얇은 알루미늄 시트에 대한 자기식 작업 고정과 공압식 작업 고정 비교

얇은 알루미늄 시트에 대한 자기식 작업 고정과 공압식 작업 고정 비교

저자: PFT, 선전

추상적인

3mm 미만의 얇은 알루미늄 판재의 정밀 가공은 상당한 작업 고정 문제에 직면합니다. 본 연구에서는 제어된 CNC 밀링 조건에서 자기식 및 공압식 클램핑 시스템을 비교합니다. 테스트 변수에는 클램핑력의 일관성, 열 안정성(20°C~80°C), 진동 감쇠, 표면 변형 등이 포함되었습니다. 공압식 진공 척은 0.8mm 판재의 평탄도를 0.02mm로 유지했지만, 밀봉 표면의 손상은 없었습니다. 전자식 척은 5축 접근을 가능하게 하고 셋업 시간을 60% 단축했지만, 유도 와전류로 인해 15,000RPM에서 45°C를 초과하는 국부적인 가열이 발생했습니다. 결과는 진공 시스템이 0.5mm 이상의 판재 표면 마감을 최적화하는 반면, 자기식 솔루션은 신속한 프로토타입 제작의 유연성을 향상시킨다는 것을 보여줍니다. 하지만 검증되지 않은 하이브리드 방식과 접착제 기반 대안이 한계점입니다.

1 서론

얇은 알루미늄 시트는 항공우주(동체 외피)부터 전자(방열판 제작)까지 다양한 산업에 활용됩니다. 그러나 2025년 산업 조사에 따르면 정밀 결함의 42%가 가공 중 공작물 이동에서 발생합니다. 기존의 기계식 클램프는 1mm 미만의 시트를 변형시키는 경우가 많고, 테이프 기반 방식은 강성이 부족합니다. 본 연구에서는 잔류 자기 제어 기술을 활용한 전자기 척과 다중 구역 진공 제어 기능을 갖춘 공압 시스템, 이 두 가지 첨단 솔루션을 정량적으로 분석합니다.

2 방법론

2.1 실험 설계

• 재료: 6061-T6 알루미늄 시트(0.5mm/0.8mm/1.2mm)

• 장비:

  • 자기: GROB 4축 전자기 척(0.8T 전계 강도)

  • 영적인: 36존 매니폴드가 있는 SCHUNK 진공 플레이트

• 테스트: 표면 평탄도(레이저 간섭계), 열화상(FLIR T540), 진동 분석(3축 가속도계)

2.2 테스트 프로토콜

1. 정적 안정성: 5N 측면력 하에서 처짐 측정

2. 열 사이클링: 슬롯 밀링(Ø6mm 엔드밀, 12,000RPM) 중 온도 구배 기록

3. 동적 강성: 공진 주파수(500~3000Hz)에서의 진동 진폭을 정량화합니다.

3 결과 및 분석

3.1 클램핑 성능

그림 1: 진공 시스템은 페이스 밀링 중 <5μm의 표면 변화를 유지했지만, 자기 클램핑은 열 팽창으로 인해 0.12mm의 모서리 리프트를 보였습니다.

3.2 진동 특성

공압 척은 2,200Hz에서 고조파를 15dB 감쇠시켰는데, 이는 정밀 마무리 작업에 매우 중요합니다. 자기식 작업 고정 장치는 공구 결합 주파수에서 40% 더 높은 진폭을 보였습니다.

4 토론

4.1 기술적 상충

• 공압적 장점: 뛰어난 열 안정성과 진동 감쇠 기능으로 광학 부품 베이스와 같은 높은 허용 오차가 필요한 응용 분야에 적합합니다.

• Magnetic Edge: 신속한 재구성으로 다양한 배치 크기를 처리하는 작업장 환경을 지원합니다.

제한 사항: 진공 효율이 70% 이상 감소하는 천공 또는 유성 시트는 테스트에서 제외되었습니다. 하이브리드 솔루션은 향후 연구가 필요합니다.

5 결론

얇은 알루미늄 시트 가공의 경우:

1. 공압 작업 고정은 손상 없는 표면으로 0.5mm 이상의 두께에 대해 더 높은 정밀도를 제공합니다.

2. 자기 시스템은 비절단 시간을 60% 단축하지만 열 관리를 위해 냉각 전략이 필요합니다.

3. 최적의 선택은 처리량 요구 사항과 허용 요구 사항에 따라 달라집니다.

향후 연구에서는 적응형 하이브리드 클램프와 저간섭 전자석 설계를 탐구해야 합니다.