吳明杰，唐 恒

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

淺談Artis刀具監(jiān)控在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

吳明杰，唐 恒

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

主要講述了Artis刀具監(jiān)控的原理、Artis刀具監(jiān)控的設(shè)置以及Artis刀具監(jiān)控在曲軸線實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。通過實(shí)際案例，詳細(xì)闡述了Artis刀具監(jiān)控對設(shè)備運(yùn)行、產(chǎn)品質(zhì)量控制和刀具壽命監(jiān)控的重要性，希望該監(jiān)控手段能在實(shí)際生產(chǎn)中得到更好，更廣泛地應(yīng)用。

Artis；刀具監(jiān)控；刀具壽命監(jiān)控

Artis刀具監(jiān)控技術(shù)是當(dāng)代切削加工最穩(wěn)定、最可靠的刀具監(jiān)控技術(shù)，通過合理地設(shè)置刀具監(jiān)控參數(shù)，可以使刀具壽命達(dá)到最大化。一方面避免了刀具磨損量低于磨頓標(biāo)準(zhǔn)，刀具實(shí)際壽命沒有得到充分利用而帶來的浪費(fèi)，增加制造成本；另一方面也避免了刀具磨損量高于磨頓標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致工件表面加工質(zhì)量和尺寸精度受到影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞機(jī)床[1]。

Artis刀具監(jiān)控技術(shù)的目的就是在刀具的有效使用壽命內(nèi)保護(hù)加工刀具，降低加工制造成本，控制工件表面加工質(zhì)量，以實(shí)現(xiàn)制造利潤最大化。

1 Artis刀具監(jiān)控原理

如圖1所示，Artis刀具監(jiān)控的基本原理為：CTM卡與設(shè)備NC系統(tǒng)通過profibus總線進(jìn)行連接，CTM卡接收各類傳感器檢測信號，將信號傳送到PCI控制單元，PCI控制單元對接收到的信號以曲線圖樣顯示在監(jiān)控界面中，并與監(jiān)控設(shè)置參數(shù)進(jìn)行對比，向NC系統(tǒng)發(fā)送相應(yīng)指令，以控制機(jī)床的加工動作[2]。

圖1 Artis刀具監(jiān)控原理圖示

Artis刀具監(jiān)控信號輸入主要通過：刀具表面張力、設(shè)備加工功率、聲波、震動加速度、扭矩及切削力、流量等類型進(jìn)行監(jiān)控[3]，通過加工工況的不同，合理選擇監(jiān)控類型，以達(dá)到預(yù)期的刀具監(jiān)控目的。

2 Artis刀具監(jiān)控的設(shè)置

Artis刀具監(jiān)控主要設(shè)置參數(shù)及其作用如下：

Delay time Ts：延時(shí)監(jiān)控起點(diǎn)，主要用于濾掉監(jiān)控開始時(shí)候的雜波，相當(dāng)于將監(jiān)控的起點(diǎn)延時(shí)，可以直接輸入數(shù)字修改。作用是避免在加工開始階段發(fā)生誤報(bào)警。Artis監(jiān)控曲線分析如圖2所示。

圖2 Artis監(jiān)控曲線分析（來自Artis刀具監(jiān)控系統(tǒng)）

Base line：監(jiān)控基準(zhǔn)線，例如此工步設(shè)置為50 ms，系統(tǒng)算出這50 ms中的空載扭矩平均值，然后在TS后的整個監(jiān)控中，減去對應(yīng)時(shí)間的空載扭矩。作用是去掉空載扭矩，方便觀察曲線和進(jìn)行面積計(jì)算。只要使用base line功能，畫面上就會有一處豎條顯示，如圖3所示，此功能可以使具有斷刀下限功能的監(jiān)控得到保證，避免斷刀下限誤報(bào)警的發(fā)生。

圖3 機(jī)床報(bào)“A056.2（RHP-SEOC）主軸1ARTIS刀具損壞”報(bào)警

Start delay：啟動延遲，用于抑制歸零后的不理想信號，相當(dāng)于使用完Base line后的再次延時(shí)。若與Ts和Base line功能均開啟使用，它只能用于Ts和Base line功能后面。

Trigger：該參數(shù)的設(shè)定值為縱軸的百分比值，當(dāng)觸發(fā)后“觸發(fā)”線以下的曲線不參與面積運(yùn)算，主要是用于刀具的丟失報(bào)警。

Start pause：開始暫停，是在正常監(jiān)控期間突遇到尖峰，可以將尖峰階段暫停監(jiān)控。

Duration：監(jiān)控時(shí)長，此參數(shù)用于調(diào)整監(jiān)控時(shí)間的長短。

3 Artis刀具監(jiān)控在曲軸線實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用

目前上汽通用五菱汽車股份有限公司寶駿基地曲軸線所有設(shè)備Artis刀具監(jiān)控采用的是震動加速度進(jìn)行檢測，通過將震動加速度傳感器安裝在刀具驅(qū)動的主軸上，即時(shí)將刀具破損的信號傳遞至控制中心，控制機(jī)床運(yùn)動。

案例1：曲軸線OP40A油孔鉆是曲軸油孔加工工位，該工位加工直油孔和斜油孔時(shí)刀具極易斷刀，導(dǎo)致油孔未鉆通，發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí)軸頸潤滑不足、軸瓦燒毀的嚴(yán)重后果。所以，針對該工位，設(shè)備增加了直油孔、斜油孔刀具Artis斷刀檢測功能，當(dāng)?shù)毒吣p到一定程度，或者刀具漏裝、刀具斷刀等，設(shè)備將通過刀具主軸的震動加速度檢測出存在的問題，機(jī)床產(chǎn)生報(bào)警和停機(jī)。

2017年3月1日，曲軸線OP40A油孔鉆機(jī)床發(fā)生“A056.2（RHP-SEOC）主軸1ARTIS刀具損壞”報(bào)警（如圖3、圖4所示）。查看ARTIS報(bào)警界面發(fā)現(xiàn)主軸1上2號刀加工到BN7工步的時(shí)候斷刀，刀具實(shí)際加工扭矩大于監(jiān)控上限，設(shè)備報(bào)警。

圖4 機(jī)床報(bào)警時(shí)Artis監(jiān)控報(bào)警曲線

停機(jī)檢查刀具發(fā)現(xiàn)確實(shí)主軸1上2號刀具已斷，然后將未加工完成的兩件工件抽檢下來進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)對應(yīng)斷刀件的所加工孔里有斷刀碎片存在（圖5所示）。

圖5 斷刀件有斷刀刀頭

通過合理設(shè)置刀具監(jiān)控范圍，既避免了頻繁的設(shè)備誤報(bào)警，又可以在第一時(shí)間探測出刀具缺陷，避免批量質(zhì)量事故問題發(fā)生。

案例2：曲軸線車車?yán)瓩C(jī)床是曲軸粗加工設(shè)備，加工余量大，部分特征還存在斷續(xù)加工，刀具承受瞬間沖擊力較大，刀具極易崩刀。如果沒有對刀具崩刀進(jìn)行準(zhǔn)確、及時(shí)的探測，將導(dǎo)致批量質(zhì)量事故發(fā)生，更嚴(yán)重的還會撞毀機(jī)床，后果不堪設(shè)想。

所以，需要在機(jī)床上增加Artis刀具監(jiān)控功能，特別是粗車主軸頸、車發(fā)信盤端面以及油封、HUB直徑刀具，由于切削余量大，刀具容易崩裂。但是過于嚴(yán)格的監(jiān)控參數(shù)將會導(dǎo)致設(shè)備頻繁誤報(bào)警，影響設(shè)備正常運(yùn)行，對于刀具監(jiān)控參數(shù)的設(shè)置，需要根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷優(yōu)化，需找符合實(shí)際的監(jiān)控值。

2013年12月20日，曲軸線OP20B車車?yán)瓩C(jī)床發(fā)生“刀具破損監(jiān)控通道2刀具破損（+H-A124032）L2”報(bào)警，查看ARTIS報(bào)警界面發(fā)現(xiàn)刀具在加工到BN5工步的時(shí)候斷刀報(bào)警，break=166%大于Upper limi（t150%）（如圖6所示），停機(jī)檢查刀具發(fā)現(xiàn)刀盤上28號刀位用于車發(fā)信盤直徑的CR31刀崩刀（如圖7所示）。

圖6 報(bào)警值break=166%大于上限Upper lim it（150%）

圖7 發(fā)信盤直徑的CR31刀崩刀

通過上述例子可以看出，Artis刀具監(jiān)控在曲軸線生產(chǎn)中起到了舉足輕重的作用，通過合理地設(shè)置刀具監(jiān)控參數(shù)，能夠第一時(shí)間將刀具崩刀等信息反饋出來，避免批量質(zhì)量問題發(fā)生，并對機(jī)床起到了及時(shí)的保護(hù)，降低了生產(chǎn)制造成本。

4 結(jié)束語

Artis刀具監(jiān)控在實(shí)際生產(chǎn)中起到了保護(hù)刀具、保護(hù)機(jī)床，避免批量質(zhì)量問題發(fā)生的重要作用，合理地選擇刀具監(jiān)控方式，以及合理地設(shè)置刀具監(jiān)控參數(shù)，能夠更有效地對刀具缺陷進(jìn)行探測，保證工件加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)制造成本。

[1]張寶金，宋書善，陳明.基于刀具狀態(tài)的切削力模型研究[J].工具技術(shù)，2010，44（2）：27-30.

[2]朱紹維，李衛(wèi)東，湯立民，等.ARTIS刀具監(jiān)控系統(tǒng)在航空結(jié)構(gòu)件銑削加工中的應(yīng)用[J].中國機(jī)械工程，2016，27（15）：2040-2043.

[3]鄧文科，彭林波，何蔚.數(shù)控加工中心的刀具監(jiān)控技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（17）：109-109.

Introduction to Artis ToolMonitoring App lication in PracticalProduction

WU Ming-jie，TANG Heng
（SAIC-GM-Wuling Auto Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi545007，China）

This article mainly tells the story of artis cutting toolmonitoring principle，artismonitoring tool setting and artis toolmonitoring application in the crankshaft production line.Through actual case studies，in detail elaborated the artis toolmonitoring of equipment operation，product quality control and the importance ofmonitoring the tool life，hope themonitoringmethod can get better and more widely in actual production application.

artis；toolmonitoring；artis toolmonitoring

TG659

B

1672-545X（2017）04-0106-03

2017-01-17

吳明杰（1987-），男，廣西桂平人，學(xué)士，助理工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化方向。