การยึดชิ้นงานด้วยแม่เหล็กเทียบกับแบบลมสำหรับแผ่นอลูมิเนียมบาง

การยึดชิ้นงานด้วยแม่เหล็กเทียบกับแบบลมสำหรับแผ่นอลูมิเนียมบาง

ผู้แต่ง: PFT, เซินเจิ้น

เชิงนามธรรม

การตัดเฉือนแผ่นอลูมิเนียมบางที่มีความแม่นยำ (<3 มม.) เผชิญกับความท้าทายในการยึดจับชิ้นงานที่สำคัญ การศึกษานี้เปรียบเทียบระบบจับยึดแบบแม่เหล็กและแบบลมภายใต้สภาวะการกัดซีเอ็นซีที่ควบคุม พารามิเตอร์การทดสอบประกอบด้วยความสม่ำเสมอของแรงจับยึด เสถียรภาพทางความร้อน (20-80°C) การลดการสั่นสะเทือน และการบิดเบี้ยวของพื้นผิว หัวจับสุญญากาศแบบลมรักษาความเรียบได้ 0.02 มม. สำหรับแผ่นหนา 0.8 มม. แต่ต้องการพื้นผิวปิดผนึกที่สมบูรณ์ หัวจับแม่เหล็กไฟฟ้าช่วยให้เข้าถึง 5 แกนและลดเวลาในการติดตั้งลง 60% แต่กระแสเอ็ดดี้เหนี่ยวนำทำให้เกิดความร้อนเฉพาะจุดเกิน 45°C ที่ 15,000 รอบต่อนาที ผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่าระบบสุญญากาศเพิ่มประสิทธิภาพการตกแต่งพื้นผิวสำหรับแผ่นหนามากกว่า 0.5 มม. ในขณะที่โซลูชันแบบแม่เหล็กช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นสำหรับการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว ข้อจำกัดรวมถึงวิธีการแบบไฮบริดที่ยังไม่ได้ทดสอบและทางเลือกที่ใช้กาว

1 บทนำ

แผ่นอลูมิเนียมบางเป็นกำลังสำคัญในอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ (ผิวลำตัวเครื่องบิน) ไปจนถึงอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ (การผลิตแผ่นระบายความร้อน) อย่างไรก็ตาม ผลสำรวจอุตสาหกรรมในปี 2025 เผยให้เห็นว่า 42% ของข้อบกพร่องด้านความแม่นยำเกิดจากการเคลื่อนไหวของชิ้นงานระหว่างการตัดเฉือน แคลมป์เชิงกลแบบเดิมมักทำให้แผ่นที่มีขนาดเล็กกว่า 1 มม. บิดเบี้ยว ขณะที่วิธีการที่ใช้เทปไม่มีความแข็งแรง การศึกษานี้ประเมินโซลูชันขั้นสูงสองแบบ ได้แก่ หัวจับแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้เทคโนโลยีควบคุมการตกค้าง และระบบนิวเมติกส์ที่มีการควบคุมสุญญากาศแบบหลายโซน

2 วิธีการ

2.1 การออกแบบการทดลอง

• วัสดุ: แผ่นอลูมิเนียม 6061-T6 (0.5 มม./0.8 มม./1.2 มม.)

• อุปกรณ์:

  • แม่เหล็ก:หัวจับแม่เหล็กไฟฟ้า GROB 4 แกน (ความเข้มสนาม 0.8T)

  • ระบบนิวเมติกส์:แผ่นสูญญากาศ SCHUNK พร้อมท่อร่วม 36 โซน

• การทดสอบ: ความเรียบของพื้นผิว (เลเซอร์อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์), การถ่ายภาพความร้อน (FLIR T540), การวิเคราะห์การสั่นสะเทือน (เครื่องวัดความเร่ง 3 แกน)

2.2 โปรโตคอลการทดสอบ

1. เสถียรภาพแบบคงที่: วัดการเบี่ยงเบนภายใต้แรงด้านข้าง 5N

2. การหมุนเวียนความร้อน: บันทึกการไล่ระดับอุณหภูมิระหว่างการกัดร่อง (เครื่องกัดปลาย Ø6 มม. 12,000 รอบต่อนาที)

3. ความแข็งแกร่งแบบไดนามิก: วัดปริมาณแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนที่ความถี่เรโซแนนซ์ (500–3000 เฮิรตซ์)

3 ผลลัพธ์และการวิเคราะห์

3.1 ประสิทธิภาพการยึด

รูปที่ 1: ระบบสูญญากาศรักษาความแปรผันของพื้นผิวที่น้อยกว่า 5μm ในระหว่างการกัดหน้า ในขณะที่การยึดด้วยแม่เหล็กแสดงให้เห็นการยกขอบ 0.12 มม. เนื่องจากการขยายตัวเนื่องจากความร้อน

3.2 ลักษณะการสั่นสะเทือน

หัวจับแบบนิวเมติกส์ช่วยลดฮาร์มอนิกส์ลง 15 เดซิเบล ที่ความถี่ 2,200 เฮิรตซ์ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับงานตกแต่งผิวละเอียด ระบบจับยึดชิ้นงานแบบแม่เหล็กแสดงแอมพลิจูดที่สูงขึ้น 40% ที่ความถี่การสัมผัสกับเครื่องมือ

4 การอภิปราย

4.1 การแลกเปลี่ยนเทคโนโลยี

• ข้อดีของระบบนิวแมติก: เสถียรภาพทางความร้อนที่เหนือกว่าและการลดการสั่นสะเทือนเหมาะกับการใช้งานที่มีความคลาดเคลื่อนสูง เช่น ฐานส่วนประกอบออปติคัล

• Magnetic Edge: การกำหนดค่าใหม่ที่รวดเร็วรองรับสภาพแวดล้อมของร้านงานที่สามารถจัดการขนาดชุดงานที่หลากหลาย

ข้อจำกัด: การทดสอบไม่รวมแผ่นที่มีรูพรุนหรือมีน้ำมัน ซึ่งประสิทธิภาพการดูดสูญญากาศลดลงมากกว่า 70% โซลูชันไฮบริดควรได้รับการศึกษาเพิ่มเติมในอนาคต

5 บทสรุป

สำหรับงานกลึงแผ่นอลูมิเนียมบาง:

1. การยึดชิ้นงานด้วยลมช่วยให้มีความแม่นยำสูงขึ้นสำหรับความหนา >0.5 มม. พร้อมพื้นผิวที่ไม่มีการประนีประนอม

2. ระบบแม่เหล็กช่วยลดเวลาไม่ตัดลง 60% แต่ต้องใช้กลยุทธ์การหล่อเย็นเพื่อการจัดการความร้อน

3. การเลือกที่เหมาะสมที่สุดขึ้นอยู่กับความต้องการปริมาณงานเทียบกับข้อกำหนดความคลาดเคลื่อน

การวิจัยในอนาคตควรสำรวจแคลมป์ไฮบริดแบบปรับตัวและการออกแบบแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีการรบกวนต่ำ