磁石の基本設計
Magnabend マシンは、デューティ サイクルが制限された強力な DC マグネットとして設計されています。
マシンは 3 つの基本パーツで構成されています。
機械の土台となる磁石体で、電磁コイルが内蔵されています。
マグネットベースの極間に磁束の経路を提供し、それによって板金ワークピースをクランプするクランプバー。
曲げビームは、磁石本体の前縁に旋回し、工作物に曲げ力を加える手段を提供します。
3D モデル:
以下は、U 型磁石のパーツの基本的な配置を示す 3D 図面です。
デューティサイクル
デューティ サイクルの概念は、電磁石の設計において非常に重要な側面です。設計が必要以上のデューティ サイクルを提供する場合、それは最適ではありません。より多くのデューティ サイクルは本質的に、より多くの銅線が必要になることを意味し (結果としてコストが高くなります)、および/または利用可能なクランプ力が少なくなります。
注: デューティ サイクルが高い磁石は消費電力が少ないため、使用するエネルギーが少なくなるため、操作コストが低くなります。ただし、磁石は短時間しかオンにならないため、動作のエネルギー コストは通常、ほとんど重要ではないと見なされます。したがって、設計アプローチは、コイルの巻線を過熱させないという点で、できるだけ多くの電力消費を回避することです。(このアプローチは、ほとんどの電磁石設計に共通です)。
Magnabend は、約 25% の公称デューティ サイクル用に設計されています。
通常、曲げるのにかかる時間はわずか 2 ～ 3 秒です。ワークピースが再配置され、次の曲げの準備が整うまで、磁石はさらに 8 ～ 10 秒間オフになります。25% のデューティ サイクルを超えると、最終的に磁石が過熱し、熱過負荷がトリップします。磁石が損傷することはありませんが、再使用する前に約 30 分間冷却する必要があります。
現場で機械を操作した経験から、25% のデューティ サイクルは一般的なユーザーには十分であることが示されています。実際、一部のユーザーは、デューティ サイクルを犠牲にしてより大きなクランプ力を備えたオプションの高出力バージョンのマシンを要求しています。
マグナベンドクランプ力:
実用的なクランプ力:
実際には、この高いクランプ力は、必要のない場合 (!)、つまり薄い鋼のワークピースを曲げるときにのみ実現されます。上のグラフに示すように、非鉄のワークピースを曲げるときの力は小さくなり、(少し不思議なことに) 厚い鋼のワークピースを曲げるときも力は小さくなります。これは、急な曲げに必要なクランプ力が、半径曲げに必要なクランプ力よりもはるかに高いためです。そのため、曲げが進むにつれて、クランプバーの前端がわずかに持ち上がり、ワークピースが半径を形成できるようになります。
形成される小さな空隙により、クランプ力がわずかに失われますが、半径の曲げを形成するために必要な力は、磁石のクランプ力よりも急激に低下します。したがって、安定した状況が生じ、クランプバーは手放しません。
上記は、マシンがその厚さの限界に近づいたときの曲げモードです。さらに厚いワークピースを試してみると、もちろんクランプバーが浮き上がります。
この図は、クランプバーのノーズ エッジが鋭くではなく、少し丸みを帯びていれば、厚い曲げのエア ギャップが減少することを示しています。
実際、これは事実であり、適切に作られた Magnabend には丸みを帯びたエッジのクランプバーがあります。(また、丸みを帯びたエッジは、鋭いエッジに比べて偶発的な損傷を受ける可能性がはるかに低くなります)。
曲げ破壊の限界モード:
非常に厚いワークピースを曲げようとすると、クランプバーが単に持ち上がるため、機械は曲げに失敗します。(幸いなことに、これは劇的な方法で起こるわけではありません。クランプバーは静かに手放します)。
しかし、曲げ荷重が磁石の曲げ能力よりわずかに大きいだけの場合、通常、曲げが約 60 度に進み、クランプバーが後方にスライドし始めます。この故障モードでは、磁石はワークピースと磁石のベッドの間に摩擦を生じさせることによって、曲げ荷重に間接的に抵抗することしかできません。
リフトオフによる破損とスライドによる破損の厚さの差は、一般的にあまり大きくありません。
リフトオフの失敗は、工作物がクランプバーの前端を上に持ち上げたことによるものです。クランプバーの前端でのクランプ力は、主にこれに抵抗するものです。後端でのクランプは、クランプバーが回転する場所に近いため、ほとんど効果がありません。実際、リフトオフに抵抗するのは全クランプ力の半分にすぎません。
一方、スライドはクランプ力全体によって抵抗されますが、摩擦によってのみ抵抗されるため、実際の抵抗はワークピースと磁石の表面の間の摩擦係数に依存します。
きれいで乾燥した鋼の場合、摩擦係数は 0.8 まで高くなる可能性がありますが、潤滑が存在する場合は 0.2 まで低くなる可能性があります。典型的には、曲げ破壊の限界モードが通常滑りによるものであるように、その中間のどこかになりますが、磁石の表面の摩擦を増加させる試みは価値がないことがわかっています.
厚さ容量:
幅 98mm、奥行き 48mm、3,800 アンペア ターンのコイルを備えた E タイプ マグネット ボディの場合、全長の曲げ能力は 1.6mm です。この厚さは、鋼板とアルミニウム板の両方に適用されます。アルミニウム シートの締め付けは少なくなりますが、曲げるのに必要なトルクが少なくなるため、両方のタイプの金属に同様のゲージ容量が得られるように補正されます。
記載されている曲げ能力にはいくつかの注意点があります。主なものは、板金の降伏強度が大きく異なる可能性があることです。1.6mm の容量は、最大 250 MPa の降伏応力を持つ鋼と最大 140 MPa の降伏応力を持つアルミニウムに適用されます。
ステンレス鋼の厚さ容量は約 1.0mm です。ステンレス鋼は通常非磁性であり、それでもかなり高い降伏応力を持っているため、この容量は他のほとんどの金属よりも大幅に小さくなります。
もう 1 つの要因は、磁石の温度です。磁石が熱くなった場合、コイルの抵抗が高くなり、電流が少なくなり、結果としてアンペアターンが少なくなり、クランプ力が低くなります。(通常、この影響は非常に中程度であり、マシンが仕様を満たさなくなる可能性はほとんどありません)。
最後に、磁石の断面積を大きくすれば、より厚い容量のマグナベンドを作成できます。
投稿時間: 2022 年 8 月 12 日