實現鋁制殼體加工提效與不銹鋼零件刀具壽命提升的策略
項目背景
鋁制殼體加工挑戰
在鋁制殼體的加工過程中，為了最小化彈性變形，必須精心調整切削參數。選擇合適的刀具至關重要，刀具需要有優秀的切削性能和有效的排屑能力，以適應鋁合金的高切削性，確保加工過程的精確度和產品的質量。
不銹鋼零件加工挑戰
對于不銹鋼零件，加工過程中的主要挑戰是提高刀具的耐用性。由于不銹鋼的高硬度，刀具磨損問題尤為突出。因此，刀具的選擇和維護成為提升加工效率和降低成本的關鍵。
智能化在加工中的作用
機床的自動化和智能化對于提高加工效率和精度起著至關重要的作用。通過智能監控系統，可以實時監測刀具的狀態，及時發現并預警可能的斷裂風險，從而減少因生產中斷造成的成本損失。
加工設備
鉆攻中心
刀具
銑刀、鉆頭
業務場景一：加工鋁制殼體
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客戶痛點
1、刀柄跳動問題
鋁屑卡入刀柄和主軸間可能導致刀長或跳動值發生信號變化，從而影響加工精度。
2、精度影響
跳動會干擾刀具的穩定性，導致加工尺寸不準確，影響產品的尺寸精度。
3、外觀質量受損
不均勻的跳動可能導致工件表面出現劃痕或不平整，損害產品的外觀質量。
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解決方案
通過應用UJ-RCS刀柄卡屑異常監控系統，實時監控卡屑異常，避免刀柄跳動和信號變化，確保刀具穩定性，維持加工精度。
UJ-RCS刀柄卡屑異常監控系統原理：
在鋁合金加工中，鋁屑可能會粘附在刀柄上，在換刀時主軸通常會有吹氣，但是偶爾仍會有鋁屑卡入刀柄和主軸之間的問題，造成刀長或跳動值發生變化，帶來風險。
卡屑檢測的目的是在刀具換刀啟動主軸后、切入工件之前，對刀具的狀態進行檢測，如果判定卡屑就立刻報警并停止機床，避免有卡屑問題的刀具加工造成廢品。
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現場執行效果
卡屑監控實測
測試結論
1、通過對某夾位1把刀具夾屑功能測試，UJ-RCS均能有效監控卡屑并報警停機；
2、UJ-RCS相較機內對刀儀檢測方式靈敏度更高。當墊屑厚度為0.01mm時，機床不能通過機內對刀儀測量刀長方式檢測到卡屑，UJ-RCS系統能通過監控主軸相關物理量變化檢測到卡屑并報警。
業務場景二：加工不銹鋼零件
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客戶痛點
1、刀具問題
不銹鋼零件加工中刀具易斷裂和磨損，這些頻繁的異常情況縮短了刀具的使用壽命。
2、生產效率影響
由于生產中刀具的磨損和切削量會實時發生變化，系統不會自動調整進給倍率，進而導致效率降低。
3、成本上升
刀具的頻繁更換不僅增加了材料成本，還因為生產中斷而增加了時間成本，導致整體生產成本上升。
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解決方案
通過應用UJ-PMS智能加工過程監控系統，實時監控刀具異常：
UJ-PMS智能加工過程監控系統原理：
對每把刀具的加工功率曲線進行學習、生成邊界、以及實時監控，在發生加工異常（如斷刀、崩刃、過度磨損等常見刀具故障，工件刀具缺失、空加工、重復加工、裝夾錯誤等常見加工問題）超出邊界時，系統立即通過提醒、報警和停機等方式自動干預加工過程，從而防止后續刀具損壞、批量廢品/返工、機床損壞等進一步經濟損失，降低生產風險和成本，提高生產穩定性和加工品質。
通過應用UJ-IPS智適應控制，實時調整機床運行效率，保護刀具，減少加工風險及加工時間；
UJ-IPS智適應控制介紹：
根據即時的加工狀況實時調整機床運行效率，遇大余量、硬點時降低速度，保護刀具，減少加工風險；在遇到小余量、空加工時自動提高進給倍率，減少加工時間提升加工效率。
基于多源信息融合的刀具監控和壽命預測算法框架
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現場執行效果
1、實測空加工模擬斷刀功能驗證
驗證結果：正常加工與斷刀加工負載差異明顯
2、刀具磨損功能驗證
（1）舊刀測試磨損監控報警
（2）新刀測試磨損監控報警
（3）刀具壽命提升驗證結果
結論：刀具壽命顯著提升，平均增長30%，最高可達200%。
3、項目IPS測試數據統計
1、測試優化方法
測試方法:相同刀具相同加工參數，開啟和關閉提效對比加工時間。
2、智適應效率提升
效益價值
1、卡屑/斷刀檢測100%檢測
實現100%的刀具卡屑和斷刀實時檢測，確保加工過程的安全性和可靠性。
2、效率顯著提升11.89%
通過智能化監控系統，某產品某工序的加工效率提升了11.89%，顯著減少了生產時間。
3、刀壽平均提升30%
平均刀具壽命提高了30%，特定情況下單刀壽命提升高達200%，減少了刀具更換頻率和成本。
4、成本效益
通過減少刀具更換和加工中斷，有效降低了生產成本，提高了整體經濟效益。
5、加工質量保障
智能化監控系統確保了加工過程中的質量控制，減少了廢品和返工，提升了產品合格率。
7、操作簡便性
智能化系統簡化了操作流程，降低了對操作人員技能的依賴，提高了生產效率。
8、長期投資回報
智能化系統的引入雖然需要初期投資，但長期來看，通過提升效率和降低成本，能夠帶來顯著的投資回報。
實現鋁制殼體加工提效與不銹鋼零件刀具壽命提升的策略
09-06-2024
