한 유럽 모터 제조업체에서 NdFeB 블랭크 두 개와 DXF 파일을 보내왔습니다. 요청 사항은 도면과 정확히 일치하는 맞춤형 윤곽 프로파일을 절단하는 것이었으며, 칩핑 없이 연삭에 바로 사용할 수 있는 표면 마감을 요구했습니다. 그 결과는 다음과 같습니다.
적용 사례 — 모터 설계를 위한 맞춤형 NdFeB 프로파일
고성능 전기 모터는 사각형 자석을 사용하지 않습니다. 플럭스 밀도를 최대화하고 코깅 토크를 최소화하기 위해 로터 곡률을 따르는 호 세그먼트, 초승달 프로파일 및 다면 폴리곤을 사용합니다. 자석 형상이 에어 갭 형상과 일치할수록 모터 성능이 향상됩니다.
표준 평면 절단으로는 이를 달성할 수 없습니다.
NdFeB 블랭크를 소싱하여 일반 절단 서비스에 보내면 일반적으로 사각형 조각이 나옵니다. 이는 간단한 응용 분야에는 적합합니다. 트랙션 모터, 서보 드라이브 또는 고효율 발전기의 경우 각 자석 형상이 특정 로터 설계에 맞춰 조정되므로 도면을 실제로 따를 수 있는 기계가 필요합니다. 직선만 절단하는 것이 아닙니다.
이 경우 고객은 정확히 그런 요구 사항을 가지고 있었습니다. 블랭크는 이미 소결된 NdFeB였고, 목표 프로파일은 여러 직선 절단으로 근사할 수 없는 비사각형 윤곽이었으며, 전환 시 기하학적 오류가 발생할 수 있었습니다. 연속 경로 윤곽 절단이 필요했습니다.
NdFeB 특성이 다른 자석 재료와 절단 시 어떻게 비교되는지에 대한 맥락은 다음 개요를 참조하십시오. 페라이트 및 SmCo 자석 절단.
과제 — 도면에 따른 NdFeB 절단
NdFeB는 단단하고 부서지기 쉽습니다. 소결 등급은 일반적으로 HRC 55–60으로 측정되며, 경화된 공구강과 유사한 경도를 가지지만 인성은 거의 없습니다. 재료는 변형되기보다는 파손됩니다. 높은 경도와 낮은 파괴 인성의 조합은 절단을 어렵게 만들고 윤곽 절단을 평면 절단보다 더 어렵게 만드는 요인입니다.
NdFeB를 직선으로 절단하는 것만으로도 이미 까다롭습니다. 와이어 활과 표면 떨림을 피하기 위해 와이어는 일관된 장력과 속도를 유지해야 합니다. 이제 동일한 재료를 통해 곡선 경로를 실행한다고 상상해 보십시오. 절단 방향이 변경됨에 따라 와이어의 맞물림 각도가 변경됩니다. 모션 제어 시스템이 정밀하게 보정하지 않으면 와이어와 재료의 접촉 기하학적 구조에 변화가 발생하여 표면 물결 모양이나 더 나쁜 경우 절단 가장자리를 따라 미세 균열이 발생합니다.
치수 공차 요구 사항은 ±0.05mm였습니다. 이는 에어 갭 일관성이 모터 효율에 직접적인 영향을 미치는 모터 자석 응용 분야에 일반적입니다. 이는 모든 단단한 재료에 대해 좁은 범위이며, 특히 NdFeB를 통한 윤곽 경로의 경우 수동 설정이나 근사 공구 경로에 의존하는 모든 접근 방식을 배제합니다.
재료 비용도 고려해야 합니다. 소결 NdFeB 블랭크, 특히 더 큰 크기 또는 고등급 합금은 저렴하지 않습니다. 3% 이상의 스크랩률은 상업적으로 용납할 수 없습니다. 이는 첫 번째 블랭크를 기계에 올리기 전에 공정이 올바르게 되어야 함을 의미하며, 매개변수를 파악하기 위해 세 개의 불량품을 절단한 후에야 알 수 있습니다.
엄격한 공차, 단단한 재료, 비싼 블랭크. 이러한 조건에서의 윤곽 절단은 이를 위해 설계된 기계가 필요합니다.
VIMFUN SVI 톱에서의 NdFeB 윤곽 절단
VIMFUN SVI 시리즈는 연속 경로 윤곽을 지원하는 CNC 모션 제어 시스템을 갖춘 수직 방향 다이아몬드 와이어 톱입니다. 이 응용 분야의 실제 워크플로는 간단합니다. 고객의 DXF 파일을 기계의 제어 소프트웨어로 가져오면 시스템이 절단 경로를 생성하고 톱이 이를 실행합니다.
간단하게 들리며, 작동 시에는 대부분 그렇습니다. 그 뒤에 있는 엔지니어링은 덜 간단합니다.
SVI의 윤곽 절단 기능은 좌표 CNC 제어 하에 X 및 Y 축을 동시에 구동하여 와이어가 단일 직선 축이 아닌 DXF 기하학적 구조를 따르도록 합니다. 와이어 속도, 장력 및 공급 속도 방향 변경 시를 포함하여 윤곽 전체에서 유지됩니다. 이것이 표면 품질에 중요한 부분입니다. 곡선 중에 장력이 떨어지면 와이어가 휘어지고 절단이 의도된 경로에서 벗어납니다.
이 작업의 NdFeB 블랭크에 대한 공정 매개변수는 다음과 같습니다.
| 매개변수 | 가치 | 참고 |
|---|---|---|
| 와이어 속도 | 45 m/s | 전체 윤곽 경로에 걸쳐 일관됨 |
| 와이어 직경 | 0.35mm | 윤곽 경로에서 스크래치 손실과 와이어 강성 간의 균형을 맞춥니다. |
| 와이어 장력 | 100 N | 폐쇄 루프 서보 제어를 통해 유지됨 |
| 냉각수 | 수성 절삭유 | 연속 흐름 |
실제 매개변수는 공작물 등급, 형상 및 블랭크 치수에 따라 달라집니다. 생산 전에 시험 절단을 권장합니다.
이 작업에 사용된 와이어 선택은 다이아몬드 와이어 루프 직경 0.35mm. 윤곽 경로에서 와이어 강성은 직선 절단보다 더 중요합니다. 와이어는 곡선에서 절단 방향이 변경될 때 측면 편향에 저항해야 하므로 장력 제어가 특히 중요합니다.
솔직한 주의 사항: 윤곽 절단은 동일한 재료에서 평면 절단보다 느립니다. 30mm NdFeB 블랭크를 직선으로 절단하는 데는 등급에 따라 10-20분이 걸릴 수 있습니다. 동일한 깊이의 복잡한 윤곽은 좌표 축 모션이 공급 속도 상한에 추가 제약을 가하기 때문에 더 오래 걸립니다. 생산 일정에 평면 절단 주기 시간이 포함되어 있다면 첫 번째 윤곽 작업은 예상보다 느리게 완료될 것입니다. 이를 고려하십시오.
다른 실질적인 요구 사항: DXF 파일이 필요합니다. 자석 형상이 물리적 샘플 또는 손 스케치로만 존재하는 경우 기계가 사용할 수 있도록 올바른 도면으로 변환해야 합니다. 이는 기계의 한계가 아니라 도면-부품 제조의 본질입니다.
결과 — NdFeB 윤곽 절단 형상 및 표면 품질
절단된 프로파일은 전체 윤곽 길이에 걸쳐 ±0.05mm 이내에서 DXF 형상과 일치했습니다. 치수 드리프트 없음, 곡선 부분에서 오류 누적 없음. SVI의 모션 제어는 공급 속도가 자연스럽게 낮은 더 좁은 반경 섹션을 포함하여 전체적으로 위치를 유지했습니다.
절단면의 표면 거칠기는 Ra 0.4–0.8 μm로 측정되었습니다. 이 범위는 최적화된 조건에서 미세 다이아몬드 와이어로 절단된 NdFeB에 일반적이며, 직접 연삭이 가능합니다. 즉, 고객의 후속 연삭 공정에서 사전 처리나 중간 래핑 단계가 필요하지 않았습니다. Arnold Magnetics에 따르면’ SmCo 대 NdFeB 재료 비교, NdFeB의 자기 성능은 온도에 민감합니다. 이것이 다이아몬드 와이어 절단의 열 영향이 없는 영역이 중요한 이유입니다. 재절단층이나 절단면의 국소적 탈자 현상이 없습니다.
입구 또는 출구 모서리에 칩핑이 없습니다. 검사 시 표면 아래 균열이 보이지 않습니다. NdFeB를 연삭 휠이나 EDM으로 절단하기 어렵게 만드는 취성 파괴 모드가 여기서는 나타나지 않았습니다. 이는 다이아몬드 와이어 절단이 절단력을 낮고 국소적으로 유지하기 때문입니다. Vacuumschmelze의 VACODYM NdFeB 제품군 은 재료의 기계적 응력에 대한 민감성을 문서화합니다. 소결 NdFeB의 파괴 인성은 약 2–3 MPa·m^0.5로 유리와 비슷하며, 이것이 절단 중 공정 제어가 매우 중요한 이유입니다.
더 자세한 표면 품질 최적화, 특히 와이어 매개변수가 경질 취성 재료의 표면 마감과 어떻게 상호 작용하는지에 대해 궁금한 점이 있다면, 전용 페이지를 참조하십시오. 표면 품질 최적화.
블랭크는 각각 두 개의 완성된 윤곽 부품을 생산했으며 불량품은 없었습니다. 블랭크 비용을 고려할 때, 이 결과가 성공의 실제 척도였습니다. 이 부품의 윤곽 절단은 동일한 평면 절단보다 부품당 약 30–40% 더 오래 걸렸습니다. 이는 기하학적 유연성에 대한 정직한 절충점입니다. 직선 절단으로 근사할 수 없는 맞춤형 프로파일이 필요한 고객에게는 이 사이클 시간 프리미엄이 올바른 선택입니다. 간단한 직사각형 절단의 경우 평면 절단 설정이 더 빠르며 윤곽 모드를 사용할 이유가 없습니다.
도면 보내주기
호형 세그먼트, 초승달 모양, 다각형 기하학 또는 비직사각형 형태 등 윤곽 절단이 필요한 NdFeB 자석 프로파일이 있는 경우, DXF 파일을 보내주시면 기하학적 구조를 검토하고 SVI의 절단 범위 내에 있는지 확인한 후 예상 매개변수와 함께 절단 계획을 제공해 드리겠습니다.
복잡하거나 특이한 프로파일의 경우, 전체 생산 전에 시험 절단을 실행할 수 있습니다.
연락하다: daria@endlesswiresaw.com
이 비디오 시연에서 NdFeB 윤곽 절단 과정을 볼 수도 있습니다.
정기적으로 절단하는 경질 및 특수 재료에 대한 더 넓은 보기를 보려면 절단 재료 가이드.
