé hmoty, která má na straně obrobku vytvarovány přísavky, na nichž upínaný předmět spočívá. Přísavky jsou opatřeny centrálním otvorem, ústícím do drážek v upínací desce. Díky tomu není nutno v upínací desce vytvářet pro každý obrobek individuálně tvarované těsnicí drážky; totéž platí pro použití porézních mezidesek. Výhodou je vyšší univerzalita, zaplacená však nutnou vyšší intenzitou odsávání. Sériově dodávané přísavky lze rovněž s výhodou použít k upínání dílců, jejichž dosedací plocha není rovinná (obr. 2).

Obr. 2: Vakuový upínač s individuálními přísavkami Horst Witte (1 – přísavky; 2 – nepotřebné přísavky uložené v dutině upínací desky)

UPÍNAČE ELEKTROJISKROVÝCH ŘEZACÍCH A HLOUBICÍCH STROJŮ
Upínače, užívané na elektrojiskrových drátových řezačkách nebo elektrojiskrových hloubicích strojích, nemusejí být tak robustní jako běžně užívané upínače, protože při tomto způsobu obrábění nepůsobí na obrobek prakticky žádné síly, které by upínač musel zachycovat. Pracují však zanořeny do kapalného dielektrika, a proto se zhotovují z ušlechtilých ocelí, odolných proti korozi. Vlastním upínacím elementem obráběného dílce může být svěrka, přesný svěrák nebo sklíčidlo. Specifi ckým požadavkem je umožnění přístupu ke spodní ploše obrobku, protože odtud vystupuje řezací drát do spodního vodítka řezačky, a proto se volí upínání pouze z boku dílce (obr. 3).

Obr. 3: Dílec upnutý v přípravku WEDM System 3R

Elektrojiskrovou technologií se zhotovují přesné tvary, a proto je žádoucí, aby dílec byl přesně polohován vůči zvolenému souřadnému systému tak, aby jej nebylo nutno při každé technologické operaci znovu přesně vyrovnávat, resp. bylo možno provést přesné polohování mimo pracovní prostor stroje; polohovat je nutno ve třech osách. Požadavek přesného nastavení dílce i ve svislé ose vyplývá nejen z technologických požadavků řezacího stroje, ale i ze skutečnosti, že se často řežou jiné obrysy na horní a na dolní ploše obrobku (např. různě tvarované kužele) a nesprávné výškové ustavení by vedlo ke zhotovení jiného tvaru, než je požadován. Příkladem rodiny takovýchto velmi přesných upínačů je modulární systém WEDM, dodávaný švédskou společností Systém 3R International AB. Použití tohoto systému umožňuje volit tři úrovně – polohování a upnutí dílce, využívání referenčního systému a konečně automatizovaný proces.

ZVLÁŠTNÍ ZPŮSOBY UPÍNÁNÍ
Velmi tenké obrobky charakteru planžet či naopak jemné dílce s komplexním sférickým povrchem, které nemají žádnou vhodnou upínací plochu, lze upínat do upínače tak, že se ve vhodné nádobě ukotví do hmoty s bodem tání 70–100 °C (voda, Woodův kov, speciální slitiny jako Weiguss apod.) Volba kotvicí hmoty – voda nebo speciální slitina – se odvíjí od jejích objemových změn při tuhnutí. Proto se voda, která při zmrznutí zvětšuje svůj objem o 9 %, používá především pro upínání plochých, velmi tenkých obrobků; při upínání jemných sféricky složitých obrobků by hrozila jejich destrukce, a proto se pro jejich upínání volí speciální slitiny s menší objemovou změnou při tuhnutí. Před upnutím se takovýto obrobek polohuje pomocí podpěr; po zalití obrobku tekutou upínací hmotou (obr. 4) je nádoba ochlazena na teplotu tuhnutí hmoty, k čemuž se využívá expanze stlačeného vzduchu z běžného dílenského rozvodu, přivedeného do mrazicí desky, která tvoří součást upínače.

Obr. 4: Zalévání komplexního dílce hmotou Weiguss (Horst Witte)

Při tuhnutí kotvicí hmota expanduje rovnoměrně ve všech směrech (např. slitina Weiguss o 0,3–0,4 %), a tím dojde k rovnoměrnému a citlivému upnutí dílce, který lze snadno, včetně jej obklopující kotvicí hmoty, obrábět běžnými nástroji. Po obrobení lze obrobek uvolnit opětovným ohřátím kotvicí hmoty. Výhodou je pevné celoplošné spojení a odolnost proti deformacím, způsobeným řeznými silami; nevýhodou je nutnost odzkoušení každé aplikace před jejím praktickým použitím.

Mikropřípravky jsou speciální upínače, navrhované pro součásti s charakteristickým rozměrem 0,3–10 mm. Miniaturní dílce vyžadují citlivé upnutí, které se řeší většinou pružinou s nastavitelným předpětím tak, aby nedocházelo k deformaci nebo destrukci upínaného dílce. V těchto aplikacích se vyžaduje vysoká opakovaná polohová přesnost upnutí v řádu tisícin mm, přístupnost k obráběnému dílci pro opracování i automatickou manipulaci.

Ing. Petr Borovan, převzato z Technického týdeníku

podrubriky seriál Upínače nástrojů, Technický tydeník, 2012:

sitemap