磨床是加工序中最后一道工序,也是属于材料移除率最小的一道工序,因此要求精密研磨工艺复杂且加工时间长,导致成本极高的一道制程。先前技术因为研磨工艺复杂,导致设定错误产生误动作,轻者工件损坏,重者机械损伤,因此前功尽弃损失惨重。然而为了避免撞机风险,通常需要牺牲产能以延长加工时间来因应。
键和机械针对目前磨床机台的间隙侦测与主轴砂轮间隙预警与碰撞问题,研发智慧平台,并藉由全新的结构设计与感知器安装,来针对磨床机台主轴运转动态振动特性进行预警判断,缩短进刀时程与进给速度变化,以减少主轴或主轴砂轮常因碰撞而损坏,或藉由相关讯号快速诊断机台异常现象,亦可提高更精密之研磨加工等高附加价值。
传统的研磨工艺非常倚赖老师傅的加工经验,就算已经导入数控多年的加工厂,研磨老师傅的地位也无可撼动,原因是数控研磨机无法随着目前的加工状态智慧的变更操作条件来适应,因此长久以来数控机械被老师傅诟病太笨。
因此台湾键和机械静压滑轨数控智慧磨床(JHT-4010CNC)首次利用安装传感器得知目前的机械状态,并透过自我研发的算法计算与分析,在加工过程中加入智慧调整,让老师傅的加工经验数据化并且得以复制,藉此提高加工精度与效率并且降低成本,此一智慧化过程堪称磨床界首创。
台湾键和机械静压滑轨数控智慧磨床(JHT-4010CNC)安装智慧平台系统检测振动讯号,将讯号转为各种所需要的功能,以达到智能加工等服务。各智慧化功能如下:
使用者可以依据动平衡等级需求设定,当侦测超过动平衡等级设定时则警示使用者,避免主轴损坏与加工不良品。
机械运转过程中若发生异音,通常是发生不良,或是损坏的前兆,因此侦测异音并执行紧急退刀程序,以确保机械寿命。
透过执行暖机程序,智慧平台可以收集并记录每天的机械健康状况,并且评估寿命作为预防保养的参考依据。
当执行加工程序,机械的振动将影响加工物的表面粗糙度,严重的话甚至影响精度与寿命,因此智慧平台可以收集并记录适时提醒操作者,作为加工参数的修改依据。
事出必有因,当机械发生损坏时,智慧磨床纪录历史异常讯息,包含时间,异常状态与数值,供后端工程人员检视,作为设计变更的重要参考依据。
研磨是一种仅能切除少量的材料的加工行为,因此加工速度慢成本高。传统数控无法自动判别目前加工件的余料尺寸,快速进给到最接近材料的位置才转换为切削模式,一直是目前加工厂商的瓶颈,浪费加工时间变成是常态。定义砂轮与主轴之间的间隔距离,并且立即回传给数控转换为研磨切削模式,可以减少50%的空行程时间,提高加工效率。
研磨工艺相关的条件与变量相当的多,牵一发而动全身,因此智慧磨床将监控加工状态的行为作出智慧调整参数以改善加工行为,藉此达到提升精度,提高效率与节省成本的需求。
将磨床智慧化的过程中除了加入传感器作为磨床的眼,台湾键和机械静压滑轨数控智慧磨床(JHT-4010CNC)还加入DSP & MCU作为磨床的脑,更需要结实的本体来确实执行智慧化的命令。
工具机机械结构实务上通常需要考量到多物理耦合,因此结构上设计除了拓朴、静力、模态外更是导入机电一体化分析,强化控制回路,藉此确保智慧命令能被确实执行。为了达到实时的反应速度,此一磨床设计静压滑轨来降低摩擦力与均化轨道误差,提高结构上的反应速
度。对于热的影响除了中空螺杆有效带走热能外,并在床身上采用特殊设计将切削水的热量与床身有效隔离,降低热影响。
工具机为机械之母,磨床更是工具机的精度来源。研磨工艺要求精度高,相关技术相当复杂,通常需要经验丰富的老师傅的操作才能得到较好的精度,但研磨机有智慧平台加持,将提高加工精度与效率,研磨加工提升精度与效率时将带动整个产业链的提升,如此良性循环将有助于精密机械的发展。
虽然智慧磨床需非常多的传感器来得知机械目前的状态,并且收集与分析数据做出实时的反应,技术门槛相当高,属于高单价高规格机种。但是我们透过与台湾电子加工业异业合作方式,重新设计传感器的收集、计算与分析电路,自我发展算法找出相关的辨识特征,藉此降
低智慧化的成本,降低使用者的入手门槛。台湾键和机械静压滑轨数控智慧磨床机械寿命、加工精度与效率都获得提升,更能替加工业节省大量的成本,良性循环下,更能提升产业竞争力。
台湾键和机械静压滑轨数控智慧磨床(JHT-4010CNC)整体以代表磨床的圆为设计概念,以圆弧勾勒机体形状从中间视窗开展至两翼后折弧收尾,展开白色双翼代表产品有充分的自信完成任何关于精磨任务。以企业色红色作为点缀,并以抛物线及连续性的线以表现势如扩弩,蓄势待发的状态。由于考量使用者操作效益,将控制器改为悬臂,让使用者的操作区域及控制范围拉近于一个手臂能够掌握的区域,减少操作中的危险及使用者读反应时间。
中间视窗之设计元素,沙漏形象上具有淬鍊、沉稳、精准的意象,而左右两侧的沙漏型也于机身修饰变的更加利落,此设计除了能使作业区视觉感更加开阔外,其修饰元素来自于游标卡尺,象征量测内的工作区的高标准、精度。设计元素以化繁为简的简约设计为出发,并以使用者中心出发,将操作区友善的配置,于冰冷的机械上增加了些人性思考,传达企业以人为本的精神。名版的设计使用不锈钢材质彰显品牌质地,并齐平于机身上缘,成为机身上的最高识别物。