CNC 真空压紧应用中的过滤
随着我们几个世纪以来的进化，我们使用和开发工具的方式也在不断进化。制造业现在使用先进的工具和设备来完成更复杂的工作；其中许多工作需要自主精度。一种特定类型的设备，CNC（计算机数控）机床，自诞生以来已经经历了相当大的发展。如今，数控机床（包括数控铣床、数控车床、数控激光器、数控路由器、3D 打印机等）已遍布整个行业。本文讨论了 CNC 应用中真空压紧的方法，以及保护真空压紧工艺中使用的真空设备的过滤解决方案
机械加工和路由工艺的进步
通过对金属、木材、塑料和碳纤维等材料的加工，可以为各个行业生产精密零件。从 20 世纪 40 年代开始，NC（数控）机床开始出现。该伺服控制加工设备经过编程可执行一系列加工功能来生产零件。在早期，这是使用打孔卡来完成的。打孔卡是硬质纸卡，通过在其上打出的一系列孔来告知或“编程”机器的运动。随着计算机时代的蓬勃发展，机械设备的编程、编码和控制也蓬勃发展
CNC 打孔卡（或“打孔卡”）。在卡片上打孔是为了定义计算指令或程序。
快进到现在，数控机床已广泛用于生产设施中。随着控制机器活动的技术的进步，其他方法也得到了发展，例如加工零件的压紧过程。早期，零件在加工过程中被机械夹紧到工作台上，然后转变为成品零件。这种方法的挑战在于，在将材料物理夹紧到位时可能会损坏材料。即使使用保护垫或材料，仍有可能划伤和损坏零件，因为需要很大的压力来防止材料在加工过程中移动。加工材料的滑动和移动可能导致高返工率或废品率，并给制造商带来高昂的成本。另一个挑战，特别是在定制零件生产中，是夹紧装置会对加工过程造成阻碍。当刀具在工作台上移动时，它可能会撞到夹紧装置。这可能会对工具或夹紧装置造成昂贵的损坏。
CNC 加工和路由应用中的真空压紧
在大多数现代机械加工操作中，都存在某种形式的真空压紧，从而最大限度地减少或消除了对机械夹具的需求。想象一下，将车库里的商店吸尘器握在手掌上，吸力将喷嘴紧紧地吸在您的手上。同样的原理也适用于 CNC 加工中使用的真空压紧。
压紧台由一个平坦的穿孔桌面组成，桌面的整个表面布满了小孔网格。使用真空泵，将真空施加到桌子的底面，从而在孔处产生气流和吸力。使用适当尺寸的真空泵系统，吸力足以将平面材料牢牢地固定在桌子上。这种巨大的保持力使得零件无需移动就能被切割或加工。一旦真空被破坏或移除，就可以拆除零件。这种压紧方法的一个缺点是需要控制通过穿孔的空气流动。如果桌面上开设的孔太多，系统将无法达到加工过程中将材料固定到位所需的真空水平。有效的桌面管理需要在生产之前和生产期间进行调整，以确保在整个加工周期中有足够的真空。
木工设备内配有大型真空压紧台的数控雕刻机。
另一种常见的真空保持方法是使用真空舱。采用这种方法，吊舱可呈现特定的形状以匹配所容纳部件的轮廓。舱室周围使用垫片材料来确保机械加工部件牢固地固定在真空舱室上。这种方法更具针对性，将真空压力集中到特定部件或一系列部件上。由于表面积小得多，并且需要真空的区域非常特定，因此吊舱通常需要较小真空泵的较低流量。
CNC 真空压紧应用中的过滤挑战
所有的真空压紧方法都会对加工过程中最关键的部件——真空泵——提出挑战。如果真空泵不运转，就无法进行压紧，也就无法进行生产。当真空泵以较低的容量运转时，操作员可能会遇到较高的废品率，并且会因中途停机而感到沮丧。这两种情况对于运营商来说都是坏消息。
在切割或加工材料时，会产生灰尘或刨花等颗粒，这些颗粒会通过穿孔桌或吊舱中任何不受限制的开口向真空泵迁移。大多数采用真空压紧的设施都意识到保护和维护真空泵的重要性。真空泵故障可能会导致整条生产线关闭并导致昂贵的维修。
从右到左：重型预清洁过滤器在直通细颗粒聚酯真空过滤器之前去除大型 CNC 木工颗粒。
如何保护真空泵并保持生产正常运行？要回答这个问题，了解过程变量非常重要。首先，要切割或加工什么材料？其次，使用哪种类型的真空泵（技术、流量、所需真空度等）？三、机械加工过程中是否还添加切削液等其他添加剂？在回答完所有前面的问题之后，就可以提供具有正确过滤解决方案的定制真空系统。
木材加工行业普遍采用真空压紧的 CNC 雕刻技术。几乎每件家具都有由数控机床从木材或刨花板材料中切割出来的面板或框架。CNC 加工和真空压紧也用于加工其他材料，如合金、泡沫、碳纤维、树脂等。所有材料的一个共同点是，加工过程中产生的加工碎片会被吸入真空流。根据加工和/或切割的材料不同，碎片的一致性会有所不同。例如，木材会产生较大的灰尘颗粒，而碳纤维会产生更细小的颗粒。在切割金属合金时，通常使用切削液来辅助切割过程，并将其吸入真空泵。鉴于 CNC 路由和加工设备所用材料的复杂性和多样性，满足特定工艺要求的真空系统和过滤解决方案将有助于最大限度地提高工艺正常运行时间和运营效率。
真空压紧装置中的颗粒污染
在木材加工和树脂加工应用中，灰尘和粉末颗粒形式的污染很常见。在为真空泵选择合适的过滤器时，必须了解 CNC 过程中携带的颗粒的大小和体积。根据工艺变量和颗粒物的特性，单个直列真空泵过滤器可能是轻量粉尘负荷的正确解决方案。对于较重的粉尘负荷，可能需要采用带有特殊过滤介质的复杂多级过滤系统。木材加工应用通常会产生大量的灰尘颗粒，这些颗粒会被带入真空流中。在这种情况下，建议采用两级过滤解决方案。第一阶段将去除较大的颗粒并延长第二阶段初级过滤器的使用寿命。例如，可利用 Solberg Spinmeister 过滤器 通过离心力将大部分材料旋转出来。主过滤器是传统的褶皱式 5 微米或 1 微米 聚酯过滤元件 ，用于捕获可能在第一阶段之后携带的细小灰尘。
从右到左：重型预清洁过滤器在木工 CNC 应用中在直列真空泵过滤器之前捕获大颗粒。
产生更细小灰尘颗粒的材料（例如碳纤维）需要特殊的过滤解决方案。碳纤维在加工过程中会产生与滑石粉质地相似的细粉尘。在高粉尘负荷应用中，这种细小灰尘会很快堵塞标准聚酯滤料。对于此应用， 反向脉冲技术 是对抗细颗粒重负荷的理想解决方案。反向脉冲系统采用由具有优异释放特性的低摩擦过滤介质构成的专用过滤元件。过滤元件可以承受压缩空气的周期性脉冲，将捕获的灰尘送至收集桶。这种自清洁过滤技术可使空气在真空过程中持续流动，并延长维护间隔。反向脉冲配置可以根据需要进行优化，以保持过程的运行和清洁。
真空压紧中的液体污染
在加工金属合金时，通常会使用切削液来冷却刀具。这种真空压紧应用可以看到液体和颗粒两种形式的污染物。 多级分离系统 通常是处理重液体负荷和保证真空设备安全的最佳方法。大多数多级过滤系统将使用挡板、速度变化和最后一级颗粒过滤器来最大限度地减少污染物向真空泵的迁移。当液体挑战率较高或需要持续排水时，可以添加自动排水系统以从分离罐中除去液体，而不会中断真空过程。自动化消除了操作员观察液位和手动排空分离罐的需要。 自动排水系统 有助于最大限度地减少人为失误的可能性，对于在有液体的真空压紧应用中保护真空泵至关重要。
在线真空 过滤器捕 获细小的金属颗粒（左中） 和液体 分离器在进入 CNC 的真空泵之前捕获切削液（右上）。
结论：保护您的真空泵
真空泵在数控生产过程中发挥着重要作用。如果施加足够的真空，真空压紧是保持零件安全的一种非常有效的方法。由于该过程中会产生大量颗粒物和液体，因此保护真空泵免受有害污染物的吸入对于保持 CNC 生产设备的运行至关重要。如果吸入足够多的污染物，所有真空泵技术都容易出现性能下降和故障。重建或更换真空泵的成本远远高于实施和维护过滤解决方案的成本。
如上所述，有许多标准和定制的过滤选项可用于优化任何真空压紧过程，无论多么具有挑战性。为真空压紧系统选择正确的过滤和分离保护可以为 CNC 生产设施操作员节省大量时间、金钱和精力。欲了解更多信息，请联系 Solberg并提供您的申请详情。