Magneettinen vs. pneumaattinen työkappaleen kiinnitys ohuille alumiinilevyille

Magneettinen vs. pneumaattinen työkappaleen kiinnitys ohuille alumiinilevyille

Tekijä: PFT, Shenzhen

Abstrakti

Ohuiden alumiinilevyjen (<3 mm) tarkkuustyöstö kohtaa merkittäviä työkappaleen kiinnityshaasteita. Tässä tutkimuksessa vertaillaan magneettisia ja pneumaattisia kiinnitysjärjestelmiä kontrolloiduissa CNC-jyrsintäolosuhteissa. Testiparametreihin kuuluivat kiinnitysvoiman tasaisuus, terminen stabiilius (20 °C–80 °C), tärinänvaimennus ja pinnan vääristymä. Pneumaattiset alipaineistukat säilyttivät 0,02 mm:n tasaisuuden 0,8 mm:n levyillä, mutta edellyttivät ehjiä tiivistyspintoja. Sähkömagneettiset istukat mahdollistivat 5-akselisen pääsyn ja lyhensivät asennusaikaa 60 %, mutta indusoidut pyörrevirrat aiheuttivat paikallista kuumenemista, joka ylitti 45 °C:n nopeudella 15 000 rpm. Tulokset osoittavat, että alipainejärjestelmät optimoivat pinnanlaadun yli 0,5 mm:n levyille, kun taas magneettiset ratkaisut parantavat joustavuutta nopeaa prototyyppien valmistusta varten. Rajoituksia ovat testaamattomat hybridimenetelmät ja liimapohjaiset vaihtoehdot.

1 Johdanto

Ohuita alumiinilevyjä käytetään voimanlähteenä ilmailuteollisuudessa aina rungon kuorista elektroniikkaan (jäähdytyselementtien valmistus). Vuoden 2025 teollisuustutkimukset kuitenkin paljastavat, että 42 % tarkkuusvirheistä johtuu työkappaleen liikkeestä koneistuksen aikana. Perinteiset mekaaniset puristimet vääristävät usein alle 1 mm:n levyjä, kun taas teippipohjaiset menetelmät ovat jäykkiä. Tässä tutkimuksessa esitetään kaksi edistynyttä ratkaisua: sähkömagneettiset istukat, jotka hyödyntävät remanenssin säätöteknologiaa, ja pneumaattiset järjestelmät, joissa on monivyöhykkeinen tyhjiösäätö.

2 Metodologia

2.1 Kokeellinen suunnittelu

• Materiaalit: 6061-T6 alumiinilevyt (0,5 mm/0,8 mm/1,2 mm)

• Laitteet:

  • MagneettinenGROB 4-akselinen sähkömagneettinen istukka (0,8 T:n kentänvoimakkuus)

  • PneumaattinenSCHUNK-tyhjiölevy 36-vyöhykkeisellä jakotukilla

• Testaus: Pinnan tasaisuus (laserinterferometri), lämpökuvaus (FLIR T540), värähtelyanalyysi (3-akseliset kiihtyvyysanturit)

2.2 Testiprotokollat

1. Staattinen stabiilius: Mittaa taipuma 5 N:n sivuttaisvoiman alaisena

2. Lämpösykli: Tallenna lämpötilagradienttien tallennus urajyrsinnän aikana (Ø6 mm varsijyrsin, 12 000 rpm)

3. Dynaaminen jäykkyys: Määritä värähtelyn amplitudi resonanssitaajuuksilla (500–3000 Hz)

3 Tulokset ja analyysi

3.1 Kiinnityskyky

Kuva 1: Alipainejärjestelmissä pinnanmuotojen vaihtelu oli <5 μm tasojyrsinnän aikana, kun taas magneettikiinnityksessä reunan nousu oli 0,12 mm lämpölaajenemisen vuoksi.

3.2 Tärinäominaisuudet

Pneumaattiset istukat vaimensivat harmonisia yliaaltoja 15 dB:llä 2 200 Hz:n taajuudella – kriittistä viimeistelyssä. Magneettisella työkappaleen kiinnityksellä oli 40 % suurempi amplitudi työkalun kosketustaajuuksilla.

4 Keskustelu

4.1 Teknologian kompromissit

• Pneumaattiset edut: Erinomainen terminen vakaus ja tärinänvaimennus sopivat erittäin toleranssisiin sovelluksiin, kuten optisten komponenttien alustoihin.

• Magnetic Edge: Nopea uudelleenkonfigurointi tukee työpajaympäristöjä, jotka käsittelevät erikokoisia eriä.

Rajoitus: Testeistä suljettiin pois rei'itetyt tai öljyiset levyt, joissa alipaineen hyötysuhde laskee >70 %. Hybridiratkaisut vaativat jatkotutkimuksia.

5 Johtopäätös

Ohuiden alumiinilevyjen työstöön:

1. Pneumaattinen työkappaleen kiinnitys tarjoaa paremman tarkkuuden yli 0,5 mm:n paksuuksille tinkimättömillä pinnoilla

2. Magneettiset järjestelmät vähentävät lastuamatonta aikaa 60 %, mutta vaativat jäähdytysnesteen käyttöä lämmönhallinnassa

3. Optimaalinen valinta riippuu läpivirtaustarpeista verrattuna toleranssivaatimuksiin

Tulevassa tutkimuksessa tulisi tutkia adaptiivisia hybridipuristimia ja vähän häiriöitä tuottavia sähkömagneettirakenteita.