CNC刀具磨損監測
Smart Factory · CNC Tool Monitoring
AE 聲發射感測 即時刀具保護 智慧異常判斷

CNC 刀具磨損
智慧監測方案

以 AS100 聲發射感測器（AE Sensor）捕捉 100kHz 超高頻切削信號，搭配 QGW820 閘道器即時分析波形，在刀具尚未崩刃前準確預警，取代仰賴人耳判斷的傳統方式。

查看系統架構 感測對比分析
— 問題現況 —

傳統刀具判斷的致命盲區

CNC 加工廠每年因刀具過度磨損導致工件報廢，損失難以估計。人工判斷依賴個人經驗，無法量化、不可複製。

83%
師傅靠聽聲音判斷刀況
主觀差異導致誤判率高
45%
換刀過早造成刀具浪費
或換刀過晚導致工件報廢
2–8×
崩刃造成的損失為刀具成本
的 2 至 8 倍（含工件+停機）
↑
熟練操作員退休斷層
經驗無法有效傳承數位化
— 方法對比 —

師傅的耳朵 vs. AE 聲發射感測器

量化比較兩種刀具監測方式的核心差異，理解為什麼聲發射技術是 CNC 產業的最佳解。

師傅耳朵判斷
傳統人工監測方式
評估維度表現
可偵測頻段20 Hz – 20 kHz 人耳極限
反應時間秒至分鐘 感知延遲
量化能力無法數值化 純主觀
重複性因人而異 不可複製
夜班/無人值守不可行 需人在場
高速切削（8000+ RPM）難以辨識 噪音掩蓋
資料記錄無記錄 無法追溯
崩刃前預警幾乎不可能 被動反應
可感知頻率範圍
20Hz20kHz80kHz350kHz
僅覆蓋低頻段，AE信號主要在20kHz以上
VS
AS100 AE 聲發射感測器
助成國際工業聲發射解決方案
評估維度表現
可偵測頻段20 Hz – 80 kHz 全頻覆蓋
反應時間< 1 ms 即時捕捉
量化能力RMS / AE Count / FFT 完整數值化
重複性100% 一致 標準化
夜班/無人值守全天候自動監測 24/7
高速切削（8000+ RPM）準確識別 AE 事件 SNR高
資料記錄雲端 + 本地 完整存儲 可追溯
崩刃前預警磨損累積預測，提前警示 主動防護
可感知頻率範圍
20Hz20kHz80kHz350kHz
完整覆蓋刀具磨損 AE 信號的核心頻段
— 即時信號分析 —

AE 信號如何揭示刀具磨損狀態

點選不同磨損階段，觀察 AE 信號特徵的變化——從嶄新到崩刃前夕，每個階段都有其獨特的頻譜與振鈴特徵。

AE 時域波形（時間域）
0ms5ms10ms15ms20ms
RMS
0.12V
Peak
0.35V
AE Count
128
FFT 頻譜分析（頻率域）
020k40k60k80k Hz
主頻峰
18kHz
頻段能量
低
帶寬
窄
AE 振鈴計數趨勢（刀具壽命）
加工開始中段換刀前
刀具磨損
15%
RML 精煉平均水準（磨損相關性）
RML（Refined Mean Level）隨側面磨損 VB 線性增加，達飽和後波動增大，為崩刃前兆。
系統判斷
刀具狀態正常，預計剩餘壽命 >70%
— 磨損演進視覺化 —

從新刀到崩刃：
AE 信號全程追蹤

根據 Iwata 和 Moriwaki 的研究結論：AE 信號功率譜在 350kHz 以下隨著刀具磨損增加而增加，總 AE 計數與刀具磨損密切相關。AS100 精確捕捉這一物理現象，實現磨損量化。

初始磨損期（VB < 0.1mm）
AE RMS 低且穩定，振鈴計數少，刀具銳利，加工品質最佳
穩定磨損期（VB 0.1–0.3mm）
AE 計數線性增加，RML 穩步上升，系統開始計算剩餘壽命
急速磨損期（VB > 0.3mm）⚠️ 換刀警示
RML 在恒定水準上波動加劇，AE 事件密集，崩刃風險急升
CNC TOOL MONITOR
NEW TOOL
AE VB
側面磨損 VB
0.05
mm
AE RMS
0.12
V
剩餘壽命
85%
新
磨損
危險
0mm0.1mm0.3mm>0.4mm
— 系統架構 —

AS100 + QGW820 完整感測鏈路

從 CNC 主軸聲發射採集到雲端監控儀表板，完整的數據鏈路確保每一次切削都有完整記錄。

CNC 主軸
高速切削
刀具-工件接觸點
AE 源
AS100
AS100
AE 聲發射感測器
USB 2.0 · 80kHz
感測器
QGW820
QGW820
智慧閘道器
邊緣運算 · FFT分析
閘道器
雲端平台
QuanCore 儀表板
歷史數據 · AI分析
Cloud
CNC 刀具 → AS100 量測 → QGW820 分析 → Wi-Fi / Ethernet → 雲端監控
— 核心產品 —

方案使用設備

AS100
AS100
AE Acoustic Sensor
20Hz ~ 80kHz 頻率響應
USB 2.0 高速資料傳輸
IP67 防塵防水（切削液環境）
磁吸安裝，主軸側壁固定
AE 事件計數 · RMS · Peak
查看規格
QGW820
QGW820
Smart IoT Gateway
USB Host 接收 AS100 數據
邊緣 FFT 頻譜分析
MQTT / Modbus 協議支援
Wi-Fi + Ethernet 雙網路
磨損閾值本地判斷與警示
查看規格
QuanCore
QuanCore
Cloud Analytics Platform
多台 CNC 集中監控儀表板
AE 趨勢圖表與歷史回放
刀具壽命 AI 預測模型
LINE / Email 換刀警示通知
報表匯出 / MES 系統整合
查看詳情
30–40%
刀具成本節省
最佳換刀時機，杜絕過早換刀
95%
崩刃工件報廢事故減少
提前預警取代事後補救
24/7
全天候自動監測
夜班無人值守安全生產
<6個月
預估系統投資回收期
含刀具節省 + 報廢減少
— 立即部署 —

讓每把刀具
都被科學守護

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