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凌华推出切削振动监控方案赋予CNC加工机智能化

2018年01月03日 09:47 次阅读

现今智能型手机已从过往塑料后盖,转变为轻薄金属机身,尽管俐落外型吸引消费者,但手机箱零件供应商的产制过程却更为艰难,只因机箱的切削加工需要相当高的精度,哪里怕仅是微小偏差,都可能造成工件报废现象,连带侵蚀利润。

为求提升CNC加工良率,手机箱业者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,手机箱加工业者极为重视稼动率,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,损及客户满意度与商誉,因而配置人力实施定期巡检,并委托外包商提供二线维修支持,惟这些方式流于被动,很难在出现异状的第一时间有效处理。

凌华推出切削振动监控方案赋予CNC加工机智能化

手机机箱是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,各种供应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,不论想要提升加工精度,或拉高稼动率,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,一旦机器肇因于失衡、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,导致故障停机。

捕捉细微振动讯号 PC-based监测方案更胜PLC解决方案

CNC加工机若能被赋予智能,内建一套全时运转的振动监测机制,即可随时诊断机器健康状态,无需像过去仅能等待最终成品产出、事后判断异常原因,而是透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,以往即有一些以简单方便为诉求的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,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,有些细微的振动讯号、或者高频讯号,某种程度皆反应了一些事实,可能是连结机构开始出现不平衡,旋转主轴轴承滚珠破裂而影响传动动力,或紧固件产生松脱现象,意指CNC加工机开始「生病」,且随著机台特性的不同,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,反而不易撷取,若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,即可及早应变。

有监于此,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,针对旋中转械与设备,进行24小时不间断的数据采集与振动测量,并将资料搜集、振动分析演算、运算、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之各种挑战,用最轻松无负担的方式赋予CNC加工机智能化。

藉由高精度监测 达到预防维护妙效

徐常益解释,一般而言,CNC加工机最想建立的侦测情境有3种,一是「Spindle VibraTIon DetecTIon」,意在监测主轴于切削时的振动情况,做法是直接量测时域(TIme Domain)讯号的RMS值,若逾越临界值,即降低转速或停止运转;二是「Bearing Quality DiagnosTIc」,意在诊断轴承健康状况,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缺省条件,即研判已产生碰撞,立即紧急停止主轴移动。

上述第1与第2种情境,都与振动讯号的精度、带宽范围息息相关,PLC解决方案所能撷取的信息甚少,难以协助用户建立应变策略;反观MCM-100不仅具备24 bit高解析能力(一般落在12或16 bit范围),并可凭借高达128KS/s采样率(一般仅支持20KS/s甚或更低)内捕捉高频讯号,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,切削振动监控方案亦可为CNC加工机设备商创造出新的商机。随著CNC加工机设备供应商接触大量振动信息,一旦结合大数据分析,对于讯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。根据PC-based切削振动监控方案的业者凌华科技表示,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加工业者或CNC工具机厂商对于CNC切削振动监控方案的需求,确实愈来愈殷切。

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