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年产能超百万台的变速器工厂,如何有效实现机床主轴预测性维护?

2020-05-19     

  汽车及零部件行业应该如何提高生产效率?维护厂房中几百台机床的稳定运行是不二法则,而实时监测又比事后维修有效率得多。今天小编给大家介绍这样一个代表性案例。


  情境:蜂巢传动科技河北有限公司在河北保定徐水拥有一个“超级工厂”——年产能超过100万台的变速器生产厂。


  任务:此工厂亟需通过数字化提高生产效率,建设智能工厂。


  行动:ifm(易福门)为徐水变速器工厂大约200台机床部署设备状态监控系统。


  结果:徐水工厂的维护工程师们可以随时随地获得机床状态信息,及时作出维修和保养计划,提高设备寿命,同时确保产品的及时快速交付提供可靠保障。


  为了更好地帮助汽车制造业的同仁们深入了解如何对机床设备进行预测性维护,持续监控设备健康状态,ifm将带来主题为“预测性维护在汽车行业的应用”的讲堂。接下来,我们先一睹为快,看看讲堂亮点。


  讲堂概述


  讲堂主题:预测性维护在汽车行业的应用

  直播预告:5月20日14:00~14:40

  参与方式:点击进入直播间

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  讲师介绍:史建亮,易福门电子(上海)有限公司汽车专员,深耕汽车领域,为众多汽车用户提供优质解决方案,拥有丰富的行业经验,始终助力于客户数字化未来。


  内容概述:

  1.各种维护策略及其特点概述

  2.ifm基于设备状态监控系统及预测性维护详解

  3.预测性维护在汽车行业的典型应用及案例分析


  经典案例

  ifm易福门设备状态监控系统在汽车变速器加工机床中的应用


  1/徐水工厂想解决什么问题?

  ——保障200台机床安稳运行

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  作为长城汽车旗下全资子公司,蜂巢传动科技河北有限公司在河北保定徐水拥有一个“超级工厂”——年产能超过100万台的变速器生产厂。面对如此巨大的产量,确保现场机床设备的稳定运行,并且有针对性地安排现场设备的维修维护,是徐水变速器工厂维修工程师团队所期待的。为了保障工厂的200多台机床始终能够安稳、健康地运行,徐水工厂决定全面采用ifm提供的机床设备状态监控系统


  2/ifm为什么能帮徐水工厂提高效率?

  ——机床状态数据的实时采集与监控


  基于汽车行业几十年的应用经验,ifm为长城汽车徐水变速器工厂提供了一整套机床设备状态监控方案,包括传感器、数据采集、数据交互支持、软件平台和预警系统。该监控方案主要针对客户现场的KAPP磨齿机床,通过在机床主轴加工端安装振动传感器探头,再通过边缘计算数据采集模块实现智能分析和数据筛选。

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  ifm边缘计算数据采集模块具有三个网络接口:两个接口支持Profinet、EthermetIP、ModbusTCP等工业现场总线,另外一个接口是普通TCP/IP接口。通过现场和PLC的协议互通,振动数据采集模块不仅仅采集振动数据,而且可以直接将现场关键的生产工艺参数和振动数据进行匹配分析。下图是分析软件结合现场主轴电流以及刀具位置信息进行数据分析的历史趋势展示:

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  3/振动传感器如何发现轴承滚动体早期磨损?


  在机床生产加工过程中,主轴突发撞击和主轴轴承故障往往是徐水工厂最为头疼的问题。以下我们将通过实例详细说明ifm振动传感器如何预测现场的设备故障。


  众所周知,工厂设备在生产过程的前期运行较平稳,而到了后期设备振动值会呈现上升趋势。通过显微镜拍摄轴承滚动体对比发现,其根本原因在于滚动体的磨损。对此,ifm振动传感器在第一时间给出报警提示,避免了后续零件加工的误差增大,减少了不良品。那么振动传感器是如何发现轴承滚动体早期磨损的呢?


  (1)首先明确客户现场主轴轴承品牌属于FAG,型号71916。通过ifm振动分析软件轴承数据库添加对应轴承并确定特征频率,其中滚动体特征频率因子为10.812。(见图1)

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图 1

  (2)确认现场机床当时的加工速度大约是4,900rpm,即振动分析基频为81.67Hz。经过振动分析的经验公式(故障频率=基频*频率因子)得出,在4,900RPM转速下的滚动体故障频率点大约在883Hz。


  (3)通过分析H-FFT频谱(见图2),可以很清晰地看到低频有谐波产生,并且在轴承对应的损坏频率处可以看到峰值,属于轴承故障的早期阶段。

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图 2

  (4)通过对频谱的放大查找,可以看到对应886.154Hz处有明显的峰值,和之前确定的滚动体特征频率频率883Hz非常接近(见图3)。

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图 3

  在振动数据采集和通讯的基础上,ifm机床状态监测系统进一步帮助蜂巢传动徐水工厂实现了机床状态的实时数据显示与可视化分析。


  依托ifm边缘计算网关所内嵌的LRagent接口技术,现场机床的监控数据通过网络直接传输到工厂服务器,在服务器端安装有ifm LR Smartobserver软件,支持工厂办公室任何一台联网设备直接访问/读取现场设备监控数据,并实时查看运行趋势。此外,利用该软件的多功能历史数据记录功能,用户还可以将不同参数(曲线颜色不同)在同一坐标系下进行分析(见图4、图5)。

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图 4

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图 5


  产品亮点


  ifm机床设备状态监控系统不仅是针对机床主轴,还可以对机床不同部件实现多功能全方位的状态监测,譬如对滚珠丝杆主轴进行状态监控、过程及负载控制;对车床设备进行过程监控、颤振监测和平衡监控;对研磨设备进行切割刀/工件监测、刀具磨损检测和平衡监控等等。

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  通过ifm机床设备状态监控系统,长城汽车徐水变速器工厂现在不但可以在设备异常振动时发现并快速停机、检测主轴故障原因,而且可以提前监测主轴故障,预先实施维修和保养或进行加工过程的优化,从而大大增加了主轴使用寿命,实现了机床设备的预测性维护。


  在经典案例中,我们介绍了ifm对如何检测磨齿机床主轴状态,通过采集模块进行智能分析和数据筛选,从而实现预测现场设备状态故障进行了详解,若您希望对此有进一步的深入了解,请于5月20日下午2点准时收看针对预测性维护在汽车行业案例的分享。

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关键词:ifm易福门,百万台,变速器,机床主轴 | 作者 : 长城汽车股份有限公司蜂巢易创徐水分公司,易福门电子(上海)有限公司

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