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近 年來隨著科技技術發展的日新月異,工廠正朝著無人(Unmaned)製造系統方向發展。這類的自動化工廠為了節省成本同時提高產品品質,一方面大量地減少 現場人員需求,另一方面同時增加了許多自動監測設備來取代減少的人力。人有聽覺、嗅覺、視覺、觸覺來監測工廠製程、產品等等的變化;自動監測設備同樣的也 有各式各樣的感測器來感知各個製程的故障,以及產品的缺陷。監測系統能對生產線進行檢測、篩檢不良品,即時告知各類機件故障,還可以將整個加工過程加以記 錄,為研發新的製程提供大量實際記錄數字資料參考,因此現代化的工廠安裝各式監測系統已是普遍的趨勢。

刀具狀態監測(TCM) (Tool Condition Monitoring)近年來在工業自動化的進展下已然成為一門顯學,國內外有許許多多的學術機構、研究團體積極投入研究(例如1993年元月,一群世界 各地研究刀具監測的教授、學者、結合工業界成立了“世界刀具監測研究團隊”)(Working Group For Tool Condition  Monitoring ),原因無他,只因為在競爭激烈的工業社會,誰能搶先一步徹底完成自動化,誰就能在競爭激烈的環境中生存下去。在『製造自動化』發展潮流中,機械加工廠中 加工刀具之崩刀以及磨耗的自動檢測系統是相當重要的一環,其中又以崩刀為最嚴重、最緊急之事件,必須立即檢知加以處理,否則工件不良品大量流入後方生產 線,將造成產品品質低落信譽不良,增加後續品管困難。

而監測系統最重要的一環就是感測器,這關係到監測系統是否能正常運作,選擇正確的 感測器能夠事半功倍。其中最常被用來做刀具監測的感測器有:切削力感測器、切削功率感測器(包括功率計、電流計)、AE(Acoustic Emission)感測器等,這些都是在切削加工過程中擷取欲診斷之物理量。感測器之裝設必須符合下列要求:

1、盡量接近切削點

2、不可減少加工機械原有之靜、動態剛性

3、不會被工件之加工參數所受限

4、價格低廉,更換容易,不影響工作進出

5、對切削液、切削、熱效應、電磁效應、機械動作等都不具影響

6、與刀具、工件的功能各自獨立,不受相互影響

信號傳輸過程不易衰減

.切削監控技術分類

監測所使用的感測器可分為兩大類:直接監測與間接監測,如下表所示。

刀具自動監測之方法一覽表 [1]

量測方式

程    序

量    測

感   測   器

光    學

切削端之形

狀與位置

TV攝影機、

光學換能器

磨耗部份具

有放射性

磨耗尺寸與集中性、放射性

分光光度計、

火花計

直接方式

刀具與工

件之電阻

電阻之變化

瓦  特  計

工件尺

寸大小

工件尺寸

測微計:光學式、氣動式、超音波式、電磁式之換能器

刀具與工

件之距離

工件與刀具或刀架之距離

測微計;

氣動式塊規

位移換能器

切  削  力

切削力之變化

動力計、應變規

聲射(AE)

應力波能

AE換能器

聲    音

聲    波

麥  克  風

震    動

刀具或刀

把之震動

加  速  規

間接方式

溫    度

刀具上切削

時溫度變化

熱電偶、高溫計

功率輸入

主軸或進給馬達的功率或電流之消耗

安培計、動力計

加工面

之粗度

工件表面粗

度之變化

表面粗度儀

(劃針式)

光學換能器

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