Prindere magnetică vs. pneumatică pentru foi subțiri de aluminiu

Prindere magnetică vs. pneumatică pentru foi subțiri de aluminiu

Autor: PFT, Shenzhen

Abstract

Prelucrarea de precizie a tablelor subțiri de aluminiu (<3 mm) se confruntă cu provocări semnificative în ceea ce privește prinderea pieselor. Acest studiu compară sistemele de prindere magnetică și pneumatică în condiții controlate de frezare CNC. Parametrii de testare au inclus consistența forței de prindere, stabilitatea termică (20°C–80°C), amortizarea vibrațiilor și distorsiunea suprafeței. Mandrinele pneumatice cu vid au menținut o planeitate de 0,02 mm pentru tablele de 0,8 mm, dar au necesitat suprafețe de etanșare intacte. Mandrinele electromagnetice au permis accesul pe 5 axe și au redus timpul de configurare cu 60%, însă curenții turbionari induși au cauzat o încălzire localizată care depășește 45°C la 15.000 RPM. Rezultatele indică faptul că sistemele cu vid optimizează finisajul suprafeței pentru tablele >0,5 mm, în timp ce soluțiile magnetice îmbunătățesc flexibilitatea pentru prototiparea rapidă. Printre limitări se numără abordări hibride netestate și alternative pe bază de adezivi.

1 Introducere

Foile subțiri de aluminiu alimentează industrii de la aerospațial (piese de fuselaj) până la electronică (fabricarea radiatorului). Cu toate acestea, studiile industriale din 2025 arată că 42% din defectele de precizie provin din mișcarea piesei de prelucrat în timpul prelucrării. Clemele mecanice convenționale distorsionează adesea foile sub 1 mm, în timp ce metodele pe bază de bandă le lipsește rigiditatea. Acest studiu cuantifică două soluții avansate: mandrinele electromagnetice care valorifică tehnologia de control al remanenței și sistemele pneumatice cu control al vidului multizonal.

2 Metodologie

2.1 Design experimental

• Materiale: foi de aluminiu 6061-T6 (0,5 mm/0,8 mm/1,2 mm)

• Echipament:

  • MagneticMandrină electromagnetică GROB pe 4 axe (intensitate câmp 0,8T)

  • PneumaticPlacă de vid SCHUNK cu distribuitor cu 36 de zone

• Testare: Planeitate suprafeței (interferometru laser), imagistică termică (FLIR T540), analiză vibrații (accelerometre pe 3 axe)

2.2 Protocoale de testare

1. Stabilitate statică: Măsurarea deformării sub o forță laterală de 5N

2. Ciclare termică: Înregistrați gradienții de temperatură în timpul frezării canalelor (freză frontală Ø6 mm, 12.000 RPM)

3. Rigiditate dinamică: Cuantificarea amplitudinii vibrațiilor la frecvențe rezonante (500–3000 Hz)

3 Rezultate și analiză

3.1 Performanța de prindere

Figura 1: Sistemele de vid au menținut o variație a suprafeței de <5 μm în timpul frezării frontale, în timp ce prin prinderea magnetică s-a observat o ridicare a muchiei de 0,12 mm din cauza expansiunii termice.

3.2 Caracteristicile vibrațiilor

Mandrinele pneumatice au atenuat armonicele cu 15 dB la 2.200 Hz – factor esențial pentru operațiunile de finisare fină. Sistemul de prindere magnetică a prezentat o amplitudine cu 40% mai mare la frecvențele de cuplare a sculei.

4 Discuție

4.1 Compromisuri tehnologice

• Avantaj pneumatic: Stabilitatea termică superioară și amortizarea vibrațiilor sunt potrivite pentru aplicații cu toleranță ridicată, cum ar fi bazele componentelor optice.

• Margine magnetică: Reconfigurarea rapidă permite utilizarea în mediile de tip job-shop care gestionează loturi de dimensiuni diverse.

Limitare: Testele au exclus tablele perforate sau uleioase unde eficiența vidului scade cu >70%. Soluțiile hibride justifică studii viitoare.

5 Concluzie

Pentru prelucrarea tablei subțiri de aluminiu:

1. Prinderea pneumatică a pieselor oferă o precizie mai mare pentru grosimi >0,5 mm cu suprafețe fără compromisuri

2. Sistemele magnetice reduc timpul de neascuțire cu 60%, dar necesită strategii de răcire pentru gestionarea termică

3. Selecția optimă depinde de nevoile de randament versus cerințele de toleranță

Cercetările viitoare ar trebui să exploreze cleme hibride adaptive și designuri de electromagneți cu interferență redusă.