Ocena stanu wrzecion centrów obróbczych na podstawie sygnałów drgań

Z artykułu dowiesz się:

  • dlaczego warto monitorować drgania wrzecion;
  • jakie urządzenia będą pomocne do tego celu;
  • jak przy monitorowaniu drgań można zastosować sztuczną inteligencję.

Wraz z postępem technologicznym i coraz większym zapotrzebowaniem na części o wysokiej precyzji ocena stanu wrzecion centrów obróbczych staje się kluczowym elementem w procesie produkcji.

Obróbka skrawaniem, jako jedna z najczęściej wykorzystywanych technologii wytwarzania, znajduje zastosowanie w praktycznie wszystkich gałęziach przemysłu. Dążenie do uzyskania doskonałych parametrów geometrycznych części, jak również ich powtarzalności, wymaga nie tylko wysokowydajnych centrów obróbczych, ale również systematycznej kontroli ich stanu technicznego.

Zaawansowane technologicznie maszyny oraz trwałe narzędzia stanowią podstawę dla osiągnięcia oczekiwanej jakości wyrobów. Jednakże nawet najlepiej skonstruowane i utrzymane urządzenia mogą ulec awarii lub degradacji w wyniku intensywnego użytkowania. Wystąpienie nagłej awarii centrum obróbczego może skutkować stratami produkcyjnymi oraz wymagać czasowego wyłączenia centrum z eksploatacji. Z kolei postępująca degradacja maszyny może prowadzić do obniżenia jakości wytwarzanych elementów. Dlatego też oprócz inwestycji w nowoczesne maszyny konieczne jest rozwijanie metod diagnostycznych umożliwiających monitorowanie stanu technicznego wrzecion oraz przewidywanie potencjalnych problemów.

Wrzeciona: ich stan a znaczenie sygnałów drgań

Sygnały drgań odgrywają kluczową rolę w ocenie stanu centrów obróbczych, zarówno pod kątem diagnozowania niesprawności i problemów eksploatacyjnych, jak i oceny stanu narzędzi skrawających [1]. Monitorowanie tych sygnałów umożliwia także wykrywanie błędów eksploatacyjnych. Analiza drgań umożliwia identyfikację potencjalnych problemów we wczesnym stadium oraz zapobieganie awariom. To przekłada się na zwiększenie efektywności produkcji oraz redukcję kosztów związanych z naprawami i przestojami.

W przypadku centrów obróbczych najczęściej monitoruje się sygnały drgań wrzeciona [2]. Drgania generowane podczas pracy wrzeciona mogą posłużyć do oceny stanu wrzeciona i postępującej degradacji oraz identyfikacji ewentualnych uszkodzeń. Wykorzystując sygnały drgań, możemy zidentyfikować występujące uszkodzenia łożysk hybrydowych wrzeciona, zwiększony luz wrzeciona, a także pęknięcia lub uszkodzenia mechaniczne korpusu wrzeciona.

Sygnały drgań umożliwiają również zapobieganie przyśpieszonej degradacji wrzeciona. Jednym z często spotykanych problemów jest nieprawidłowe wyważenie wrzeciona, które może prowadzić do wzmożonego hałasu, drgań oraz szybszego zużycia łożysk. Innymi częstymi problemami są obróbka z nadmiernie zużytym narzędziem skrawającym oraz zły dobór parametrów obróbki [3].

Monitorowanie drgań

Ciągłe monitorowanie drgań pozwala na wykrywanie kolizji narzędzia i elementu obrabianego oraz uszkodzeń narzędzi skrawających. Skutki kolizji negatywnie wpływają na stan wrzeciona, jak i całego centrum obróbczego [4]. Wystąpienie kolizji nie musi być związane z nagłą zmianą stanu wrzeciona, jednak długoterminowo może drastycznie przyśpieszyć proces degradacji.

Sygnały drgań umożliwiają skuteczniejszą ocenę stanu wrzeciona w porównaniu do tradycyjnych metod, takich jak wizualna inspekcja czy pomiary geometryczne. Tradycyjne metody często nie są wystarczająco skuteczne w wykrywaniu subtelnych problemów, zwłaszcza na etapie wczesnego stadium uszkodzeń. W przeciwieństwie do tych metod, analiza sygnałów drgań pozwala na monitorowanie stanu wrzeciona w czasie rzeczywistym oraz wykrywanie nawet najmniejszych odchyleń od normy.

wrzeciona i ich drgania jako wskaźnik stanu maszyny
Rys. 1. Wrzeciono centrum obróbczego z dedykowanym miejscem na montaż czujnika drgań; rys: autor

Monitorowanie drgań wrzecion

Współczesne układy pomiarowe wykorzystują jedno- lub wieloosiowe akcelerometry wykonane w technologii mikromechanicznej (MEMS) lub piezoelektrycznej. To pozwala na dokładne monitorowanie drgań na wielu płaszczyznach. Czujniki wykorzystywane do oceny stanu wrzeciona powinny cechować się szerokim pasmem pomiarowym w zakresie od 10 Hz do 10 kHZ. Od czujników wymaga się wysokiego stopnia ochrony przed czynnikami zewnętrznymi IP, gwarantującego odporność na działanie agresywnych czynników zewnętrznych, takich jak chłodziwo i wióry. Producenci centrów obróbczych coraz częściej stosują dedykowane miejsce na montaż czujnika zabezpieczonego przed czynnikami zewnętrznymi. Montaż czujnika na korpusie wrzeciona umożliwia efektywne rejestrowanie i analizę danych związanych z pracą wrzeciona.

Sygnały z czujników są następnie poddawane skomplikowanemu procesowi przetwarzania i analizy za pomocą dedykowanych układów pomiarowych. W zależności od konkretnych wymagań systemu pomiarowego sygnały drgań są przetwarzane w celu ustalenia różnorodnych parametrów, takich jak skuteczna wartość prędkości drgań czy wartość szczytowa przyśpieszenia. Dodatkowo przebiegi czasowe sygnałów drgań mogą być analizowane poprzez wyznaczenie widma amplitudowego w celu dokładnej identyfikacji potencjalnych przyczyn nieprawidłowości.

Przykładowe rozwiązania do monitoringu drgań wrzecion

Na rynku dostępne są zarówno uniwersalne, jak i wyspecjalizowane rozwiązania w zakresie monitorowania drgań wrzecion centrów obróbczych. Przykładami uniwersalnych rozwiązań są:

  • seria programowalnych modułów pomiarowych VSE z firmy IFM,
  • Condition Monitoring firmy Balluff,
  • mniej zaawansowany moduł monitorujący VM 10 firmy MBJ Electronics.

Zaproponowane przykładowe rozwiązania firm IFM oraz Balluff umożliwiają:

  • ocenę stanu technicznego wrzecion,
  • detekcję kolizji,
  • ocenę stanu narzędzi skrawających poprzez utworzenie zaawansowanych aplikacji monitorujących.

Moduły umożliwiają wyłączenie centrum obróbczego w przypadku przekroczenia krytycznych progów wartości drgań oraz wspierają nowoczesne standardy komunikacyjne, takie jak serwer OPC UA, MQTT, umożliwiając przesyłanie danych do zaawansowanych systemów diagnostycznych.

Programista robotów: Gdzie pracować? Video z ekspertem.

Zapraszamy do obejrzenia drugiej części nagrania z ekspertką – Dobromiłą Włodarską (robotycy.com) na temat pracy programisty robotów przemysłowych.

STAL_9-10_24_Bozena_Gajdzik_DLUGOFALOWE_ZMIANY_RYNKOWE_UJECIE_HISTORYCZNE_CZ_II_iStock-1390249924
Partner kategorii:

Transformacja polskiego przemysłu stalowego na europejskim rynku stali. Długofalowe zmiany rynkowe w ujęciu historycznym, cz. II

Z artykułu dowiesz się: czy jest szansa na obniżenie energochłonności w hutach w Polsce; czy przemysł hutniczy inwestuje w innowacyjne rozwiązania;

targi-fastener-poland-miejsce-spotkan-ekspertow-fot-4

Targi FASTENER POLAND® – eksperci branży elementów złącznych z całego świata znowu spotkają się w Krakowie

Targi FASTENER POLAND®, które 25-26 września odbędą się w EXPO Kraków, to jedyne międzynarodowe targi elementów złącznych organizowane w Europie Środkowo-Wschodniej. Od siedmiu lat Targi FASTENER POLAND® są kluczowym forum wymiany do...

STAL_11-12_20_technologie_ciecia_JAKOSC_PROCESU_CIECIA_LASEROWEGO_iStock-177007701
Partner kategorii:

Jakość procesu cięcia laserowego blach stalowych – wpływ zawartości krzemu i innych pierwiastków stopowych

Przeprowadzono analizę czynników i parametrów decydujących o jakości procesu cięcia laserowego. Zestawiono blachy stalowe o gwarantowanej przez producentów jakości cięcia laserowego laser grade steels. Opisano wpływ zawartości krzemu i innych pierwiastków stopowy...

Nearshoring i friendshoring to szansa dla rozwoju branży TSL

W obliczu globalnych wyzwań, firmy coraz częściej decydują się na przeniesienie produkcji bliżej rynków zbytu. Trend ten zyskuje na sile, a Europa staje się atrakcyjną lokalizacją dla nowych inwestycji. Szczególną popularnością cieszą się koncepcje nearshoringu i friendshori...

STAL_11-12_20_technologie_ciecia_JAKOSC_PROCESU_CIECIA_LASEROWEGO_iStock-177007701
Partner kategorii:

Jakość procesu cięcia laserowego blach stalowych – wpływ zawartości krzemu i innych pierwiastków stopowych

Przeprowadzono analizę czynników i parametrów decydujących o jakości procesu cięcia laserowego. Zestawiono blachy stalowe o gwarantowanej przez producentów jakości cięcia laserowego laser grade steels. Opisano wpływ zawartości krzemu i innych pierwiastków stopowy...

Kształtowanie plastyczne

Niekonwencjonalne metody kształtowania plastycznego

W artykule przedstawiono koncepcje czterech niekonwencjonalnych metod przeróbki plastycznej: kucia z oscylacyjnym skręcaniem, kucia z poprzecznym ruchem stempla, walcowania z poprzecznym ruchem walców oraz kucia segmentowego. Metody te umożliwiają wytwarzanie wyrobów o nietypo...

Współczesne trendy rozwojowe w obróbce skrawaniem

Obróbka skrawaniem w technologii maszyn zajmuje miejsce w grupie obróbki kształtowej – ubytkowej. Jest wiodącą techniką wytwarzania i na razie nic nie wskazuje na to, aby miało się to zmienić. Zastosowanie obróbki skrawaniem jest bardzo szerokie...

fotowoltaika-na-dachach-plaskich-relacja-ze-szkolenia-bogucki

Relacja ze szkolenia „Fotowoltaika na dachach płaskich”

12 września 2024 roku w Strykowie odbyło się szkolenie pt. „Fotowoltaika na dachach płaskich”, zorganizowane przez Stowarzyszenie DAFA. Było to pierwsze takie przedsięwzięcie w Polsce, poświęcone szczegółowym aspektom projektowania i realizacji instalacji fotowoltaicznych na d...

Przepis na sukces firmy ARSTON

Kaliska firma specjalizuje się w cięciu, wykrawaniu i gięciu długich elementów z blach. Abysprostać oczekiwaniom klientów, stawia na wysoką technologię i innowacyjne rozwiązania.Od 2011 r., czyli od początku działalności, ARSTON pracuje na obrabiarkach niemieckiegopotentata,...

STAL_9-10_24_Wlodzimierz_Masierak_OBROBKA_SPAWANIEM_TIG_RYS_2
Partner kategorii:

Odporność stali nierdzewnej na korozję w świetle obróbki spawaniem TIG

Proces spawania stali wiąże się między innymi z negatywnymi skutkami, takimi jak podatność na korozję czy też odbarwienia. Jakie metody pozwalają zatem im zaradzić? Z artykułu dowiesz się:

modernizacja-sieci-elektroenergetycznych-pilnie-potrzebna

Polska nie może się uwolnić od węgla. Brak inwestycji w modernizację sieci elektroenergetycznych

W Polsce ponad połowa linii elektroenergetycznych jest starsza niż 30 lat, a spory odsetek ma już ponad pół wieku. To powoduje coraz większe utrudnienia w zakresie możliwości przyłączania odnawialnych źródeł energii – dane URE pokazują, że liczba odmów przyłączenia do sieci z ...

zloty-medal-targow-modernlog-2024-poznaj-laureatow

Znamy laureatów nagrody Złoty Medal targów MODERNLOG 2024

Poznaliśmy produkty wyróżnione prestiżową nagrodą Złotego Medalu na targach Logistyki, Magazynowania i Transportu MODERNLOG 2024 oraz ITM INDUSTRY EUROPE 2024. Laureaci zawalczą teraz o Złoty Medal Wybór Konsumentów. W minionym tygod...

STAL_5-6_24_Wojciech_Kowalski_APERIODYCZNE_STRUKTURY_W_STOPACH_METALI_iStock-1480039441
Partner kategorii:

Kwazikryształy – aperiodyczne struktury w stopach metali

Z artykułu dowiesz się: czym są kwazikryształy;jakimi cechami się charakteryzują;gdzie mogą znaleźć zastosowanie. 5 października 2011 roku izraelski badacz Dan Shechtman o...

5 problemów, które wpływają na powodzenie działań restrukturyzacyjnych

Restrukturyzacja przedsiębiorstwa w założeniu ma pomóc firmie wyjść z kryzysu finansowego, uniknąć bankructwa i zaspokoić oczekiwania wierzycieli. W praktyce jednak ten proces nie zawsze kończy się sukcesem. Często, pomimo optymistycznych planów, restrukturyzacja prowadzi do...

Relacje

Katalog produktów

Sklep

STAL Metale & Nowe Technologie 9-10/24

STAL Metale & Nowe Technologie 9-10/24

Zamów
Nowoczesne Hale 1/2024

Nowoczesne Hale 1/2024

Zamów
Utrzymanie Ruchu 1/2024

Utrzymanie Ruchu 1/2024

Zamów
Fastener 1/2024

Fastener 1/2024

Zamów
Metody diagnostyki maszyn i urządzeń w predykcyjnym utrzymaniu ruchu

Metody diagnostyki maszyn i urządzeń w predykcyjnym utrzymaniu ruchu

Zamów
Rozwiązania energooszczędne wykorzystywane w budownictwie wielkopowierzchniowym (e-book)

Rozwiązania energooszczędne wykorzystywane w budownictwie wielkopowierzchniowym (e-book)

Zamów
Gwinty - rodzaje, wymiary, podstawowe obliczenia

Gwinty - rodzaje, wymiary, podstawowe obliczenia

Zamów
Koła zębate – projektowanie, wytwarzanie, pomiary, eksploatacja

Koła zębate – projektowanie, wytwarzanie, pomiary, eksploatacja

Zamów
Inżynieria doskonałości w procesach biznesowych. Przewodnik po teorii i dobrych praktykach

Inżynieria doskonałości w procesach biznesowych. Przewodnik po teorii i dobrych praktykach

Zamów
Metrologia. Wybrane zagadnienia (e-book)

Metrologia. Wybrane zagadnienia (e-book)

Zamów
Przewodnik po technologiach przemysłu 4.0

Przewodnik po technologiach przemysłu 4.0

Zamów
Vademecum projektanta. Budownictwo halowe (e-book)

Vademecum projektanta. Budownictwo halowe (e-book)

Zamów
Poznaj nasze serwisy

Nasze strony wykorzystują pliki cookies. Korzystanie z naszych stron internetowych bez zmiany ustawień przeglądarki dotyczących plików cookies oznacza, że zgadzacie się Państwo na umieszczenie ich w Państwa urządzeniu końcowym. Więcej szczegółów w Polityce prywatności.