Hydraulická svorka: Kompletné typy, pracovné princípy a sprievodca výberom

A hydraulická svorka je zariadenie na upínanie obrobku, ktoré využíva tlakovú hydraulickú kvapalinu na vytvorenie a udržanie upínacej sily na obrobku. Pri CNC obrábaní a iných výrobných procesoch hydraulické upínače udržujú diely pevne na mieste počas frézovania, vŕtania, sústruženia a brúsenia, takže rozmerová presnosť a povrchová úprava zostávajú konzistentné pri každom kuse vo výrobnej sérii.

Typický hydraulický upínací systém má tri základné prvky: a hydraulická pohonná jednotka ktorý vytvára tlakový prietok oleja, upínacie valce alebo ovládače, ktoré premieňajú tento tlak na mechanickú prídržnú silu, a riadiaci obvod s ventilmi, hadicami a armatúrami, ktoré riadia rýchlosť upínania, tlak a načasovanie.

Výrobcovia volia hydraulické svorky predovšetkým pre opakovateľnosť . Manuálny zverák závisí od sily a citu operátora; hydraulická svorka aplikuje rovnakú silu na každý cyklus, čím odstraňuje jednu z najčastejších príčin variácií obrábania. Hydraulickéké upínače tiež poskytujú oveľa vyššiu silu pri kompaktnom pôdoryse, a preto sú štandardným vybavením moderných obrábacích centier, transferových liniek a flexibilných výrobných systémov.

Ako funguje hydraulická svorka?

Princíp fungovania je jednoduchý. Elektromotor poháňa hydraulické čerpadlo, zvyčajne zubové čerpadlo, ktoré čerpá olej zo zásobníka a tlačí ho cez smerový regulačný ventil smerom k upínaciemu valcu. Keď olej vstúpi do tlakového otvoru, piest sa vysunie a posunie otočné rameno alebo blok svorky dole na obrobok. Keď sa smerový ventil posunie, olej sa vráti do nádrže a svorka sa otvorí.

Používa väčšina upínacích obvodov obrábacích strojov dvojčinné valce , ktoré vyžadujú tlak na zovretie a tlak na uvoľnenie. Jednočinné verzie využívajú vratnú pružinu a potrebujú tlak iba v jednom smere, vďaka čomu sú jednoduchšie, ale pomalšie. Upínacia sila sa rovná hydraulickému tlaku vynásobenému efektívnou plochou piesta. Napríklad valec s priemerom 63 mm pri 100 baroch produkuje asi 31 kN pred použitím akéhokoľvek pákového pomeru.

Jeden bod je často nepochopený: teleso svorky neurčuje upínaciu silu. Pohonná jednotka a nastavenie pretlakového ventilu áno. Preto je výber pohonnej jednotky rovnako dôležitý ako výber samotnej svorky. Aby ste pochopili, ako tlakové, prietokové a smerové ventily spolu pôsobia vo vnútri okruhu, prečítajte si princíp fungovania hydraulických systémov vysvetlené v našich novinkách z odvetvia.

Hydraulická upínacia jednotka pre obrábacie stroje Táto kompaktná pohonná jednotka udržuje stabilný upínací tlak pomocou hydraulického zámku, je vybavená energeticky úsporným prerušovaným motorom a ponúka možnosti motora a napätia pre flexibilnú integráciu obrábacieho stroja. Zobraziť produkt →

Hlavné typy hydraulických svoriek

Hydraulické upínače sa dodávajú v niekoľkých mechanických konfiguráciách, z ktorých každá je navrhnutá pre špecifickú geometriu upínania obrobku. Najbežnejšie typy, ktoré sa nachádzajú na obrábacích strojoch a prípravkoch, sú popísané nižšie.

Hojdacie svorky

Výkyvná svorka otáča svoje rameno do polohy nad obrobkom a potom sa pohybuje vertikálne dole, aby sa upínala. Uhol výkyvu je zvyčajne 30, 45 alebo 90 stupňov. Výkyvné svorky sú najobľúbenejšou voľbou pre horné upínanie, pretože ponechávajú ložnú plochu úplne otvorenú. Dostupná sila sa zvyčajne pohybuje od 5 kN až 50 kN .

Blokové a spojovacie svorky

Tieto nízkoprofilové svorky sťahujú diel pod uhlom. Sú užitočné v kompaktných zariadeniach, kde je dĺžka zdvihu obmedzená. Upínacia sila sa prenáša cez spojovací mechanizmus, ktorý tiež vytvára horizontálny pridržiavací efekt, ktorý zabraňuje zdvihnutiu dielu pri ťažkých rezoch.

Okrajové svorky

Okrajové svorky sa približujú k obrobku zboku, pričom celý horný povrch zostáva voľný pre prístup k nástroju. Mnoho hydraulických svoriek hrán kombinuje horizontálne zatlačenie so zvislým sťahovaním, čo je nevyhnutné pre tenké diely alebo diely náchylné na deformáciu, ako sú hliníkové kryty a krycie dosky.

Rozširujúce klieštiny a tŕne

Tieto svorky sa rozširujú smerom von z vnútra otvoru alebo obrobeného prvku. Sú ideálne pre ozubené kolesá, objímky a odliatky, ktoré musia byť umiestnené na vnútornom priemere. Radiálne rozšírenie súčiastku vycentruje a rozdeľuje upínaciu silu rovnomerne po obvode, čím sa znižuje deformácia na tenkostenných komponentoch.

Hydraulické zveráky

Samostrediace zveráky alebo zveráky s pevnou čeľusťou s hydraulickým ovládaním sú bežné na paletizovaných obrábacích systémoch, pretože môžu byť uvoľnené a znovu upnuté automaticky bez zásahu operátora. Hydraulický zverák zvyčajne poskytuje 10 kN až 60 kN zvieracej sily a je stavaný na opakované vysokovýkonné cykly.

Hydraulický valec na upínanie a ovládanie Všestranný pohon premieňajúci hydraulickú energiu na lineárny pohyb, vyrobený z vysoko pevných materiálov a presného tesnenia pre spoľahlivé upínanie a polohovanie v náročných aplikáciách obrábacích strojov. Zobraziť produkt →

Kľúčové špecifikácie na posúdenie pred nákupom

Hydraulická svorka je len taká dobrá ako čísla za ňou. Pri porovnávaní produktov skontrolujte nasledujúce parametre v porovnaní s vašimi reznými záťažami, rozmiestnením upínacích prípravkov a cieľovými časmi cyklu.

Hydraulické vs pneumatické vs mechanické svorky

Každá upínacia technológia má svoje miesto na dielni. Nižšie uvedené porovnanie ukazuje, prečo hydraulické upínače dominujú v prostrediach obrábania s vysokou silou a vysokou presnosťou.

Priemyselné aplikácie, ktoré závisia od hydraulických svoriek

Hydraulické svorky nie sú obmedzené na jednu vertikálu. Objavujú sa všade tam, kde sú vysoké rezné sily, úzke tolerancie alebo krátke časy cyklu. Medzi najbežnejšie sektory patria:

• CNC obrábacie centrá a HMC: Výkyvné svorky a hydraulické zveráky na náhrobných kameňoch držia viacero dielov na palete, čo umožňuje výrobu bez osvetlenia.
• Automobilové hnacie ústrojenstvo: Bloky motorov, hlavy valcov a skrine prevodoviek sú obrábané s 20-40 kN na upínaciu stanicu, s časmi cyklu často pod 30 sekúnd.
• Letecké konštrukčné diely: Tenkostenné hliníkové a titánové komponenty vyžadujú nízku, rozloženú upínaciu silu, aby sa predišlo deformácii; Bežným riešením sú rozpínacie tŕne a okrajové svorky.
• Výroba ťažkých zariadení: Telesá hydraulických čerpadiel, telesá ventilov a komponenty prevodovky ťažia z vysokej hustoty sily hydraulického upínania vo veľkých zariadeniach.
• Energia a veterná energia: Veľkopriemerové ložiskové telesá a skrine prevodoviek sú upínané na horizontálnych vyvrtávačkách, kde malá stopka musí stále odolávať ťažkým prerušovaným rezom.

Ako vybrať správnu hydraulickú upínaciu jednotku

Pohonná jednotka je srdcom upínacieho systému. Nastavuje tlak, dodáva prietok a určuje, ako rýchlo sa vaše svorky pohybujú. Postupujte podľa týchto krokov výberu:

1. Zodpovedajte menovitému tlaku vašich svoriek. Ak je svorka dimenzovaná na 140 bar, nastavte poistný ventil na 120-130 bar, aby ste ponechali bezpečnostnú rezervu a predĺžili životnosť tesnenia.
2. Vypočítajte prietok z objemu valca a doby cyklu. Príklad: valec s vŕtanou plochou 12,6 cm² a upínacím zdvihom 40 mm má objem 50,4 cm³. Uzavretie za 3 sekundy vyžaduje približne 1,0 l/min na jednu svorku. Pre štyri svorky pracujúce súčasne vyberte jednotku s výkonom najmenej 4 l/min.
3. Veľkosť zásobníka pre pracovný cyklus. Dobrým pravidlom je objem zásobníka 3-5 násobok prietoku čerpadla za minútu pre nepretržitú prevádzku, väčší, ak stroj beží v horúcom prostredí.
4. Skontrolujte hodnotu pracovného cyklu. Prerušované upínanie funguje dobre s AC napájacou jednotkou; veľmi časté upínanie alebo viacnásobné zmeny môžu vyžadovať jednotku určenú na nepretržitý chod s chladičom oleja.
5. Rozhodnite sa o integrácii ventilu. Integrovaný ventilový blok a rozdeľovač skracujú hadicu, netesnosti a čas montáže a zjednodušujú neskoršie riešenie problémov.

Pre stroje s niekoľkými upínacími zónami alebo dodatočnými hydraulickými funkciami môže byť vhodnejšia väčšia hydraulická stanica s viacerými okruhmi. Prehľadávať Katalóg hydraulických agregátov série AC na porovnanie konfigurácií tlaku, prietoku a zásobníka.

Hydraulická stanica pre viacokruhové systémy Táto stanica, ktorá slúži ako výkonové srdce hydraulických systémov, integruje čerpadlo, motor, nádrž a riadiace ventily a ponúka prispôsobiteľný tlak a prietok pre stabilnú prevádzku naprieč priemyselnými zariadeniami. Zobraziť produkt →

Najlepšie postupy inštalácie a údržby

Hydraulický upínací systém bude fungovať roky s minimálnou pozornosťou, ale iba ak je nainštalovaný čisto a pravidelne kontrolovaný. Ako základ použite tieto postupy:

1. Utiahnite všetky upevňovacie skrutky na výrobcom odporúčaný krútiaci moment. Uvoľnené svorky sa pri zaťažení pohybujú a ničia prípravok aj obrobok.
2. Udržujte olej čistý. ISO 4406 trieda 20/18/15 alebo lepšia je praktickým cieľom pre upínacie obvody obrábacích strojov. Špinavý olej je hlavnou príčinou zaseknutia ventilov a predčasného opotrebovania tesnení.
3. Skontrolujte nastavenie poistného ventilu každých šesť mesiacov. Unášaný poistný ventil ticho znižuje upínaciu silu a spôsobuje zošrotovanie dielov.
4. Skontrolujte tesnenia tyče a stieracie krúžky, či neobsahujú rezy alebo zapustené triesky. Poryvovaná tyč bude presakovať a pripustiť kontamináciu do valca.
5. Každoročne overte upínaciu silu pomocou silomeru alebo dynamometra. Zaznamenajte hodnotu a porovnajte ju s predchádzajúcimi hodnotami, aby ste zistili vnútorné opotrebovanie skôr, ako spôsobí prestoje.

Bežné problémy s hydraulickými svorkami a ako ich vyriešiť

Dokonca aj dobre navrhnuté upínacie systémy sa časom objavia. V tabuľke nižšie sú uvedené poruchy, s ktorými sa strojárne najčastejšie stretávajú.

Čo stojí hydraulický upínací systém?

Cena je zvyčajne prvou otázkou manažérov závodu a úprimná odpoveď je, že závisí od počtu svoriek, zložitosti upevnenia a kapacity pohonnej jednotky. Ako ilustratívny plánovací obrázok, dvojpolohové zariadenie so štyrmi výkyvnými svorkami a jednou hydraulický upínací agregát obrábacieho stroja bežne spadá do rozsahu 4 000 až 9 000 USD vrátane hadíc a rozdeľovača. Manuálne zariadenie s rovnakým počtom staníc môže stáť 1 500 až 3 000 USD.

Výpočet návratnosti mení obraz. Ak ručné upínanie trvá 2 minúty na diel a hydraulické upínanie to skráti na 15 sekúnd, 50 dielny denný výrobný cyklus ušetrí asi 1,5 hodiny denne. Pri sadzbe 50 USD za hodinu to vychádza zhruba na 18 000 USD za rok, čo znamená, že počiatočná investícia navyše sa často vráti za menej ako šesť mesiacov. Tieto údaje predstavujú odhady plánovania založené na typických sadzbách v stredne veľkých strojových dielňach a mali by byť upravené pre vaše skutočné náklady na pracovnú silu a objem výroby.

Náklady na energiu sú malé. Pohonná jednotka s výkonom 2,2 kW, ktorá pracuje celkovo jednu minútu na jeden diel, spotrebuje približne 0,037 kWh na diel. Pri štandardných sadzbách za elektrickú energiu v priemysle sú náklady na energiu na časť len zlomok centu, vďaka čomu sú prevádzkové náklady takmer zanedbateľné v porovnaní s úsporou práce.

Často kladené otázky o hydraulických svorkách

Na čo slúži hydraulická svorka?

Hydraulická svorka bezpečne drží obrobky počas obrábania. Premieňa hydraulický tlak na mechanickú upínaciu silu, čím poskytuje vysokú opakovateľnosť a úrovne sily, ktoré je ťažké dosiahnuť ručnými alebo pneumatickými svorkami. Typické použitie zahŕňa CNC frézy, sústruhy, brúsky, prenosové linky a flexibilné výrobné bunky.

Akú silu upínania potrebujem?

Praktickým pravidlom je dimenzovať upínaciu silu na dvojnásobok až trojnásobok maximálnej očakávanej reznej sily. Vypočítajte reznú silu z typu materiálu, hĺbky rezu, rýchlosti posuvu a výkonu vretena a potom pridajte bezpečnostnú rezervu. Pre typickú operáciu obrábania hliníka s reznou silou 5 kN plánujte upínaciu silu 10-15 kN na polohu upnutia.

Aký prevádzkový tlak mám použiť?

Väčšina hydraulických svoriek je dimenzovaná na 70 až 210 barov. Pri obrábaní obrábacích strojov je najbežnejším rozsahom 100-140 barov, pretože vyvažuje veľkosť valca, životnosť tesnenia a tvorbu tepla. Vždy nastavte poistný ventil pod maximálnu hodnotu komponentu s najnižšou hodnotou v okruhu.

Jednočinné alebo dvojčinné svorky?

Vyberte si dvojčinné svorky, keď automatizácia vyžaduje pozitívne uvoľnenie pri každom cykle. Vyberte si jednočinné upínače s vratnou pružinou, keď sa uprednostňuje bezpečné upínanie, napríklad aby obrobok zostal upnutý, keď hydraulický tlak neočakávane klesne.

Aký typ hydraulického oleja používa upínací systém?

Hydraulický olej proti opotrebeniu ISO VG 32 je štandardnou voľbou pre prostredie vnútorných strojovní. Použite ISO VG 46 pre vyššie teploty okolia alebo intenzívnu nepretržitú prevádzku. Bez ohľadu na to, akú triedu si vyberiete, udržujte úroveň čistoty oleja odporúčanú výrobcom komponentov, zvyčajne ISO 4406 trieda 20/18/15 alebo lepšia.

Ako často by sa mal vykonávať servis hydraulického upínacieho systému?

Každý mesiac kontrolujte hladinu oleja, netesnosti a nastavenie tlaku. Vymeňte olej a filter spätného vedenia každých 2 000 až 3 000 prevádzkových hodín alebo skôr, ak analýza oleja preukáže znečistenie. Každý rok otestujte upínaciu silu pomocou silomeru, aby ste zachytili vnútorné opotrebovanie skôr, ako spôsobí problémy s kvalitou.

Hydraulické upínače zostávajú najspoľahlivejším spôsobom dosiahnutia vysokej, opakovateľnej upínacej sily pri rezaní kovov. Kľúčom k úspešnej inštalácii nie je len samotná svorka, ale celý systém: správna konfigurácia svorky, správny prevádzkový tlak, správne dimenzovaná pohonná jednotka a disciplinovaná rutina údržby. Začnite tým, že definujete svoje rezné zaťaženie a cieľové doby cyklu, potom pracujte späť k vŕtaniu valca, prietoku čerpadla a kapacite zásobníka. Tento prístup vám poskytne upínací systém, ktorý predvídateľne funguje roky a chráni kvalitu každého dielu, ktorý prechádza vašimi strojmi. Ak plánujete nové zariadenie alebo modernizáciu existujúcej linky, pozrite si naše hydraulická pohonná jednotka product range nájsť konfiguráciu tlaku a prietoku, ktorá zodpovedá vašim potrebám upínania obrobku.