Вакуумный насос для фрезерного станка

Наиболее популярный способ фиксации заготовок на рабочем столе станка ЧПУ при обработке мебельных щитов и фасадов МДФ, в том числе по технологии nesting, остается вакуум. Он отличается простой, быстрой, надежной и безопасной фиксацией деталей на рабочем столе.

Принцип действия вакуума

По определению, вакуум – это пространство, свободное от вещества. В данном случае под вакуумом подразумевается технический термин характеризующий область разрежения, которая создается между вакуумным столом станка ЧПУ и установленной на нем заготовкой. Однако в действительности на заготовку воздействует не вакуум, а давление атмосферного воздуха, которое прижимает ее к поверхности стола.

В обычном состоянии атмосферный воздух давит на деталь со всех сторон. Если под одной из сторон детали с помощью вакуумного насоса откачать воздух, то атмосферное давление под ней уменьшится. По закону «Сила действия равна силе противодействия» внешнее давление атмосферного воздуха будет прижимать деталь к плоскости вакуумного стола до тех пор, пока сила сопротивления стола не сравняется с силой давления атмосферы.

На поверхности земли сила давления атмосферного воздуха составляет примерно 1 кг/см2. То есть, на плоскость детали со сторонами 10 на 10 см давит вес равный примерно 100 кг. Однако на самом деле сила прижима детали на вакуумном столе станка ЧПУ может существенно отличаться от расчетной силы.

В технических характеристиках вакуумных насосов есть такой показатель как предельное остаточное давление – максимальное значение вакуума, которое позволяет достигнуть конструкция данного агрегата. К тому же, из-за подсоса воздуха в магистралях подачи вакуума и фиксирующих элементах рабочего стола ЧПУ, сила вакуума может теряться. Поэтому фактическое воздействие атмосферного давления на деталь намного меньше.

Следует отметить, что сила вакуума может изменяться в зависимости от мощности вакуумного насоса, но она никогда не будет выше, чем сила атмосферного давления.

Станки ЧПУ с вакуумной системой блокировки деталей, обычно, оборудуются двумя типами рабочих столов: матричным или консольным.

Матричные рабочие столы отличаются большой площадью и, соответственно, высокими потерями вакуума, особенно при использовании «жертвенной» подложки. Поэтому, как правило, они разделены на несколько отдельных зон подачи вакуума с независимым подключением к общей магистрали. Такие станки оборудуются мощными насосами с высокой скоростью откачки воздуха.

Консольные рабочие столы станков ЧПУ менее требовательны к производительности вакуумного насоса, но более прихотливы к качеству вакуума. Блокировка деталей на них происходит посредством точечного прихвата вакуумными присосками, которые исключают потери вакуума, но имеют меньшую площадь соприкосновения с поверхностью обрабатываемой детали.

В промышленном производстве наиболее распространены следующие типы вакуумных насосов, выделяющихся высокой производительностью и глубиной создаваемого вакуума:

• Водокольцевые вакуумные насосы;
• Вихревые вентиляторы;
• Масляные пластинчато-роторные вакуумные насосы;
• Сухие пластинчато-роторные вакуумные насосы.

Водокольцевые насосы отличаются низкой стоимостью, простой и надежной конструкцией. Однако при нагреве циркулирующей жидкости их производительность падает, образуется пар. Через короткий срок службы начинают течь сальники.

Вихревые вентиляторы (воздуходувки) обладают высокой производительностью, но в некоторых случаях не могут обеспечить нужное качество вакуума.

Масляные пластинчато-роторные вакуумные насосы выделяются отличными характеристиками вакуума и откачки воздуха, надежностью и относительной неприхотливостью в эксплуатации. С другой стороны они имеют высокую стоимость, требовательны к периодическому обслуживанию, образуют масляный туман.

Сухие пластинчато-роторные вакуумные насосы на графитовых пластинах, пожалуй, наилучший выбор для производства мебели и фасадов МДФ на станках и обрабатывающих центрах ЧПУ. Как показывает практика использования вакуумных насосов Becker, они способны работать без потери качества вакуума в течение нескольких часов даже при температуре окружающего воздуха выше 35°C.

Обслуживание вакуумного насоса заключается в периодической очистке сжатым воздухом корпуса и воздушных фильтров, ежегодной замене смазки на подшипнике вала ротора. Контроль износа и замена графитовых пластин может производиться с периодичностью более чем через 5 лет.

Легкость и быстрота смены обрабатываемых заготовок. Например, при использовании педали для включения-выключения подачи вакуума, время смены детали может достигать 10-15 секунд;

Возможность обрабатывать широкоформатные заготовки и детали с необычной геометрией (при наличии хотя бы одной плоской поверхности на них);

Беспрепятственный доступ инструмента к свободным от захвата сторонам заготовок;

Бережливая блокировка хрупких и мягких материалов.

Есть у вакуумной системы фиксации деталей для обработки на станке ЧПУ свои минусы. Основной недостаток – это слабая сила зажима мелких деталей и пористых материалов. Возникает необходимость переключаться на использование других устройств фиксации заготовок, в том числе механических или работающих на сжатом воздухе высокого давления.

Другим существенным недостатком является необходимость постоянного поддержания чистоты на вакуумных элементах рабочего стола. С одной стороны это необходимо, чтобы исключить попадание опилок и стружки в вакуумную систему станка ЧПУ, а с другой, – чтобы обеспечить наиболее плотное прилегание заготовок к поверхности вакуумных зажимов.