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您的工具機主軸狀態良好嗎?

您的工具機主軸狀態良好嗎?


隨著工業4.0的發展,再加上國際市場的削價競爭,台商紛紛都外移設置工廠,台灣已逐漸失去競爭優勢,各中小企業引頸期盼能有新的解決方案來加速升級轉型。不管是汽車工業、航太工業、光學面板、醫療、紡織等製造領域中,都需要工具機設備。要提升產業升級,對於主要工具機設備智能化的提升是首要工作。
(見Newsletter 18001期:如何幫工具機智能化的提升)

#工具機 #智能化 #工業4.0


機床的心臟:工具機主軸

工具機俗稱工具母機,負責切削、加工各式金屬零組件等,由主軸、CNC控制器、感測器、螺桿、驅動馬達等元件所構成。因此如何將這些重點部件智能化將決定工具機整體的智能化程度。而工具機其中主軸,被譽為『機床的心臟』,屬於設備的核心配件,對於主軸的要求也就更加嚴格。那麼,又該如何有效精準地檢測主軸品質?

機床的心臟:工具機主軸

藉由振動量測了解主軸品質

大部分的設備及結構都會有振動的產生,因此振動量測技術不再只是基本的量測振動,更可以積極地藉由感測器所蒐集來的振動數據,了解主軸品質並藉此提早進行管理維護,延長主軸使用壽命並避免在使用時停機維修、損壞的問題發生。

主軸品質檢測規範使用

ISO-10816規範
主軸類型:直結式主軸、齒輪式主軸、皮帶式主軸等。
轉速區間:120-15000RPM
測試條件:無負載條件下測試
分類原則:功率、軸高、結構(饒性or剛性)
利用量測機械非轉動部位的振動量測訊號,來評鑑主軸的健康狀態,以達到預知保養、提前維護、避免無預警停機的情況發生。

ISO-17243
主軸類型:內藏式主軸
軸承種類限制:滾動軸承
轉速區間:600-30000RPM
測試條件:無負載條件下測試(無切割、無金先削、無研磨)
分類原則:功率、最高轉速、培林型式(滾珠式、滾柱式)
感測器安裝於工具機內藏式主軸,經由主軸殼體振動所得到的訊號來評鑑品質方式。

主軸品質檢測規範使用

Zone A 優良新機械 :新機械,振動品質優良,沒有特定期限。
Zone B 正常機械 :可接受的振動值,機械可長時間使用,沒有特定期限。
Zone C 警告狀態 :不可長時間使用,必須找適當的時間進行保養修復。
Zone D 危險狀態 :異常的振動值,足以造成機械損壞,建議即刻修復。

ISO-1940
主軸震動不平衡,容易造成刀具磨損或精度誤差,絕大部分的轉子機械會做定期動平衡校正,來避免震動量過大導致機械的損壞。

主軸震動不平衡,容易造成刀具磨損或精度誤差

影響主軸的共振轉速

加工機結構由不同部件所組構而成,每一種部件結構所引發的自然頻率,彼此相互影響產生的共振問題也會影響主軸的運轉與壽命。找出共振區間,避開不適合的操作轉速,避免引發共振現象。


感測器安裝量測點

將感測器放置欲量測之培林、培林座機械殼體。完整量測方向約有前側徑向2點、後側徑向2點與前側軸向1點(如圖),徑向量測點盡可能是正交,每次量測點位應該相同並紀錄結果,振動標準皆參考相同的ISO振動標準。安裝感測器的原則以越接近培林越好,環境振動背景值不應超過機械穩定運轉振動量的10%。

感測器安裝量測點


有效品管主軸品質的最佳利器

有效品管主軸品質的最佳利器

固德推出的VMS-PM機械動態分析儀,內建所有適用工具機標準規範,除了ISO-10816、ISO-17243、ISO1940外,還提供環境微振動標準、動態分析、多通道動態分析、自然頻率等量測功能。藉此定義出設備狀態,並分為優良、正常、警告、危險四種等級,即時顯示量測結果,讓使用者一目瞭然。並可作為標準的研發工具、品管儀器甚至是在客戶端分析除錯時的最佳檢修工具。