Ve srovnání s upínacími čelistmi a bloky, univerzálními sklíčidly, nulovými upínacími systémy nebo magnetickými upínacími deskami je vakuová upínací technika v kovoobrábění doposud obecně neznámá. Přitom mohou vakuové upínací systémy výborně posloužit při upnutí tenčích dílů náchylných k deformacím, ale stejně tak obrobků z hliníku a dalších neferomagnetických materiálů. Především flexibilně použitelné matriční desky jsou důmyslným a jednoduše ovladatelným doplňkem stávajících upínacích zařízení.Nejprve základní údaje o funkci vakuového upínacího systému: dle normy DIN 28400 vakuum existuje tehdy, když je hustota počtu částic plynu nižší než hustota počtu částic atmosféry na povrchu. Jinými slovy, když je tlak plynu nižší než atmosférický tlak. Právě tento rozdíl tlaku mezi evakuovaným prostorem pod obrobkem a přirozeným atmosférickým tlakem nad obrobkem využívá vakuový upínací systém k upnutí obrobku. Navzdory obecně rozšířenému názoru, že je obrobek při vakuovém upnutí nasán, vzniká upnutí tím, že přirozený tlak vzduchu tlačí obrobek rovnoměrně po celé ploše na upínací desku. V oblasti vakuové upínací techniky bývají hodnoty vakua obvykle uvedeny jako rozdíl mezi okolním tlakem a podtlakem, přičemž se okolní tlak používá jako referenční bod s hodnotou 0 barů. Hodnoty vakua jsou tedy vždy záporné, např. –0,3 barů (1 bar odpovídá síle 10 N působící na plochu 1 cm2). K určení přídržné síly (F) při vakuovém upnutí se vynásobí rozdíl tlaku (p) s efektivní plochou (A). Když tedy při velikosti obrobku 160 × 160 mm bude plocha 150 × 150 mm evakuovaná na –0,6 barů, přídržná síla (sací síla) v ose z se vypočítá F = 6 N/cm2 × 15 cm × 15 cm = 1350 N. Přídržná síla a podtlak se vzájemně chovají proporcionálně. Oproti tomu nepřímo úměrně stoupá jak čas evakuace, tak i energetické požadavky, když je potřeba zvýšit podtlak, a tím i přídržnou sílu. V uvedeném příkladu je podtlak 1,5krát navýšen na –0,9 barů, tím stoupá proporcionálně přídržná síla na 2025 N. Požadovaná energie a evakuační čas se však zvýší 3krát. Upínání tenkých dílů bez deformace V oblasti třískového obrábění se osvědčily systémy vakuového upínání především ve formě matričních upínacích desek, jejichž základní tělo je vyrobeno z vysokopevnostního hliníku. Vyrábí se ve standardních rozměrech a s různými velikostmi mřížek. Upínací plochu lze zvětšit vzájemným propojením více upínacích desek. V závislosti na tvaru obrobku, způsobu obrábění a horizontálních silách lze zvolit tvar aktivní plochy a požadované rozměry mřížek. Čím jemnější mřížkování, tím může mít obrobek složitější tvar. K upnutí obrobku je těsnicí šňůra umístěna do mřížek podle tvaru obrobku. Variabilně použitelné mechanické zarážky usnadňují umístění a zabraňují případnému posunutí obrobku, např. při čelním frézování. Nakonec se obrobek položí a aktivuje se vakuum. Obrobek je během okamžiku plošně, bezpečně a přesně upnut. Výškové rozdíly se vyrovnávají tzv. vakuovými nástavci. S jejich pomocí lze do dílu obrábět otvory, aniž by došlo k poškození základní desky. Základní matriční desky mají svoji silnou stránku při upínání tenkých obrobků. S jejich pomocí mohou být přesně a bez deformací upnuty i tenké plechy. Celoplošné upnutí zamezuje vibracím a vzniku stop po chvění. Ve srovnání s magnetickými upínacími deskami dosahují matriční desky menších upínacích sil. Zato je lze ale použít k obrábění neferomagnetických dílů, jako např. obrobků z hliníku nebo kompozitních materiálů. Dokonce tenké desky nebo plechy, které magnetické pole z magnetických upínacích desek neudrží, lze spolehlivě upnout upínací deskou PLANOS. S ohledem na nízkou hmotnost mohou být upínací desky PLANOS velmi dobře použity jako doplňující upínací technologie. Pomocí upínacích bloků, upínacích konzol nebo magnetických upínacích desek je lze snadno a rychle upevnit na stůl stroje. Pro použití s nulovým upínacím systémem jsou některé typy desek již z výroby opatřeny otvory se závity pro upínací čepy. Provoz s vakuovou pumpou nabízí své přednosti K vytvoření podtlaku se v oblasti kovoobrábění využívají dvě možnosti: levnější Venturiho trysky je možné zabudovat přímo do upínací desky PLANOS. Jsou kompaktní, lehké, dochází u nich k nízkému opotřebení, nezahřívají se a umožňují rychlé vytvoření vakua. Mají ovšem omezený sací výkon, tudíž mohou být upnuty jen zcela těsné a relativně malé plochy. Nasáté kapaliny lze s Venturiho tryskami odstranit jen velmi obtížně. Navíc je provoz trysek velmi hlučný. Uživatelé, kteří vyžadují vysokou flexibilitu a spolehlivost, se většinou rozhodnou pro bezúdržbové vakuové agregáty, jež umožňují bezvibrační a nehlučný provoz na jedné nebo na více deskách PLANOS. S nimi je možné dosahovat vysokých podtlaků souběžně s vysokým objemovým tokem. Vakuové pumpy s integrovaným zásobníkem umožňují silný sací impuls a zabraňují náhlému poklesu vakua. V ideálním případě disponují agregáty celou řadou prvků pro monitorování systému a rozhraním k integraci do řídicího systému stroje. Speciální funkce nouzového vypnutí chrání vakuovou pumpu před poškozením nasátými kapalinami, nebo jimi lze v případě náhlé ztráty upínací síly okamžitě zastavit stroj. Sofistikované řešení pro upínání obrobků v kovoobrábění je modulární vakuový upínací systém PLANOS firmy SCHUNK, jehož vakuové agregáty disponují všemi bezpečnostními vlastnostmi. Navíc jsou olejem mazané vakuové pumpy vybavené separátorem kapalin, který zároveň slouží jako zásobník vakua. Takzvané vakuové operační centrum v případě potřeby umožňuje automatické odpuštění separovaných kapalin, aniž by došlo k přerušení procesu. Vakuová pumpa se aktivuje pouze v případě poklesu vakua pod 85 % a tak je její provoz obzvláště energeticky úsporný a tichý. V případě potřeby může být řídicí jednotka deaktivována, takže provoz pumpy je pak nepřetržitý. Matriční desky PLANOS jsou k dispozici ve velikostech 300 × 200, 300 × 400 a 4000 × 600 mm s rozměry mřížek 12,5, 25 a 30 mm. Lze na ně upínat obrobky s tolerancí rovinnosti +/– 0,02 mm. Na přání mohou být desky PLANOS vybaveny patentovanými třecími ostrůvky. Ty se aktivují automaticky při přívodu vakua a dovolují vyšší příčné síly. V porovnání s deskami PLANOS bez třecích ostrůvků stoupají horizontální přídržné síly u desek s ostrůvky až o 30 %. Přitom nepůsobí na obrobek žádná další síla. Třecí ostrůvky jsou odolné vůči olejům a ozonu a mohou být v případě potřeby jednotlivě vyměněny. Upínací desky PLANOS se často používají jako doplňující upínací řešení. Jako část celosvětově největšího modulového programu pro stacionární upínání obrobků lze desky PLANOS snadno a rychle připevnit na stávající upínací zařízení, např. na magnetické upínací desky MAGNOS nebo na nulový upínací systém VERO-S. www.cz.schunk.com info@cz.schunk.com
