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切削振动监控方案让CNC加工机更智能

www.cechina.cn2018.07.04阅读 40085

  现今智能手机已从之前的塑料后盖,转变为轻薄的金属机身,尽管利落的外型能够吸引消费者,但手机壳零件供货商的生产制造过程却更为艰难,因为机壳的切削加工需要相当高的精度,哪怕仅是微小偏差CONTROL ENGINEERING China版权所有,都可能造成工件报废现象,连带造成利润的损失。


  为了提升CNC加工良率,手机壳加工厂商往往被迫频繁更换刀具,以确保CNC机台维持正常生产节拍,但此举导致耗材成本上扬,同样影响利润。除此之外,手机壳加工厂商极为重视稼动率,生怕因为CNC切削机骤然失效,引发产能下滑、交期延误等负面连锁反应,损害客户满意度与商誉,因而配置人力实施定期巡检www.cechina.cn,并委托外包商提供二线维修支持,然而这些方式都属于被动措施,很难在出现异状的第一时间有效处理。
  手机机壳是CNC机台应用的其中一个案例。CNC切割被广泛应用在各种加工制造中,各种供货商均面临类似的利润保卫战。
  凌华科技量测与自动化产品事业处经理徐常益认为,不论是想要提升加工精度,或是拉高稼动率,斧底抽薪之计便是在切削制程中执行监控,尤其需要进行振动监控,主要是因为CONTROL ENGINEERING China版权所有,一旦机器由于失衡、共振或不对齐等种种缘故,使振动值上升到合理范围之外,便容易影响机器运行,进而导致故障停机。
  捕捉细微振动信号,PC-based监测方案更胜PLC解决方案
  CNC加工机如果能被赋予智能,内建一套全天候运转的振动监测机制,即可随时诊断机器健康状态,无需像过去只能等待最终成品产出、事后判断异常原因,而是通过事前的预防性检测,实时探知加工机开始出现不寻常状态,迅速采取对应的处理措施,包括优化调整加工参数(例如变更主轴转速),或更换刀具等等,立即解决小偏差,避免酿成日后大祸害。
  不可讳言,CNC加工机的切削振动监控,并非此刻才诞生的新议题,以往就有一些以简单方便为要求的PLC解决方案,标榜只要一接上CNC机台,便能快速产生效用;因此难免有人好奇www.cechina.cn,既然有PLC协助做切削振动监控,为何还需要采用PC-based监测方案?
  正所谓魔鬼藏在细节,有些细微的振动信号、或者高频信号,某种程度都反应了一些事实,可能是连接机构开始出现不平衡,旋转主轴轴承滚珠破裂进而影响传动动力,或紧固件产生松脱现象,都意味着CNC加工机开始“生病”,并且随着机台特性的不同,病征也不尽一致;这些细微且多变的征兆,凭借具有低采样率、支持有限带宽范围、算法固定等特质的PLC解决方案CONTROL ENGINEERING China版权所有,反而不易采集,如果CNC监控解决方案能捕捉微小变化,帮助用户迅速掌握可能导致精度降低或产能滑落的关键因子,就可以及早应变。
  有鉴于此,凌华推出一项名为MCM-100切削振动监控方案,它标榜能在高精度、高采样率的状态下,针对旋转机械与设备,进行24小时不间断的数据采集与振动测量,并将数据采集、振动分析演算、计算、上网等功能多合一,协助CNC加工机的使用者顺利解决传统切削制程所面临的各种挑战,用最轻松无负担的方式赋予CNC加工机智能化。
  凭借高精度监测,达到预防维护最佳效果
  徐常益解释,一般而言,CNC加工机最想建立的监测情境有3种,一是“Spindle Vibration Detection”,指的是监测主轴在切削时的振动情况,做法是直接测量时域(Time Domain)信号的RMS值,如果逾越临界值,即降低转速或停止运转;二是“Bearing Quality Diagnostic”,指的是诊断轴承健康状况,在CNC不执行切削、仅高速空转的状态下进行;三是“Spindle Collision Detection”,用以探测主轴碰撞情形,当振动波型符合某些预设条件,即分析已产生碰撞,立即紧急停止主轴移动。
  上述第一与第二种情境,都与振动信号的精度、带宽范围息息相关,PLC解决方案所能采集的信息很少,难以协助用户建立应变策略;反观MCM-100不仅具备24位高分辨率(一般落在12或16位范围),并可凭借高达128KS/s采样率(一般仅支持20KS/s甚至更低)内捕捉高频信号,为用户提供更多的振动分析素材。
  CNC加工机设备商的新商机
  另一方面,切削振动监控方案也可以为CNC加工机设备商创造出新的商机。随着CNC加工机设备供货商接触大量振动信息,一旦结合大数据分析,对于信号变化与机台故障之间的关联性,有更为透彻的理解,CNC加工机设备商可善用不断累积的知识资产,催生加值服务,甚至顺势调整商业模式,从卖断设备变成卖机台运转时数,建立长远的稳定收益。
  PC-based切削振动监控方案的领导厂商凌华科技表示,振动监控方案已经进入落地阶段,陆续为各家知名CNC工具机厂商所采用,其需求在2017年攀升幅度尤其显著,足见无论CNC加工厂商或CNC工具机厂商对于CNC切削振动监控方案的需求,确实越来越殷切。

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