數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床液壓沖頭高度自動(dòng)調(diào)整技術(shù)

單潤(rùn)生

（江蘇亞威機(jī)床股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225200）

1 引言

機(jī)床性能的穩(wěn)定、可靠是衡量一臺(tái)機(jī)床是否高質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，機(jī)床生產(chǎn)廠家在追求機(jī)床高性能的同時(shí)，也在不斷追求機(jī)床的穩(wěn)定和可靠性。數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床同樣如此。與國(guó)外機(jī)床相比，國(guó)內(nèi)機(jī)床在使用一段時(shí)間后，故障發(fā)生率較高。而國(guó)外機(jī)床如德國(guó)機(jī)床在這方面則做得較好，在業(yè)內(nèi)信譽(yù)度也較高。

同樣，客戶在選購(gòu)比較重要的機(jī)床設(shè)備時(shí)，多數(shù)情況下并不僅僅考慮價(jià)格的高低，而是全面衡量一臺(tái)機(jī)床的性價(jià)比。因?yàn)閷?duì)同一種機(jī)床來(lái)說(shuō)，機(jī)床購(gòu)入價(jià)格+機(jī)床使用成本+機(jī)床維護(hù)、維修成本+機(jī)床的有效使用壽命=總成本。一臺(tái)購(gòu)入價(jià)格相對(duì)高的機(jī)床，如果性能更高的話，那總成本反而會(huì)降低很多。以數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床來(lái)看，模具使用成本在總成本中占有很大的比重，如果一臺(tái)數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床價(jià)格是100萬(wàn)元，該沖床每天8 小時(shí)不停工作，那么其一年的模具使用費(fèi)用為10 萬(wàn)元左右；如果能將模具使用壽命延長(zhǎng)一倍的話，將會(huì)直接產(chǎn)生10 多萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。所以，如何延長(zhǎng)模具的使用壽命，必然是沖床生產(chǎn)廠家的研究方向。

2 問(wèn)題分析

數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床一次沖孔的順序過(guò)程如下：①上模剛接觸板料→②上模開始擠壓板料→③廢料落下,沖頭到一定深度后返回,板料將移到下一個(gè)位置。

其中，如果入模深度太淺，有可能出現(xiàn)沖不下板料和廢料反彈的情況；而入模深度太深，則會(huì)降低效率并出現(xiàn)模具帶料。

在數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的使用中，沖頭、轉(zhuǎn)塔、模具是集中體現(xiàn)技術(shù)水平和質(zhì)量的部分，最常出現(xiàn)的問(wèn)題是廢料反彈、模具帶料。廢料反彈、模具帶料往往直接造成模具損耗快、工件損壞等嚴(yán)重后果，影響機(jī)床的整體性能。經(jīng)常有用戶抱怨，模具使用效果不好、壽命短、工件易拉毛等，除去模具自身質(zhì)量和用戶使用不當(dāng)、模具保養(yǎng)不善等因素外，很重要的原因是機(jī)床本身功能的缺陷。

為解決廢料反彈、模具帶料，沖床廠家進(jìn)行了長(zhǎng)期研究,采取了多種方法，但效果并不理想，不能從根本上解決問(wèn)題。只有國(guó)外個(gè)別高端廠家增加了比較有效的功能，但需要增加硬件配置，成本較高。

產(chǎn)生廢料反彈、模具帶料的原因有很多。對(duì)廢料反彈問(wèn)題，解決方法主要采用防反彈下模、在沖頭加頂料頭、減少下模間隙、調(diào)整入模深度等方法。而產(chǎn)生帶料的主要原因是模具卸料力不足、入模深度太大、模具間隙偏小以及刃口鋒利程度、打擊頭的壓下量等等。從中不難發(fā)現(xiàn)，入模深度在其中起著非常重要的作用。在機(jī)床的實(shí)際使用過(guò)程中，由于模具使用次數(shù)、使用環(huán)境等因素，每個(gè)模具需要刃磨的程度也不同，所以模具的高度是在不斷變化的。以我廠生產(chǎn)的高速數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床HPI3048-36 為例，從理論上講，36 個(gè)工位就有 36 種模具高度，加上 A、B、C、D不同工位的模具高度本身就不一樣（注：日清紡機(jī)床沖頭可根據(jù)A、B、C、D 工位不同，作出預(yù)壓點(diǎn)改變，暫沒有針對(duì)每個(gè)模具高度變化后作出相應(yīng)的改變），所以對(duì)每個(gè)模具來(lái)講，應(yīng)該有對(duì)應(yīng)于自身的預(yù)壓點(diǎn)、下死點(diǎn)、送料點(diǎn)。而現(xiàn)實(shí)狀況是大多數(shù)國(guó)內(nèi)外沖床不具備這一功能，一般采用旋轉(zhuǎn)上模螺母來(lái)修正模具高度的改變（A、B 工位），但不能從根本上解決問(wèn)題，而且還會(huì)產(chǎn)生模具彈簧易斷和卸料力不足等新的問(wèn)題。特別是一些素質(zhì)不高的機(jī)床用戶，在修磨模具之后，只要能將板料沖下來(lái)，就根本不去調(diào)整模具高度。其嚴(yán)重后果是顯而易見的。

國(guó)外僅有個(gè)別高端生產(chǎn)廠家增加了模具高度檢測(cè)裝置。當(dāng)模具高度發(fā)生改變時(shí)，沖頭位置會(huì)相應(yīng)變化，較好地解決了這一問(wèn)題，但需要增加配置，改變機(jī)床結(jié)構(gòu)，成本較高。

綜上所述，不難得出這樣一個(gè)結(jié)論：要提升機(jī)床的性價(jià)比，增加模具的使用壽命是一個(gè)重要因素。而要增加模具使用壽命，解決廢料反彈和模具帶料問(wèn)題勢(shì)在必行。其中，增加沖頭自動(dòng)調(diào)整功能是一個(gè)較好的選擇。

3 解決方案

對(duì)我廠現(xiàn)有的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床來(lái)說(shuō)，在不改變機(jī)械結(jié)構(gòu)，不增加任何硬件配置的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)功能，現(xiàn)舉例說(shuō)明怎樣自動(dòng)改變沖頭的預(yù)壓高度。沖床采用PLC 編程（SIEMENS 840D 系統(tǒng)）。

模具工位判斷：

NETWORK:1（判斷當(dāng)前模具為A 工位模具）

L MD 88

L DB20.DBD 0

==R

=M 51.0

NETWORK:2（判斷當(dāng)前模具為B 工位模具）

L MD 88

L DB20.DBD 4

==R

= M 51.1

NETWORK:3（判斷當(dāng)前模具為C 工位模具）

L MD 88

L DB20.DBD 8

==R

=M 51.2

NETWORK:4（判斷當(dāng)前模具為D 工位模具）

L MD 88

L DB20.DBD 12

==R

=M 51.3

NETWORK:5（根據(jù)不同工位修改沖頭數(shù)據(jù)）

M005:NOP 0

A M 51.0

JC M006

A M 51.1

JC M006

A M 51.3

JC M007

A M 51.2

JC M008

M006:L DB21.DBW 144

T DB57.DBW 2

JU M009

M007:L DB21.DBW 144

L 130 ;（修正值）

-I

T DB57.DBW 2

JU M009

M008:L DB21.DBW 144

L 170 ;（修正值）

-I

T DB57.DBW 2

M009:L 200 ;（發(fā)送沖頭數(shù)據(jù)）

T DB140.DBW 48

L DB57.DBW 2

T DB140.DBW 50

L DB21.DBW 150

T DB140.DBW 56

L DB21.DBW 156

T DB140.DBW 58

L MW 440

T DB140.DBW 82

這樣，就可以根據(jù)不同類型的工位自動(dòng)調(diào)整沖頭的預(yù)壓高度。因?yàn)锳、B 工位與C、D 工位的模具高度不同，增加該功能后，就有效避免了帶料的發(fā)生。

當(dāng)然，還可以修改其他工位的沖頭數(shù)據(jù)。比如可以通過(guò)這種方法來(lái)修正每一個(gè)工位的沖頭高度，當(dāng)模具高度發(fā)生改變時(shí)，將修正值放入R 參數(shù)中，系統(tǒng)將通過(guò)修正值來(lái)調(diào)整沖頭高度，從而優(yōu)化整個(gè)沖壓動(dòng)作。

所有過(guò)程將通過(guò)PLC 處理，不影響現(xiàn)有零件程序的編程格式，也不需增加機(jī)床成本，達(dá)到了增加機(jī)床性能、提高模具使用壽命、減少工件廢品率的目的。

[1]吳秀峰，張婷婷.高速數(shù)控沖液壓裝置設(shè)計(jì)開發(fā)[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2007，42（3）.

[2]鄭正華.快速液壓機(jī)的發(fā)展[J].鍛壓裝備與制造技術(shù),1988，23（4）.[3]李國(guó)梁，梅立業(yè).快速鍛造液壓機(jī)電液控制系統(tǒng)[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2010，45（1）.