切削振动监控方案赋予CNC加工机智能化保障企业利润

随着CNC加工机设备供应商接触大量振动信息，一旦结合大数据分析，对于信号变化与机台故障之间的关联性，有更为透彻的理解。

现今智能手机已从过往塑胶后盖，转变为轻薄金属机身，尽管俐落外型吸引消费者，但手机壳零件供应商的产制过程却更为艰难，只因机壳的切削加工需要相当高的精度，哪怕仅是微小偏差，都可能造成工件报废现象，连带侵蚀利润。

为求提升CNC加工良率，手机壳业者往往被迫频繁更换刀具，以确保CNC机台维持正常生产节拍，但此举导致耗材成本上扬，同样影响利润。除此之外，手机壳加工业者极为重视稼动率，生怕因为CNC切削机骤然失效，引发产能下滑、交期延误等负面连锁反应，损及客户满意度与商誉，因而配置人力实施定期巡检，并委托外包商提供二线维修支持，惟这些方式流于被动，很难在出现异状的第一时间有效处理。

手机机壳是CNC机台应用的其中一个案例。CNC切割被广泛应用在各种加工制造中，各种供应商均面临类似的利润保卫战。凌华科技量测与自动化产品事业处经理徐常益认为，不论想要提升加工精度，或拉高稼动率，斧底抽薪之计便是在切削制程中执行监控，尤其需要进行振动监控，主要是因为，一旦机器肇因于失衡、共振或不对齐等种种缘故，使振动值上升到合理范围之外，便容易影响机器运行，导致故障停机。

捕捉细微振动信号  PC-based监测方案更胜PLC解决方案

CNC加工机若能被赋予智能，内建一套全时运转的振动监测机制，即可随时诊断机器健康状态，无需像过去仅能等待最终成品产出、事后判断异常原因，而是透过事前的预防性检测，实时探知加工机开始出现不寻常状态，迅速采取对应的处理措施，包括优化调整加工参数(例如变更主轴转速)，或更换刀具等等，立即解决小偏差，避免酿成日后大祸害。

不可讳言，CNC加工机的切削振动监控，并非此刻才诞生的新议题，以往即有一些以简单方便为诉求的PLC解决方案，标榜只要一接上CNC机台，便能快速产生效用；因此难免有人好奇，既然有PLC协助做切削振动监控，为何还需要采用PC-based监测方案？

正所谓魔鬼藏在细节，有些细微的振动信号、或者高频信号，某种程度皆反应了一些事实，可能是连结机构开始出现不平衡，旋转主轴轴承滚珠破裂而影响传动动力，或紧固件产生松脱现象，意指CNC加工机开始「生病」，且随着机台特性的不同，病徵也不尽一致；这些细微且多变的徵万亿，凭藉具有低采样率、支持有限带宽范围、演算法固定等特质的PLC解决方案，反而不易撷取，若CNC监控解决方案能捕捉微小变化，帮助用户迅速掌握可能导致精度降低或产能滑落的关键因子，即可及早应变。

有监于此，凌华推出一项名为MCM-100切削振动监控方案，它标榜能在高精度、高采样率的状态下，针对旋转机械与设备，进行24小时不间断的数据采集与振动测量，并将数据蒐集、振动分析演算、运算、上网等功能多合一，协助CNC加工机的使用者顺利解决传统切削制程所面临之各种挑战，用最轻松无负担的方式赋予CNC加工机智能化。

藉由高精度监测  达到预防维护妙效

徐常益解释，一般而言，CNC加工机最想建立的侦测情境有3种，一是「Spindle Vibration Detection」，意在监测主轴于切削时的振动情况，做法是直接量测时域(Time Domain)信号的RMS值，若逾越临界值，即降低转速或停止运转；二是「Bearing Quality Diagnostic」，意在诊断轴承健康状况，在CNC不执行切削、仅高速空转的状态下进行；三是「Spindle Collision Detection」，用以探测主轴碰撞情形，当振动波型符合某些缺省条件，即研判已产生碰撞，立即紧急停止主轴移动。

上述第1与第2种情境，都与振动信号的精度、带宽范围息息相关，PLC解决方案所能撷取的信息甚少，难以协助用户建立应变策略；反观MCM-100不仅具备24 bit高解析能力(一般落在12或16 bit范围)，并可凭藉高达128KS/s采样率(一般仅支持20KS/s甚或更低)内捕捉高频信号，为用户提供更多的振动分析素材。

CNC加工机设备商的新商机

另一方面，切削振动监控方案亦可为CNC加工机设备商创造出新的商机。随着CNC加工机设备供应商接触大量振动信息，一旦结合大数据分析，对于信号变化与机台故障之间的关联性，有更为透彻的理解，CNC加工机设备商可善用不断累积的知识资产，催生加值服务，甚至顺势调整商业模式，从卖断设备变成卖机台运转时数，建立长远的稳定收益。

根据PC-based切削振动监控方案的业者凌华科技表示，振动监控方案已经进入落地阶段，陆续为各家知名CNC工具机厂商所采用，其需求在2017年攀升幅度尤其显着，足见无论CNC加工业者或CNC工具机厂商对于CNC切削振动监控方案的需求，确实愈来愈殷切。