捷杰傳感|數控機床主軸與刀具預測性維護方案

在數控機床運轉時突然的停機事件是不可忍受的，因此，我們需要預測性維護來避免設備故障造成的各類損失和材料浪費。預測性維護技術可以改變數控設備維護、生產、使用策略，將對數控機床維護產生巨大影響。

數控機床主軸和刀具磨損程度對于加工零件的成品率起決定性作用，捷杰傳感開發了基于振動監測的數控機床主軸和刀具預測性維護系統。系統以主軸和刀具的振動信號為數據源，重點對振動信號進行采集、分析，對零件加工過程中刀具的磨損程度與振動信號關系進行研究分析。結合數控機床本身的數據，為數控機床主軸和刀具損壞及時予以預警和報警，實現了零件生產加工過程的預測性維護。數據顯示能夠100%提前發現主軸與刀具異常及故障 ，有效節約相關成本。

01 方案介紹


                                                                               框架圖

這套數控機床預測性維護系統包含Geniitek-VBL11 RS485版溫振復合傳感器、Geniitek-MVT10工業控制網關以及服務器和工業捷聯云平臺。
采用世界先進的高精度MEMS三軸加速度傳感器，精確采集需要運維設備的振動加速度、速度、位移、頻譜和溫度等信息數據。
工業控制網關內置4G全網通模塊，可實現邊緣采集、云端采集、云端數據中轉，基于RS485物理通道和modbus標準工業通訊協議，通過工業控制網關實現數據實時上云或到局域網中央服務器。
工業捷聯云平臺內置狀態監測診斷系統軟件，能夠在線實時顯示數控機床主軸刀具的運行狀態和報警信息，分析診斷主軸刀具故障，對主軸刀具的安全運行和科學維修提供決策支持。

02 現場安裝

Geniitek-VBL11 RS485版溫振復合傳感器安裝在數控機床背面的內部，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。

傳感器通過數據線接入工業控制網關，工業控制網關懸掛在數控機床背部外面，通過4G天線與云平臺通訊，通過220VAC轉12VDC適配器供電，如右下圖所示。

                                                                                        現場安裝圖

03 主軸狀態診斷

主軸特征值監測

通過監測主軸的振動狀態值，可以清楚的監控主軸的加工、換刀、停機等工作狀態，并通過主軸在加工過程中的振動幅值精確判斷刀具的磨損情況。不僅及時提醒工作人員更換刀具，避免加工出不合格的產品；而且能夠發揮刀具的最大使用壽命，降低了不必要更換刀具導致的成本。

                                                                           主軸特征值監測

主軸振動頻域分析

通過采集主軸的振動時域原值波形，對原始波形進行頻域分析，可以監測到主軸刀具的早期故障，提前準備備品備件，防止非計劃性停機。

                                                                  主軸振動時域波形



                                                                    主軸振動頻域波形

RS485溫度振動復合傳感器




工業控制網關

捷杰傳感致力于智能硬件及系統的開發，在各個工業行業積累廣泛的客戶，豐富的應用場景部署及調試經驗。故障分析建模需要進一步完善，捷杰不斷追求智能感知與應用廣泛合作,共同推進工業聯網的落地、發展與飛躍。