Na indústria moderna de usinagem de metais, os sistemas de fixação magnética tornaram-se ferramentas essenciais em centros de usinagem CNC, retificadoras, fresadoras e linhas de produção automatizadas, devido à sua **praticidade, estabilidade e alta eficiência**.
De acordo com a **fonte do magnetismo e o método de controle**, os mandris magnéticos podem ser classificados em **mandris magnéticos permanentes**, **mandris eletromagnéticos** e os cada vez mais difundidos **mandris magnéticos eletro-permanentes (EEPM)**. Embora todos sejam utilizados para a fixação de peças, apresentam diferenças significativas em termos de **estrutura, princípio de funcionamento, segurança e aplicações**.
1. Mandris magnéticos permanentes
1. Princípio de funcionamento e estrutura
Os mandris magnéticos permanentes utilizam a força magnética de ímãs permanentes para fixar as peças. O circuito magnético é geralmente projetado como um circuito fechado, no qual placas ferromagnéticas móveis ou núcleos de ferro rotativos permitem a comutação das zonas magnéticas, concentrando ou dispersando o campo magnético conforme necessário. O magnetismo é mantido sem alimentação elétrica externa, proporcionando força de fixação estável e duradoura, com uma estrutura relativamente simples.
2. Vantagens
- Economia de energia e segurança: Não requerem alimentação elétrica e mantêm a força de fixação mesmo em caso de falta de energia.
- Alta durabilidade e baixa manutenção: Ausência de componentes elétricos, menor desgaste mecânico e manutenção simples.
- Operação fácil: As zonas magnéticas podem ser comutadas por mecanismos de rotação ou deslizamento.
3. Desvantagens
- Força magnética não ajustável em tempo real: Limitada pelas características dos ímãs permanentes.
- Limitações para peças finas ou pequenas: A profundidade de penetração magnética reduzida pode comprometer a eficiência da fixação.
- Menor eficiência na troca de peças: Operação manual pouco adequada para automação.
4. Aplicações
Os mandris magnéticos permanentes são indicados principalmente para usinagem de peças únicas ou pequenos lotes, retificação e fresamento convencionais e aplicações que exigem fixação estável por longos períodos. Para peças grandes ou espessas, a força magnética pode ser aumentada ampliando a área do mandril, embora a flexibilidade permaneça limitada.
2. Mandris eletromagnéticos (EM)
1. Princípio de funcionamento e estrutura
Os mandris eletromagnéticos geram o campo magnético por meio da energização de bobinas elétricas. A força magnética pode ser ajustada com precisão por meio do controle da corrente. Sua estrutura é composta por bobinas, núcleos ferromagnéticos, placas do circuito magnético e uma superfície mecânica de fixação. Para manter a força de fixação, é necessária alimentação elétrica contínua; quando a energia é interrompida, o magnetismo desaparece imediatamente.
2. Vantagens
- Força magnética controlável: Ajuste preciso da força, ideal para peças finas ou facilmente deformáveis.
- Operação rápida e conveniente: Magnetização com energia ligada e desmagnetização ao desligar, permitindo trocas rápidas de peças.
- Controle independente por múltiplas zonas: Sistemas avançados possibilitam o controle separado de diferentes áreas de fixação.
3. Desvantagens
- Dependência da alimentação elétrica: Em caso de queda de energia, a força de fixação é perdida, gerando riscos de segurança..
- Efeitos térmicos na precisão: A alimentação contínua gera calor, podendo causar dilatação térmica e afetar a precisão.
- Maior manutenção elétrica: Envelhecimento das bobinas ou falhas de cabos podem reduzir a força de fixação.
4. Aplicações
Os mandris eletromagnéticos são amplamente utilizados em operações com trocas frequentes de peças, usinagem de chapas finas e processos de alta precisão. São especialmente adequados para linhas de produção automatizadas, embora exijam cuidados com dissipação de calor e segurança em operações de longa duração.
3. Mandris magnéticos eletro-permanentes (EEPM)
1. Princípio de funcionamento e estrutura
Os mandris EEPM combinam ímãs permanentes de alto desempenho com bobinas eletromagnéticas. Um curto pulso de corrente altera a direção de magnetização dos ímãs permanentes, permitindo a comutação entre os estados magnetizado e desmagnetizado. Diferentemente dos mandris eletromagnéticos tradicionais, após a magnetização não é necessária alimentação contínua.
2. Vantagens
- Alta eficiência energética: A energia é consumida apenas durante a magnetização e desmagnetização.
- Elevada segurança: A peça permanece firmemente fixada mesmo em caso de falha de energia.
- Troca rápida de peças: Integração ideal com máquinas CNC e sistemas automáticos de troca de paletes.
- Força de fixação estável e ajustável: O controle por zonas garante distribuição uniforme da força em peças de diferentes tamanhos e geometrias.
- Ausência de efeitos térmicos: Os pulsos de curta duração evitam deformações térmicas.
3. Desvantagens
- Custo inicial mais elevado: A estrutura mais complexa torna o investimento superior ao de outros tipos de mandris.
4. Aplicações
Os mandris EEPM são ideais para centros de usinagem CNC de médio e grande porte, máquinas de cinco eixos e linhas de produção automatizadas. São especialmente indicados para ambientes de **manufatura inteligente**, que exigem alta eficiência na troca de peças, fixação estável de longo prazo e economia de energia. Para chapas finas, peças de geometria irregular e componentes de precisão, o controle por zonas melhora a uniformidade da fixação e a qualidade da usinagem.
4. Resumo comparativo
5. Conclusão
Em resumo, os mandris magnéticos permanentes, eletromagnéticos e eletro-permanentes possuem características e vantagens próprias. Os mandris permanentes destacam-se pela estabilidade, segurança e custo-benefício, sendo adequados para usinagem tradicional. Os mandris eletromagnéticos oferecem força magnética controlável e trocas rápidas de peças, ideais para chapas finas e operações de alta frequência. Já os mandris eletro-permanentes combinam os benefícios de ambos, representando a melhor relação desempenho-custo para a usinagem moderna automatizada e de alta precisão.
Ao selecionar o mandril mais adequado, devem ser considerados fatores como material da peça, dimensões, requisitos de precisão, frequência de troca e nível de automação, a fim de maximizar o desempenho do sistema de fixação magnética e a eficiência produtiva.