文/Markus Schaltegger·Feintool Technologie AG

伺服機(jī)械傳動(dòng)優(yōu)化精沖工藝的動(dòng)態(tài)性能

文/Markus Schaltegger·Feintool Technologie AG

隨著新技術(shù)的發(fā)展及在沖壓領(lǐng)域的應(yīng)用，精沖加工工藝也在持續(xù)的改善和優(yōu)化。伺服控制技術(shù)在精沖壓力機(jī)設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用。新型伺服機(jī)械式精沖機(jī)由與偏載輪直接相聯(lián)的伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，無離合器或飛輪。由于此新型結(jié)構(gòu)和馬達(dá)速度完全可控，針對(duì)不同零件的沖壓工藝要求，設(shè)備可精確控制加工工藝過程中不同時(shí)刻的動(dòng)作和壓力，精密調(diào)整滑塊行程曲線。與傳統(tǒng)的機(jī)械式精沖機(jī)和液壓精沖機(jī)相比，生產(chǎn)效率更高、零件質(zhì)量更好、模具使用壽命更長(zhǎng)。

提高零件質(zhì)量的同時(shí)降低成本

Feintool在新機(jī)型的研發(fā)方面一直在努力，在保證加工零件質(zhì)量最優(yōu)的前提下，降低單件工件的制造成本，并且提高單位時(shí)間內(nèi)的零件產(chǎn)量和延長(zhǎng)模具壽命。

最新推出的XFTspeed伺服機(jī)械式高速精沖機(jī)（圖1）與傳統(tǒng)精沖機(jī)相比，大大提高了零件質(zhì)量、生產(chǎn)效率及模具的使用壽命。通過與曲肘結(jié)構(gòu)直接聯(lián)接的伺服控制扭矩電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，設(shè)備可在高速運(yùn)行的狀態(tài)下為模具提供穩(wěn)定可靠的保護(hù)，這得益于伺服馬達(dá)出色的動(dòng)態(tài)性能?；瑝K行程改變了傳統(tǒng)機(jī)械式精沖機(jī)一成不變的工作方式，可在各階段按生產(chǎn)需要進(jìn)行編程控制。設(shè)備的伺服機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了速度無下限的設(shè)置，可編程降低成形加工所需的速度。因此，復(fù)雜的零件成形工序也可通過在操作屏編程設(shè)定各階段動(dòng)態(tài)狀態(tài)來輕松實(shí)現(xiàn)。

圖1XFTspeed伺服機(jī)械式高速精沖機(jī)

伺服機(jī)械式精沖機(jī)兼具液壓精沖機(jī)工藝控制靈活與機(jī)械式精沖機(jī)運(yùn)行高效的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)機(jī)械式精沖機(jī)與液壓精沖機(jī)的加工能力不同，雖然機(jī)械式精沖機(jī)加工速度很快，但由此造成的回程切換點(diǎn)和速度不可改變，使得零件成形加工受到極大的限制。而液壓精沖機(jī)在速度設(shè)置和工藝編程方面更具靈活性，但無法克服耗能大的缺點(diǎn)。相對(duì)比以上兩種精沖機(jī)，伺服機(jī)械式精沖機(jī)彌補(bǔ)了雙方的缺陷，既可進(jìn)行滑塊行程的自由編程，增加了加工的靈活性，又實(shí)現(xiàn)了降低能耗的需求。

雖然設(shè)備運(yùn)行的每個(gè)沖程均需很大的能量，但伺服機(jī)械式精沖機(jī)耗能遠(yuǎn)低于采用其他設(shè)計(jì)的機(jī)型，如表1和圖2、3所示。在精沖成形的各個(gè)工藝步驟，設(shè)備僅消耗該工步所需能量，這是因?yàn)閮蓚€(gè)高效工作的扭矩電機(jī)，采用獨(dú)創(chuàng)性設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，及電子蓄能裝置，大大降低了用戶工廠電網(wǎng)電流峰值造成的沖擊負(fù)載。另一個(gè)重要原因是，不再有傳統(tǒng)機(jī)械式精沖機(jī)的液壓離合制動(dòng)器和飛輪組合造成的機(jī)械能量損失。

縮短停機(jī)時(shí)間并提高設(shè)備利用率

扭矩電機(jī)是一種特制的伺服馬達(dá)，其高扭矩、低公稱速度的特性使得機(jī)床一級(jí)齒輪傳動(dòng)更小、動(dòng)態(tài)性能和效率大大提高。伺服機(jī)械式高速精沖機(jī)沖程速度可設(shè)定為每分鐘5～140次。沖程最大高度為70mm，工作臺(tái)鎖緊面積為600mm×600mm，模具安裝高度可達(dá)386mm，充足的模具室空間適用于復(fù)雜零件加工和多工位模具的裝配，還可兼容現(xiàn)有模具的安裝、使用。為確保模具在高速運(yùn)行設(shè)備上的工作壽命，設(shè)備機(jī)身的剛性和滑塊導(dǎo)向系統(tǒng)均進(jìn)行了增強(qiáng)型改進(jìn)。設(shè)備機(jī)身由兩部分鑄造結(jié)構(gòu)組成，以適應(yīng)設(shè)備工作狀態(tài)的最大應(yīng)力和增加抗變形能力，并具備優(yōu)異的減振性能。高速精沖生產(chǎn)的可靠性來自于靈敏的模具安全保護(hù)裝置，這得益于機(jī)床最新設(shè)計(jì)的探測(cè)工作臺(tái)和伺服機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的相互作用。設(shè)備靈敏的測(cè)量系統(tǒng)確保了機(jī)床瞬間停機(jī)的快速反應(yīng)時(shí)間，有效防止了對(duì)模具及半沖零件的損害。

■表1不同型號(hào)機(jī)型對(duì)比

圖2傳統(tǒng)精沖機(jī)與伺服精沖機(jī)能耗對(duì)比

除了通過操作面板配置電子驅(qū)動(dòng)參數(shù)來簡(jiǎn)便地編程調(diào)整滑塊行程外，設(shè)備還具有其他縮短停機(jī)時(shí)間的特性，如帶有液壓鎖緊機(jī)構(gòu)的模具快換系統(tǒng)、連體折疊換模支架。設(shè)備操作人員可在不停機(jī)的情況下，機(jī)外準(zhǔn)備下一產(chǎn)品的模具。因此，在折疊換模支架、滾珠導(dǎo)軌和側(cè)導(dǎo)向系統(tǒng)的輔助下，僅需幾分鐘即可完成換模工作。換模板液壓鎖緊，上下工作臺(tái)特制的鎖緊缸使得換模工作迅速、便捷。大大縮短了停機(jī)時(shí)間，提高了設(shè)備利用率。驅(qū)動(dòng)壓力板、齒圈壓力和附加液壓力的液壓系統(tǒng)采用高壓蓄能設(shè)計(jì)，以確保工件加工所需的壓力峰值，是設(shè)備高效的動(dòng)力緩沖系統(tǒng)。

圖3傳統(tǒng)精沖機(jī)與伺服精沖機(jī)效率對(duì)比

模擬優(yōu)化時(shí)間/位移狀態(tài)

操作面板采用懸吊式平面觸屏顯示器，操作人員可編程設(shè)置滑塊沖程各階段的速度、壓力、行程距離和送料的各個(gè)參數(shù)。同時(shí)也可以設(shè)置瞬時(shí)峰值緩沖值以保證滑塊、壓力板和齒圈壓力的完全同步動(dòng)作。設(shè)備為使用者提供了精密沖裁加工的高靈活性。編程輸入的數(shù)據(jù)由電腦系統(tǒng)計(jì)算、記錄并進(jìn)行圖形模擬，操作者可在工件加工前確認(rèn)輸入?yún)?shù)的正確性。將模具參數(shù)編程輸入后，操作者可在設(shè)備不運(yùn)行的情況下，模擬驗(yàn)證該零件的精沖成形工藝。設(shè)備除了顯示加工工藝外，控制系統(tǒng)還可存儲(chǔ)并顯示最近12天內(nèi)的故障信息和幫助信息。

伺服機(jī)械式精沖機(jī)配備了高性能的附屬裝置，如精密送料器、條料雙面潤滑系統(tǒng)和高動(dòng)態(tài)性能的廢料切斷器。送料系統(tǒng)上下夾料輥由變頻交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)可便捷地編程輸入送料步距。當(dāng)裝模和試模時(shí)，可使用手持式按鈕控制板以慢速或安全速度送料或退料。進(jìn)料控制器、出料控制器和廢料切斷器實(shí)行電子監(jiān)控。綜上所述，伺服機(jī)械系統(tǒng)可在控制面板實(shí)現(xiàn)滑塊沖程各階段狀態(tài)的編程輸入，從而優(yōu)化了加工工藝的時(shí)間與位移狀態(tài)。而且，滑塊速度可無限制地進(jìn)行調(diào)整設(shè)定，甚至可調(diào)至停頓狀態(tài)。

結(jié)束語

伺服機(jī)械式高速精沖機(jī)高效率、低耗能、強(qiáng)適應(yīng)力等特點(diǎn)在今后的精沖生產(chǎn)中會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。