捷杰传感|数控机床主轴与刀具预测性维护方案

在数控机床运转时突然的停机事件是不可忍受的，因此，我们需要预测性维护来避免设备故障造成的各类损失和材料浪费。预测性维护技术可以改变数控设备维护、生产、使用策略，将对数控机床维护产生巨大影响。

数控机床主轴和刀具磨损程度对于加工零件的成品率起决定性作用，捷杰传感开发了基于振动监测的数控机床主轴和刀具预测性维护系统。系统以主轴和刀具的振动信号为数据源，重点对振动信号进行采集、分析，对零件加工过程中刀具的磨损程度与振动信号关系进行研究分析。结合数控机床本身的数据，为数控机床主轴和刀具损坏及时予以预警和报警，实现了零件生产加工过程的预测性维护。数据显示能够100%提前发现主轴与刀具异常及故障 ，有效节约相关成本。

01 方案介绍


                                                                               框架图

这套数控机床预测性维护系统包含Geniitek-VBL11 RS485版温振复合传感器、Geniitek-MVT10工业控制网关以及服务器和工业捷联云平台。
采用世界先进的高精度MEMS三轴加速度传感器，精确采集需要运维设备的振动加速度、速度、位移、频谱和温度等信息数据。
工业控制网关内置4G全网通模块，可实现边缘采集、云端采集、云端数据中转，基于RS485物理通道和modbus标准工业通讯协议，通过工业控制网关实现数据实时上云或到局域网中央服务器。
工业捷联云平台内置状态监测诊断系统软件，能够在线实时显示数控机床主轴刀具的运行状态和报警信息，分析诊断主轴刀具故障，对主轴刀具的安全运行和科学维修提供决策支持。

02 现场安装

Geniitek-VBL11 RS485版温振复合传感器安装在数控机床背面的内部，主轴上靠近前端的主轴箱的上部，如左下图红框所示，传感器使用磁吸+胶粘的方式。

传感器通过数据线接入工业控制网关，工业控制网关悬挂在数控机床背部外面，通过4G天线与云平台通讯，通过220VAC转12VDC适配器供电，如右下图所示。

                                                                                        现场安装图

03 主轴状态诊断

主轴特征值监测

通过监测主轴的振动状态值，可以清楚的监控主轴的加工、换刀、停机等工作状态，并通过主轴在加工过程中的振动幅值精确判断刀具的磨损情况。不仅及时提醒工作人员更换刀具，避免加工出不合格的产品；而且能够发挥刀具的最大使用寿命，降低了不必要更换刀具导致的成本。

                                                                           主轴特征值监测

主轴振动频域分析

通过采集主轴的振动时域原值波形，对原始波形进行频域分析，可以监测到主轴刀具的早期故障，提前准备备品备件，防止非计划性停机。

                                                                  主轴振动时域波形



                                                                    主轴振动频域波形

RS485温度振动复合传感器




工业控制网关

捷杰传感致力于智能硬件及系统的开发，在各个工业行业积累广泛的客户，丰富的应用场景部署及调试经验。故障分析建模需要进一步完善，捷杰不断追求智能感知与应用广泛合作,共同推进工业联网的落地、发展与飞跃。