在數(shù)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)突然的停機(jī)事件是不可忍受的，因此，我們需要預(yù)測性維護(hù)來避免設(shè)備故障造成的各類損失和材料浪費(fèi)。預(yù)測性維護(hù)技術(shù)可以改變數(shù)控設(shè)備維護(hù)、生產(chǎn)、使用策略，將對(duì)數(shù)控機(jī)床維護(hù)產(chǎn)生巨大影響。

數(shù)控機(jī)床主軸和刀具磨損程度對(duì)于加工零件的成品率起決定性作用，捷杰傳感開發(fā)了基于振動(dòng)監(jiān)測的數(shù)控機(jī)床主軸和刀具預(yù)測性維護(hù)系統(tǒng)。系統(tǒng)以主軸和刀具的振動(dòng)信號(hào)為數(shù)據(jù)源，重點(diǎn)對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行采集、分析，對(duì)零件加工過程中刀具的磨損程度與振動(dòng)信號(hào)關(guān)系進(jìn)行研究分析。結(jié)合數(shù)控機(jī)床本身的數(shù)據(jù)，為數(shù)控機(jī)床主軸和刀具損壞及時(shí)予以預(yù)警和報(bào)警，實(shí)現(xiàn)了零件生產(chǎn)加工過程的預(yù)測性維護(hù)。數(shù)據(jù)顯示能夠100%提前發(fā)現(xiàn)主軸與刀具異常及故障 ，有效節(jié)約相關(guān)成本。

01 方案介紹


                                                                               框架圖

這套數(shù)控機(jī)床預(yù)測性維護(hù)系統(tǒng)包含Geniitek-VBL11 RS485版溫振復(fù)合傳感器、Geniitek-MVT10工業(yè)控制網(wǎng)關(guān)以及服務(wù)器和工業(yè)捷聯(lián)云平臺(tái)。
采用世界先進(jìn)的高精度MEMS三軸加速度傳感器，精確采集需要運(yùn)維設(shè)備的振動(dòng)加速度、速度、位移、頻譜和溫度等信息數(shù)據(jù)。
工業(yè)控制網(wǎng)關(guān)內(nèi)置4G全網(wǎng)通模塊，可實(shí)現(xiàn)邊緣采集、云端采集、云端數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，基于RS485物理通道和modbus標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通訊協(xié)議，通過工業(yè)控制網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上云或到局域網(wǎng)中央服務(wù)器。
工業(yè)捷聯(lián)云平臺(tái)內(nèi)置狀態(tài)監(jiān)測診斷系統(tǒng)軟件，能夠在線實(shí)時(shí)顯示數(shù)控機(jī)床主軸刀具的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息，分析診斷主軸刀具故障，對(duì)主軸刀具的安全運(yùn)行和科學(xué)維修提供決策支持。

02 現(xiàn)場安裝

Geniitek-VBL11 RS485版溫振復(fù)合傳感器安裝在數(shù)控機(jī)床背面的內(nèi)部，主軸上靠近前端的主軸箱的上部，如左下圖紅框所示，傳感器使用磁吸+膠粘的方式。

傳感器通過數(shù)據(jù)線接入工業(yè)控制網(wǎng)關(guān)，工業(yè)控制網(wǎng)關(guān)懸掛在數(shù)控機(jī)床背部外面，通過4G天線與云平臺(tái)通訊，通過220VAC轉(zhuǎn)12VDC適配器供電，如右下圖所示。

                                                                                        現(xiàn)場安裝圖

03 主軸狀態(tài)診斷

主軸特征值監(jiān)測

通過監(jiān)測主軸的振動(dòng)狀態(tài)值，可以清楚的監(jiān)控主軸的加工、換刀、停機(jī)等工作狀態(tài)，并通過主軸在加工過程中的振動(dòng)幅值精確判斷刀具的磨損情況。不僅及時(shí)提醒工作人員更換刀具，避免加工出不合格的產(chǎn)品；而且能夠發(fā)揮刀具的最大使用壽命，降低了不必要更換刀具導(dǎo)致的成本。

                                                                           主軸特征值監(jiān)測

主軸振動(dòng)頻域分析

通過采集主軸的振動(dòng)時(shí)域原值波形，對(duì)原始波形進(jìn)行頻域分析，可以監(jiān)測到主軸刀具的早期故障，提前準(zhǔn)備備品備件，防止非計(jì)劃性停機(jī)。

                                                                  主軸振動(dòng)時(shí)域波形



                                                                    主軸振動(dòng)頻域波形

RS485溫度振動(dòng)復(fù)合傳感器




工業(yè)控制網(wǎng)關(guān)

捷杰傳感致力于智能硬件及系統(tǒng)的開發(fā)，在各個(gè)工業(yè)行業(yè)積累廣泛的客戶，豐富的應(yīng)用場景部署及調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。故障分析建模需要進(jìn)一步完善，捷杰不斷追求智能感知與應(yīng)用廣泛合作,共同推進(jìn)工業(yè)聯(lián)網(wǎng)的落地、發(fā)展與飛躍。