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切削监控技术

2019-07-03 00:00400

    近年來隨著科技技術發展的日新月異,工廠正朝著無人(Unmaned)製造系統方向發展。這類的自動化工廠為了節省成本同時提高產品品質,一方面大量地減少現場人員需求,另一方面同時增加了許多自動監測設備來取代減少的人力。人有聽覺、嗅覺、視覺、觸覺來監測工廠製程、產品等等的變化;自動監測設備同樣的也有各式各樣的感測器來感知各個製程的故障,以及產品的缺陷。監測系統能對生產線進行檢測、篩檢不良品,即時告知各類機件故障,還可以將整個加工過程加以記錄,為研發新的製程提供大量實際記錄數字資料參考,因此現代化的工廠安裝各式監測系統已是普遍的趨勢。

    刀具狀態監測(TCM)(Tool Condition Monitoring)近年來在工業自動化的進展下已然成為一門顯學,國內外有許許多多的學術機構、研究團體積極投入研究(例如1993年元月,一群世界各地研究刀具監測的教授、學者、結合工業界成立了“世界刀具監測研究團隊”)(Working Group For Tool Condition  Monitoring ),原因無他,只因為在競爭激烈的工業社會,誰能搶先一步徹底完成自動化,誰就能在競爭激烈的環境中生存下去。在『製造自動化』發展潮流中,機械加工廠中加工刀具之崩刀以及磨耗的自動檢測系統是相當重要的一環,其中又以崩刀為最嚴重、最緊急之事件,必須立即檢知加以處理,否則工件不良品大量流入後方生產線,將造成產品品質低落信譽不良,增加後續品管困難。

    而監測系統最重要的一環就是感測器,這關係到監測系統是否能正常運作,選擇正確的感測器能夠事半功倍。其中最常被用來做刀具監測的感測器有:切削力感測器、切削功率感測器(包括功率計、電流計)、AE(Acoustic Emission)感測器等,這些都是在切削加工過程中擷取欲診斷之物理量。感測器之裝設必須符合下列要求:

1、盡量接近切削點

2、不可減少加工機械原有之靜、動態剛性

3、不會被工件之加工參數所受限

4、價格低廉,更換容易,不影響工作進出

5、對切削液、切削、熱效應、電磁效應、機械動作等都不具影響

6、與刀具、工件的功能各自獨立,不受相互影響信號傳輸過程不易衰減

切削監控技術分類

監測所使用的感測器可分為兩大類:直接監測與間接監測,如下表所示。

刀具自動監測之方法一覽表[1]

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>測方式

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>程    序

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>量    測

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>感   測   器

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>光    學

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>切削端之形

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>狀與位置

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>TV攝影機、

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>光學換能器

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>磨耗部份具

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>有放射性

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>磨耗尺寸與集中性、放射性

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>分光光度計、

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>火花計

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>直接方式

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>刀具與工

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>件之電阻

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>電阻之變化

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>瓦  特  計

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>工件尺

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>寸大小

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>工件尺寸

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>測微計:光學式、氣動式、超音波式、電磁式之換能器

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>刀具與工

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>件之距離

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>工件與刀具或刀架之距離

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>測微計;

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>氣動式塊規

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>位移換能器

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>切  削  力

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>切削力之變化

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>動力計、應變規

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>聲射(AE)

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>應力波能

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>AE換能器

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>聲    音

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>聲    波

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>麥  克  風

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>震    動

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>刀具或刀

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>把之震動

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>加  速  規

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>間接方式

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>溫    度

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>刀具上切削

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>時溫度變化

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>熱電偶、高溫計

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>功率輸入

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>主軸或進給馬達的功率或電流之消耗

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>安培計、動力計

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center> 

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>加工面

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>之粗度

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>工件表面粗

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>度之變化

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>表面粗度儀

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>(劃針式)

normal style="LAYOUT-GRID-MODE: char; TEXT-ALIGN: center" align=center>光學換能器

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