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伺服轉(zhuǎn)塔沖床的發(fā)展歷程及優(yōu)勢

發(fā)布時間:2022-04-19

伺服轉(zhuǎn)塔沖床是一種適應(yīng)時代發(fā)展的復(fù)合型鈑金加工機器,在鈑金行業(yè)占據(jù)著不可替代的重要地位。目前,雖然激光切割機高速發(fā)展,以至于占據(jù)了一定的市場份額,但是由于其自身的局限性,并沒有取代伺服轉(zhuǎn)塔沖床的地位,伺服轉(zhuǎn)塔沖床在鈑金加工中仍然具有諸多優(yōu)勢。
伺服轉(zhuǎn)塔沖床的發(fā)展歷程
沖床有著悠久的發(fā)展歷史,發(fā)展到今天,一般有三種類型:機械沖床、液壓沖床、伺服沖床。機械沖床經(jīng)過長期的市場驗證,曲軸結(jié)構(gòu)是主力軍。液壓沖床利用高壓液壓油作用在活塞上,推動活塞往復(fù)運動,形成沖壓動作,沖壓力利用液壓油的壓力實現(xiàn)調(diào)節(jié)。伺服沖床在機械沖床的基礎(chǔ)上,各種機械傳動結(jié)構(gòu)都存在過,如曲軸結(jié)構(gòu)、連桿結(jié)構(gòu)等,或者不是單純的一種結(jié)構(gòu),而是多種結(jié)構(gòu)同時存在的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
曲軸結(jié)構(gòu)沖床,中間曲軸部分結(jié)構(gòu)簡單,易于加工,這是優(yōu)點,但是缺點也很明顯,就是有一個公稱力行程,在公稱力行程范圍內(nèi)才能達到設(shè)計沖壓力,在公稱力行程范圍外,曲軸無法發(fā)力,就無法滿足使用條件,導(dǎo)致沖不透鐵板,會產(chǎn)生憋車現(xiàn)象,憋車之后,很難處理。憋車會對機械穩(wěn)定性產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的破壞。
連桿機構(gòu)應(yīng)用在沖床上,改變了人們對沖床的傳統(tǒng)認(rèn)識,革新了人們的觀念。連桿機構(gòu)設(shè)計比較靈活,配件布局可以更合理。最簡單的一個方面,它可以設(shè)定力臂的長短,從而改變沖壓力的大小,發(fā)揮杠桿的優(yōu)勢,“給我一個支點,我可以撬動地球”就是這個道理。對于同系列內(nèi)不同噸位的沖床來說,設(shè)計方面的數(shù)據(jù)調(diào)整也是比較方便的,這個優(yōu)點是曲軸結(jié)構(gòu)無法比擬的。
液壓系統(tǒng)應(yīng)用在沖床上,在它出現(xiàn)之初是對沖床具有革命性改變的,液壓沖頭在全行程范圍內(nèi)壓力恒定,不會出現(xiàn)曲軸結(jié)構(gòu)沖床的公稱力行程問題,這樣可以沖壓一些厚板、大孔以及對厚板進行拉深,因為沖壓這些厚板需要很大的沖壓力。液壓沖床的這個優(yōu)點,也是其他類型沖床無法比擬的。有人還停留在早期對液壓的固有概念上,認(rèn)為液壓沖床慢,那是大型液壓專機的特點,現(xiàn)在30t左右的液壓沖床采用伺服比例閥等高質(zhì)量的液壓閥件,配備高質(zhì)量的控制器,沖壓頻次可以達到1000次/分鐘以上,可以大大滿足鈑金生產(chǎn)需要,但是液壓系統(tǒng)的最大弊病就是油污污染讓人不能接受。
隨著制造業(yè)的深入發(fā)展,鈑金行業(yè)需要進行精細分工,比如厚板和薄板分開、鐵板和有色金屬板分開、平孔和拉深孔分開等。分開之后,分別使用不同的機器設(shè)備來加工,質(zhì)量和效率大大提高。在這種形勢下,伺服轉(zhuǎn)塔沖床應(yīng)運而生。
伺服轉(zhuǎn)塔沖床的優(yōu)勢
高速、高精度和潔凈是伺服轉(zhuǎn)塔沖床的最大優(yōu)點。
在動能產(chǎn)生的源頭上,機械沖床使用普通電機帶動大飛輪一直不停地轉(zhuǎn)動,通過離合器帶動曲軸轉(zhuǎn)動,形成往復(fù)運動,從而實現(xiàn)沖壓,沖壓力來自于高速轉(zhuǎn)動的高質(zhì)量飛輪產(chǎn)生的慣性力。離合器主要有液壓離合器和氣動離合器。曲軸式伺服沖床,原理上取消了機械沖床的普通電機和飛輪、離合器,將大扭矩伺服電機安裝在機身上,直接帶動曲軸轉(zhuǎn)動,形成往復(fù)運動,實現(xiàn)沖壓。伺服電機其實不是一個方向連續(xù)轉(zhuǎn)動,而是在下死點附近左右位置間歇換向高速擺動,不必返回到上死點浪費時間,直接從比較低的位置開始沖壓,從而實現(xiàn)高頻次沖壓,沖壓力由伺服電機的扭矩決定。有時為了降低成本和減小安裝尺寸,會使用小扭矩伺服電機,這時為了達到要求的沖壓力,需要再配置一個減速機以增加扭矩,這樣,沖壓速度就會有所降低。
銅套作為一種滑動軸承在沖床上大量應(yīng)用,每個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)基本都用到銅套。銅套能起到很好的支撐作用,因為它是面接觸,受力方式為面受力,優(yōu)點是受力面大,承載力大,正常使用情況下不易損壞,壽命長。缺點當(dāng)然也有,就是有一定的摩擦,會損耗很小一部分動力。為了適應(yīng)高速沖床的發(fā)展,在一些沖床旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)部位,使用軸承代替銅套,優(yōu)點是減小了摩擦力,降低了動力損耗。但是缺點也很明顯,軸承受到?jīng)_擊力時,是點或線受力,即鋼珠或滾柱直接沖擊軸承內(nèi)外環(huán),容易造成損壞,所以,不可能承受大沖壓力。但是為了高速,就肯定有一定的取舍。對于伺服轉(zhuǎn)塔沖床來說,就是專為薄板設(shè)計的沖床,多數(shù)在30t以下,軸承的使用基本不會對沖床產(chǎn)生不利影響。
青島盛通機械科技有限公司生產(chǎn)的伺服轉(zhuǎn)塔沖床利用最新的RISC-CPU和全數(shù)碼的控制器,可以獲得高速采樣(小于1ms)和±0.01mm重復(fù)性的高制動精度,如圖1所示??衫脙?nèi)置于負(fù)荷單元前置放大器中的工具ID系統(tǒng),實現(xiàn)高質(zhì)量和高精度的壓力操作。通過伺服電機直接控制壓力機的速度,提高生產(chǎn)效率。設(shè)置儲存在永久性閃存上的多達32個參數(shù),可以實現(xiàn)編程控制多個部件。它是高新技術(shù)(信息技術(shù)、自動控制、現(xiàn)代電工、新材料)與傳統(tǒng)的機械技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。
圖1 伺服轉(zhuǎn)塔沖床
伺服壓力機利用伺服電機的動力,具有變速與執(zhí)行等多種功能,以及轉(zhuǎn)速有良好可控性的特點,直接驅(qū)動沖壓機構(gòu),采用自適應(yīng)扭矩控制技術(shù)、計算機控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)以及反饋控制技術(shù),控制伺服電機的運轉(zhuǎn),可以準(zhǔn)確地控制沖壓頭相對于電機轉(zhuǎn)角的位置,用沖壓機構(gòu)實現(xiàn)多種沖壓工藝。通過編制不同的程序,實現(xiàn)工藝所需的各種沖壓運動曲線,獲得不同的工件變形速度,保證了工件質(zhì)量,提高了模具的使用壽命,是一種環(huán)保節(jié)能型壓力機,實現(xiàn)了壓力機的數(shù)字控制,使壓力機真正跨入了數(shù)字化時代。
與傳統(tǒng)壓力機相比,伺服壓力機的特征如下:
⑴能有效提高生產(chǎn)效率,其行程長度可以設(shè)定為鈑金加工要求的最小值,可實現(xiàn)與加工內(nèi)容相適應(yīng)的成形速度。
⑵產(chǎn)品加工精度高,能始終保持下死點的精度,避免產(chǎn)品出現(xiàn)毛邊,防止產(chǎn)生不良產(chǎn)品。
⑶設(shè)備噪聲低,模具使用壽命長。機器設(shè)備設(shè)有降低噪聲裝置,沖壓柔和,大大減小了噪聲污染;同時控制模具與板材的沖壓距離,盡量減小模具的工作行程,從而延長了模具的使用壽命,大幅度降低了使用成本。
⑷沖頭運動可控,使用者可利用此特點編制出適合于鈑金加工要求的壓力頭運動方式,有效提高零件加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性,提高模具使用壽命及生產(chǎn)率,而且還可以實現(xiàn)靜音沖裁,甚至可以擴大加工范圍,適于沖裁、拉深、壓印和彎曲等工藝,以及不同材料的特性曲線。如可將沖壓頭運行停止保壓,實現(xiàn)滾筋、滾臺制作工藝,同時大大提高鈑金制件的成形質(zhì)量。
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