伺服转塔冲床的发展历程及优势

  伺服转塔冲床是一种适应时代发展的复合型钣金加工机器,在钣金行业占据着不可替代的重要地位。目前,虽然激光切割机高速发展,以至于占据了一定的市场份额,但是由于其自身的局限性,并没有取代伺服转塔冲床的地位,伺服转塔冲床在钣金加工中仍然具有诸多优势。

  冲床有着悠久的发展历史,发展到今天,一般有三种类型:机械冲床、液压冲床、伺服冲床。机械冲床经过长期的市场验证,曲轴结构是主力军。液压冲床利用高压液压油作用在活塞上,推动活塞往复运动,形成冲压动作,冲压力利用液压油的压力实现调节。伺服冲床在机械冲床的基础上,各种机械传动结构都存在过,如曲轴结构、连杆结构等,或者不是单纯的一种结构,而是多种结构同时存在的复合结构。

  曲轴结构冲床,中间曲轴部分结构简单,易于加工,这是优点,但是缺点也很明显,就是有一个公称力行程,在公称力行程范围内才能达到设计冲压力,在公称力行程范围外,曲轴无法发力,就无法满足使用条件,导致冲不透铁板,会产生憋车现象,憋车之后,很难处理。憋车会对机械稳定性产生不可逆转的破坏。

  连杆机构应用在冲床上,改变了人们对冲床的传统认识,革新了人们的观念。连杆机构设计比较灵活,配件布局可以更合理。最简单的一个方面,它可以设定力臂的长短,从而改变冲压力的大小,发挥杠杆的优势,“给我一个支点,我可以撬动地球”就是这个道理。对于同系列内不同吨位的冲床来说,设计方面的数据调整也是比较方便的,这个优点是曲轴结构无法比拟的。

  液压系统应用在冲床上,在它出现之初是对冲床具有革命性改变的,液压冲头在全行程范围内压力恒定,不会出现曲轴结构冲床的公称力行程问题,这样可以冲压一些厚板、大孔以及对厚板进行拉深,因为冲压这些厚板需要很大的冲压力。液压冲床的这个优点,也是其他类型冲床无法比拟的。有人还停留在早期对液压的固有概念上,认为液压冲床慢,那是大型液压专机的特点,现在30t左右的液压冲床采用伺服比例阀等高质量的液压阀件,配备高质量的控制器,冲压频次可以达到1000次/分钟以上,可以大大满足钣金生产需要,但是液压系统的最大弊病就是油污污染让人不能接受。

  随着制造业的深入发展,钣金行业需要进行精细分工,比如厚板和薄板分开、铁板和有色金属板分开、平孔和拉深孔分开等。分开之后,分别使用不同的机器设备来加工,质量和效率大大提高。在这种形势下,伺服转塔冲床应运而生。

  在动能产生的源头上,机械冲床使用普通电机带动大飞轮一直不停地转动,通过离合器带动曲轴转动,形成往复运动,从而实现冲压,冲压力来自于高速转动的高质量飞轮产生的惯性力。离合器主要有液压离合器和气动离合器。曲轴式伺服冲床,原理上取消了机械冲床的普通电机和飞轮、离合器,将大扭矩伺服电机安装在机身上,直接带动曲轴转动,形成往复运动,实现冲压。伺服电机其实不是一个方向连续转动,而是在下死点附近左右位置间歇换向高速摆动,不必返回到上死点浪费时间,直接从比较低的位置开始冲压,从而实现高频次冲压,冲压力由伺服电机的扭矩决定。有时为了降低成本和减小安装尺寸,会使用小扭矩伺服电机,这时为了达到要求的冲压力,需要再配置一个减速机以增加扭矩,这样,冲压速度就会有所降低。

  铜套作为一种滑动轴承在冲床上大量应用,每个旋转关节基本都用到铜套。铜套能起到很好的支撑作用,因为它是面接触,受力方式为面受力,优点是受力面大,承载力大,正常使用情况下不易损坏,寿命长。缺点当然也有,就是有一定的摩擦,会损耗很小一部分动力。为了适应高速冲床的发展,在一些冲床旋转关节部位,使用轴承代替铜套,优点是减小了摩擦力,降低了动力损耗。但是缺点也很明显,轴承受到冲击力时,是点或线受力,即钢珠或滚柱直接冲击轴承内外环,容易造成损坏,所以,不可能承受大冲压力。但是为了高速,就肯定有一定的取舍。对于伺服转塔冲床来说,就是专为薄板设计的冲床,多数在30t以下,轴承的使用基本不会对冲床产生不利影响。

  青岛盛通机械科技有限公司生产的伺服转塔冲床利用最新的RISC-CPU和全数码的控制器,可以获得高速采样(小于1ms)和±0.01mm重复性的高制动精度,如图1所示。可利用内置于负荷单元前置放大器中的工具ID系统,实现高质量和高精度的压力操作。通过伺服电机直接控制压力机的速度,提高生产效率。设置储存在永久性闪存上的多达32个参数,可以实现编程控制多个部件。它是高新技术(信息技术、自动控制、现代电工、新材料)与传统的机械技术结合的产物。

  伺服压力机利用伺服电机的动力,具有变速与执行等多种功能,以及转速有良好可控性的特点,直接驱动冲压机构,采用自适应扭矩控制技术、计算机控制技术、数字技术以及反馈控制技术,控制伺服电机的运转,可以准确地控制冲压头相对于电机转角的位置,用冲压机构实现多种冲压工艺。通过编制不同的程序,实现工艺所需的各种冲压运动曲线,获得不同的工件变形速度,保证了工件质量,提高了模具的使用寿命,是一种环保节能型压力机,实现了压力机的数字控制,使压力机真正跨入了数字化时代。

  能有效提高生产效率,其行程长度可以设定为钣金加工要求的最小值,可实现与加工内容相适应的成形速度。

  产品加工精度高,能始终保持下死点的精度,避免产品出现毛边,防止产生不良产品。

  设备噪声低,模具使用寿命长。机器设备设有降低噪声装置,冲压柔和,大大减小了噪声污染;同时控制模具与板材的冲压距离,尽量减小模具的工作行程,从而延长了模具的使用寿命,大幅度降低了使用成本。

  冲头运动可控,使用者可利用此特点编制出适合于钣金加工要求的压力头运动方式,有效提高零件加工精度和产品质量稳定性,提高模具使用寿命及生产率,而且还可以实现静音冲裁,甚至可以扩大加工范围,适于冲裁、拉深、压印和弯曲等工艺,以及不同材料的特性曲线。如可将冲压头运行停止保压,实现滚筋、滚台制作工艺,同时大大提高钣金制件的成形质量。