워크 홀딩 위치 및 클램핑의 원리는 무엇입니까?

핵심 원칙: 위치 우선, 클램핑

가공 및 제조 시 워크 홀딩의 기본 원리는 간단합니다. 위치가 정확성을 결정하고, 클램핑이 안정성을 보장합니다. . 이 두 기능은 별개이지만 조화된 작업으로 처리되어야 합니다. 공작물을 올바르게 배치하기 전에 클램핑을 시도하는 것은 정밀 제조에서 치수 오류가 발생하는 가장 일반적인 원인 중 하나입니다.

실제로 이는 클램핑 힘이 적용되기 전에 가공물이 고정 데이텀 표면이나 지점을 기준으로 참조되어야 함을 의미합니다. 부품이 필요한 모든 위치 지정 표면에 닿으면 고정력으로 인해 설정된 위치를 이동하지 않고 제자리에 고정됩니다. 이 순서는 정밀 작업에서는 협상할 수 없습니다.

3-2-1 위치 지정 원리 설명

공작물 위치 확인을 위해 가장 널리 사용되는 프레임워크는 3-2-1 원칙 , 3D 공간에서 강체의 6개 자유도(DOF)를 모두 제한합니다.

• 3점 기본 데이텀 평면에서 - 3 DOF를 구속합니다(1개는 병진, 2개는 회전).
• 2점 보조 기준면에서 — DOF를 2개 더 제한합니다(병진 1개, 회전 1개)
• 1점 3차 데이텀 평면에서 — 최종 변환 DOF를 제한합니다.

이는 총 6개의 제한된 DOF를 제공하며, 이는 정확히 완전히 위치된 결정론적 위치에 필요한 것입니다. 과도하게 구속하면(신중한 설계 없이 6개 이상의 접촉점 사용) 흔들림, 뒤틀림 또는 일관되지 않은 장착이 발생할 수 있습니다.

자유도 참조 테이블

위치 요소 유형 및 기능

다양한 위치 지정 요소는 다양한 기하학적 용도로 사용됩니다. 올바른 요소 선택은 부품 형상, 필요한 정확도 및 생산량에 따라 달라집니다.

평평한 표면 탐지기

이는 가장 일반적인 기본 데이텀 참조입니다. 가공된 패드 또는 레일은 작업물이 놓일 수 있는 안정적이고 평평한 표면을 제공합니다. 이러한 표면의 평탄도 공차는 일반적으로 다음 이내로 유지됩니다. 0.005mm 고정밀 설비에서.

핀 로케이터

공작물의 보링 구멍에 삽입된 원통형 핀은 2차 및 3차 위치 측정기로 널리 사용됩니다. 둥근 핀은 두 개의 병진 DOF를 제한하고, 다이아몬드(양각) 핀은 하나를 제한합니다. 이 조합은 두 핀을 함께 사용할 때 과도한 구속을 방지합니다.

V-블록 로케이터

원통형 공작물에 사용되는 V 블록은 V 홈 축을 따라 부품 중심을 자체적으로 조정합니다. 이는 직경 변화가 자동으로 보상되어야 하는 샤프트 및 바 가공에서 특히 일반적입니다.

영점 탐지 시스템

현대 정밀 제조는 점점 더 의존하고 있습니다. 영점 탐지기 기계와 고정 장치 사이 또는 여러 고정 장치와 팔레트 사이에 반복 가능하고 정확도가 높은 기준점을 설정하는 시스템입니다. 이러한 시스템은 스프링 장착형 또는 유압식 리시버와 맞물리는 강화된 풀 스터드 또는 볼트를 사용하여 다음과 같은 목표를 달성합니다. ±0.002 mm 이상의 반복성 . 제로 포인트 시스템을 사용하면 각 전환 후 고정 장치를 다시 표시할 필요가 없어 설정 시간이 크게 단축됩니다. 80~90% 전통적인 방법과 비교.

클램핑 원리: 위치를 방해하지 않고 힘을 가하는 방법

클램핑 힘은 위치 결정력을 방해하거나 무시해서는 안 됩니다. 조임력의 방향, 크기 및 적용 지점은 모두 중요한 설계 고려 사항입니다.

클램핑력의 방향

클램프는 항상 작업물을 밀어야 합니다. 위치 지정 표면을 향해 , 그들로부터 멀리 있거나 건너편이 아닙니다. 데이텀 평면에 특정 각도로 작용하는 힘은 특히 가공 중 절삭력과 결합될 때 부품을 로케이터에서 들어올릴 수 있습니다.

클램핑 순서

1. 공작물이 모든 데이텀 표면에 완전히 안착되었는지 확인하십시오.
2. 기본 데이텀에 가장 가까운 기본 클램프를 먼저 적용합니다.
3. 보조 클램프를 바깥쪽으로 점진적으로 적용합니다.
4. 최종 클램핑 후 시트가 변경되지 않았는지 확인하십시오.

클램핑력 크기

과도한 클램핑력은 벽이 얇거나 유연한 작업물을 왜곡시킵니다. 예를 들어, 벽 두께가 3mm인 6061 알루미늄 브래킷 지지되지 않는 지점에 500N을 초과하는 클램프 하중이 가해지면 측정 가능한 방향으로 휘어질 수 있습니다. 사용 가능한 최대 힘이 아니라 절삭력에 저항하는 데 필요한 최소한의 힘이 항상 설계 목표가 되어야 합니다.

생산 고정의 일반적인 클램핑 방법

선택한 클램핑 방법은 사이클 시간 요구 사항, 부품 접근성 및 클램핑 힘 요구 사항에 따라 달라집니다.

• 스트랩 클램프: 다용도성, 저렴함, 조정 가능 - 작업장 환경에서 흔히 사용됨
• 토글 클램프: 빠른 단일 동작 잠금으로 중간 규모 생산에 이상적
• 유압 클램프: 높은 힘, 일관성, 자동화 - 대용량 CNC 셀에 사용됨
• 공압 클램프: 빠른 작동, 유압식보다 낮은 힘 - 가벼운 부품에 적합
• 마그네틱 척: 전체 표면 접근이 필요한 평평한 철 부품에 탁월
• 진공 설비: 기계적 클램핑 힘을 수용할 수 없는 얇고 평평하거나 섬세한 부품에 사용됩니다.

잘못된 위치 또는 클램핑 관행으로 인해 발생하는 오류

실패 모드를 이해하면 비용이 많이 드는 폐기 및 재작업을 방지하는 데 도움이 됩니다. 가장 일반적인 오류는 다음과 같습니다.

칩 오염만으로도 고정 오류의 상당 부분을 차지합니다. 무인 가공 셀에서. 이것이 바로 많은 최신 고정 장치가 각 주기 전에 위치 지정 표면을 퍼지하기 위해 공기 분사 채널을 통합하는 이유입니다.

위치 정확도와 부품 공차의 관계

고정물 디자인의 일반적인 경험 법칙은 다음과 같습니다. 고정 장치 위치 정확도는 가장 엄격한 부품 공차보다 3~5배 더 엄격해야 합니다. 지원해야 합니다. 예를 들어, 형상이 ±0.05mm 내에 위치해야 하는 경우 고정 장치는 ±0.01~0.017mm 내에 위치해야 합니다.

이 비율은 각 연속 설정이 이전 설정의 정확성을 기반으로 구축되는 다중 작업 부품에서 특히 중요합니다. 이러한 계층 구조를 염두에 두고 설비를 설계하지 않으면 누적된 위치 오류가 작업 전반에 걸쳐 급속도로 복잡해질 수 있습니다.

자주 묻는 질문

Q1: 로케이터와 클램프의 차이점은 무엇입니까?

로케이터는 공작물이 놓이는 위치를 정의합니다. 즉, 데이텀 표면에 대한 위치와 방향을 설정합니다. 클램프는 가공 중에 공작물을 설정된 위치에 고정합니다. 이들은 별도의 기능을 수행하며 순서대로 적용되어야 합니다. 먼저 찾은 다음 고정합니다.

Q2: 왜 클램핑 힘은 항상 위치 지정 표면을 향해야 합니까?

클램핑 힘이 위치 표면에서 멀어지거나 특정 각도로 향하면 부품이 데이텀 참조에서 멀어지거나 이동하여 위치 오류가 발생할 수 있습니다. 로케이터 쪽으로 향하는 힘은 클램핑 하중과 절단 하중 모두에서 부품이 올바르게 안착되도록 유지합니다.

Q3: 영점 위치 측정기 시스템의 기능은 무엇입니까?

제로 포인트 로케이터 시스템은 기계 테이블과 고정 장치 또는 팔레트 사이에 정밀하게 반복 가능한 참조 데이텀을 제공합니다. 이를 통해 미크론 미만의 반복성으로 고정 장치를 제거하고 다시 설치할 수 있으므로 위치 정확도의 손실 없이 설정 및 전환 시간이 대폭 단축됩니다.

Q4: 과도한 클램핑으로 인해 공작물이 손상될 수 있습니까?

예. 과도한 클램핑 힘은 가공 중에 공작물을 탄성적으로 또는 소성적으로 변형시킬 수 있습니다. 클램프를 풀면 부품이 튀어 나와 형상이 공차를 벗어납니다. 이는 벽이 얇은 알루미늄, 플라스틱 또는 복합 부품에서 특히 일반적입니다.

Q5: 공작물을 완전히 구속하려면 몇 개의 위치 지정 지점이 필요합니까?

강체의 6개 자유도를 모두 제한하려면 정확히 6개의 위치 지정 점이 필요합니다. 3-2-1 원리는 이를 세 개의 데이텀 평면에 분산시킵니다. 더 적은 수를 사용하면 부품의 제약이 덜해집니다. 신중한 분석 없이 더 많은 것을 사용하면 과도한 구속과 일관되지 않은 배치가 발생할 수 있습니다.

Q6: 칩 오염이 위치 정확도에 어떤 영향을 미치나요?

공작물과 위치 지정 표면 사이의 작은 칩조차도 심 역할을 하여 부품의 위치를 ​​이동시킵니다. 공차가 엄격한 작업에서는 기본 데이텀의 0.1mm 칩이 전체 부품에 걸쳐 측정 가능한 각도 오류를 일으킬 정도로 부품을 기울일 수 있습니다. 정기적인 데이텀 청소 또는 공기 퍼지 시스템은 필수적인 예방 조치입니다.