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.

UiPath

Kluczowe trendy w dziedzinach sztucznej inteligencji i automatyzacji w 2025 r.

Firma UiPath przedstawia czego można się spodziewać w nadchodzącym roku w swoim raporcie Trendy Sztucznej Inteligencji i Automatyzacji 2025. Prognozy UiPath opierają się na szeroko zakrojonej analizie rynku, aktualnych postępach w badaniach nad sztuczną inteligencją i doświadc...

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;

fastener-fair-global-2025-innowacje-w-sercu-targow-fot-3

Innowacje w sercu targów Fastener Fair Global 2025

25-27 marca specjaliści z branży spotkają się w Stuttgarcie na 10. edycji targów Fastener Fair Global – międzynarodowego flagowego wydarzenia dla światowej branży elementów złącznych i mocowań. Po rekordowej frekwencji w 2023 roku, odwiedzający mogą sp...

Anodowanie-twarde-anodowe-powloki-tlenkowe-na-aluminium-i-jego-stopach-dlaProdukcji.pl
Partner kategorii:

Twarde anodowe powłoki tlenkowe na aluminium i jego stopach

Anodowanie (eloksacja, od „elektrolityczna oksydacja”) – to powierzchniowa obróbka metali polegająca na elektrolitycznym wytworzeniu warstwy tlenku. Anodowanie stosuje się głównie w stosunku do aluminium i jego stopów. Można je także stosować do niektórych odmian stali, tytan...

Prologis Research

7 prognoz dla globalnego łańcucha dostaw w 2025 roku

Prologis Research, korzystając z wieloletniego doświadczenia w branży, własnych danych oraz unikalnej wiedzy na temat nieruchomości magazynowych i ich klientów, przygotował prognozę siedmiu kluczowych trendów dla globalnego łańcucha dostaw w 2025 roku. Coroczne analizy i progn...

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...

conform-czyli-ciagle-wyciskanie-na-kole-rys-2

Ciągłe wyciskanie na kole (Conform®) – proces i możliwości wyciskania stopów magnezu serii AZ

Ciągłe wyciskanie na kole to proces poddawany wielu badaniom naukowym. Tym razem przyglądamy się badaniom prowadzonym przez Sieć Badawczą Łukasiewicz. Z artykułu dowiesz się:

obrobkowe-centrum-frezarskie-fot

Badanie parametrów dokładnościowych obróbkowego centrum frezarskiego z zastosowaniem normy ISO 10360-2

Tematem artykułu jest badanie parametrów dokładnościowych obróbkowego centrum frezarskiego z zastosowaniem normy 10360-2 używanej do badań odbiorczych i okresowych współrzędnościowych maszyn pomiarowych.

analityka danych

Analityka danych ważniejsza dla firm z branży produkcyjnej niż sztuczna inteligencja

Technologia sztucznej inteligencji (44 proc. wskazań) znajduje się dopiero na trzecim miejscu w kontekście innowacji IT wymienianych przez przedstawicieli firm produkcyjnych. Wynika tak z raportu „Cyfryzacja przemysłu: rola zintegrowanych systemów zarządzania w firmach produkc...

zagadnienia-statecznosci-konstrukcji-wedlug-eurokodow

Wybrane problemy stateczności w projektowaniu konstrukcji według Eurokodów

Zagadnienia stateczności konstrukcji budowlanych stanowią jeden z trudniejszych działów mechaniki budowli, z którym projektanci konstrukcji zmagają się na co dzień. Niezależnie od tego, czy projektujemy klasyczną drewnianą więźbę dachową, stalową belkę podsuwnicową, czy też sł...

wycinarka-laserowa-na-co-warto-zwrocic-uwage-podczas zakupu

Cena zakupu wycinarki laserowej – na co warto zwrócić uwagę?

Kupując wycinarkę laserową, należy wziąć pod uwagę nie tylko cenę urządzenia, ale również koszty związane z jego późniejszą eksploatacją. Zakupiona wycinarka laserowa powinna spełniać oczekiwania klientów, czyli być: sprawna, szybka,...

kompozyty-warstwowe-w-jaki-sposob-powstaja
Partner kategorii:

Otrzymywanie lekkich i wytrzymałych warstwowych kompozytów metalicznych i metaliczno-ceramicznych

W jaki sposób można otrzymać kompozyty metaliczne i metaliczno-ceramiczne? Jakie metody należy zastosować, by połączyć różne metale?

elektrownia-jadrowa-stal-do-zastosowan-jadrowych-fot-1

Stale stosowane do budowy urządzeń i konstrukcji elektrowni jądrowych: rodzaje i wymagania jakościowe wg ASME i AFCEN

W obliczu planów budowy elektrowni atomowej w Polsce warto zapoznać się z wytycznymi dotyczącymi stosowanych przy tej budowie materiałów. Z artykułu dowiesz się:

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...

konferencja-practicorr-2025-fot-2
Partner kategorii:

Konferencja PractiCORR 2025

Międzynarodowa konferencja PractiCORR 2025 to nowe wydarzenie, którego pomysłodawcą i organizatorem jest Pols­kie Stowarzyszenie Korozyjne. Konferencja PractiCORR 2025, której tema­tyka skupia się na praktycznych zagadnieniach ochro...

zwiazek-sipur-kongres-trendy

Jakie działania podejmował SIPUR w II połowie 2024 roku?

Jak wyglądały działania Polskiego Związku Producentów i Przetwórców Izolacji Poliuretanowych PUR i PIR „SIPUR” w drugiej połowie ubiegłego roku? Kongres TRENDY 2024, 27-28 listopada 2024, Kraków

Relacje

Katalog produktów

Sklep

STAL Metale & Nowe Technologie 1-2/2025

STAL Metale & Nowe Technologie 1-2/2025

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.