伺服沖壓技術(shù)在數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床中的應(yīng)用

賈明霞 張明松（山東科技大學(xué)，山東 青島 266590）

伺服沖壓技術(shù)在數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床中的應(yīng)用

賈明霞 張明松
（山東科技大學(xué)，山東 青島 266590）

本文主要介紹了伺服沖壓技術(shù)在數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床應(yīng)用中的技術(shù)發(fā)展，詳細說明了SVR伺服電機驅(qū)動主傳動專利技術(shù)和DECV閥技術(shù)的伺服液壓系統(tǒng)，不僅可以使讀者了解到如今國內(nèi)外在伺服驅(qū)動主傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的技術(shù)方面的動態(tài)與進展，還對讀者在高性能板材沖壓加工設(shè)備的技術(shù)發(fā)展研究提供幫助。

伺服主傳動；數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床；應(yīng)用

1 SVR可變連桿專利技術(shù)的伺服主傳動系統(tǒng)

1.1 簡述

眾所周知，改進伺服主傳動技術(shù)可以提高數(shù)控伺服轉(zhuǎn)塔沖床的技術(shù)。我國山東濟南機械研究所在伺服電機驅(qū)動主傳動系統(tǒng)技術(shù)方面，進行了持續(xù)深入的研究。通過多年的研究，認為采用連桿長度可變曲柄連桿傳動機構(gòu)能提高伺服主傳動技術(shù)，由此創(chuàng)新性地提出了數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床主傳動系統(tǒng)，這種傳動系統(tǒng)與國外已有技術(shù)的主傳動模式不同，形成了擁有自主權(quán)的伺服主傳動技術(shù)。此技術(shù)用小功率高速伺服電機就達到高效率、低能耗，優(yōu)于以往的大扭矩伺服電機。

1.2 工作原理

SVR伺服電機驅(qū)動主傳動技術(shù)達到了國際先進伺服主傳動技術(shù)水平，擁有明顯技術(shù)性能方面的優(yōu)勢。這種優(yōu)勢有兩種：一是單伺服電機主傳動系統(tǒng)，曲柄肘桿機構(gòu)有增力特性，利用此特性，曲柄肘桿機構(gòu)與伺服電機通過絲杠傳動副連接，此主傳動系統(tǒng)技術(shù)獨特性為使用單臺通用伺服電機直驅(qū)曲柄連桿機構(gòu)，通過改變連桿的長度，小慣量低扭矩伺服電機高效節(jié)能，伺服電機的特性和數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的特點結(jié)合在一起，具有高效節(jié)能和柔性化等優(yōu)點。二是雙伺服電機主傳動系統(tǒng)，此系統(tǒng)的工作原理為主傳動系統(tǒng)同時控制兩臺伺服電機，分別與曲軸的兩端連接。此結(jié)構(gòu)的缺陷是為達到目標沖壓速度和公稱壓力，需使用雙力矩伺服電機，這種電機功率高，節(jié)能性差。

應(yīng)用該技術(shù)實現(xiàn)了以下創(chuàng)新：

（1）新型內(nèi)外連桿嵌套。螺絲把氣缸固定在外連接桿上，具有導(dǎo)氣作用，氣缸的活塞桿固定在墊塊上；墊塊可以自由滑動，內(nèi)連桿和墊塊分別連接在墊塊兩側(cè)的連接板；內(nèi)、外連桿之間安裝壓縮彈簧，壓縮彈簧產(chǎn)生力支撐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重量，調(diào)節(jié)連桿的長度使用擺桿式機械結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)一個氣缸就可以調(diào)節(jié)初始位置和打擊位置所需長度。

（2）采用高轉(zhuǎn)速、低扭矩的通用伺服電機直接與曲軸相連接。使用專用數(shù)控系統(tǒng)軟件，連桿結(jié)構(gòu)為內(nèi)外連桿組合嵌入，曲柄連桿傳動機構(gòu)通過改變驅(qū)動連桿的長度，控制運行送進軸與沖壓的聯(lián)動。

合理控制連桿長度與減小的曲軸偏心距，精確算出數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的換模與沖壓時所需的兩種滑塊行程，降低公稱力矩，進一步減小其伺服電機的額定力矩和功率。

1.3 技術(shù)優(yōu)點

（1）可變連桿和小偏心距曲軸的應(yīng)用，電機驅(qū)動力矩同時成倍減小，具有極高的效率并能夠很大成度地節(jié)能。

（2）數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床較高的換位行程和提升模具，通過使用高速低扭矩伺服電機輕易實現(xiàn)，還可以用較小的加工行程滿足快速步?jīng)_、滿載荷沖壓。

2 應(yīng)用DECV閥技術(shù)的HDM型伺服液壓系統(tǒng)

2.1 概述

數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的發(fā)展在過去的30多年里一直受液壓主傳動技術(shù)主導(dǎo)。目前，高性能機型中，伺服電機直接驅(qū)動的主傳動系統(tǒng)以其快速高效及節(jié)能降耗的優(yōu)點，已有逐漸替代液壓系統(tǒng)的趨勢。目前，液壓型的轉(zhuǎn)塔沖床依然主導(dǎo)著數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床，其液壓主傳動系統(tǒng)技術(shù)也通過不斷創(chuàng)新，變得更加快速、節(jié)能易維護，精度更高，滿足目前企業(yè)的要求。擁有沖壓速度快、噪聲控制優(yōu)、過載保護強、大噸位性價比高等優(yōu)點，伺服電機驅(qū)動型液壓系統(tǒng)技術(shù)使進一步體現(xiàn)應(yīng)用液壓技術(shù)的優(yōu)勢，當前伺服沖壓新技術(shù)也朝著這方面發(fā)展。

2.2 工作原理和技術(shù)特點

德國公司最新研制的HDM型液壓系統(tǒng)，采用了DECV伺服電機直驅(qū)主閥型系統(tǒng)技術(shù)，該技術(shù)使液壓主傳動技術(shù)的發(fā)展上了一個新臺階。該系統(tǒng)提升了沖壓效率及精度、技術(shù)性能與可靠性等，在系統(tǒng)成本、能源效率和市場競爭力等方面優(yōu)勢明顯。

HDM型液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要為：閥體油缸、液壓站與電子控制器。這種液壓系統(tǒng)有兩點技術(shù)創(chuàng)新：一是采用DECV主控制閥，避免了高壓泵的高壓和流速干擾控制閥，這種技術(shù)是主控制閥的關(guān)鍵?？刂崎y在德國公司機械拷貝閥基礎(chǔ)上，不同于普通的，一般的伺服閥由電磁線圈控制，而此控制閥直接有專門研制的伺服電機驅(qū)動，磁電路得到優(yōu)化，還有動態(tài)特性、特有的機械結(jié)構(gòu)。二是HS4型電子控制器，此電子控制器不僅提升了以往版本的電子控制器，且兼容以往版本的電子控制器。

結(jié)語

數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床采用伺服沖壓主傳動技術(shù)，擁有順應(yīng)高速節(jié)能化加工發(fā)展方向的核心技術(shù)，技術(shù)先進、精度高及沖壓速度快。這種數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床工藝適應(yīng)性好，功率低，節(jié)能環(huán)保，且加工范圍廣，SVR伺服電機驅(qū)動主傳動專利技術(shù)和DECV閥技術(shù)的伺服液壓系統(tǒng)，使高性能設(shè)備滿足了急速發(fā)展金屬板材加工行業(yè)的需求，提升了本行業(yè)領(lǐng)域技術(shù)水平，積極促進了國產(chǎn)數(shù)控板材沖壓設(shè)備的發(fā)展，為國家的建設(shè)做出了極高的貢獻。

[1]李兵.數(shù)控伺服轉(zhuǎn)塔沖床的最新發(fā)展—Servo V.R可變連桿伺服主傳動技術(shù)[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2012，47（03）：13-17.

[2]王玉山.伺服機械壓力機發(fā)展狀況[J].鍛壓制備與制造技術(shù)，2010，45（01）：29-31.

TG38

A數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床是20世紀30年代從美國興起的一種技術(shù)?，F(xiàn)代制造業(yè)的進步，使得沖壓動力源的主傳動系統(tǒng)不斷發(fā)展改進，液壓型主傳動系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的機械型，伺服電機驅(qū)動型替代液壓型成為趨勢。數(shù)控伺服型與機械或液壓轉(zhuǎn)塔沖床相比，擁有高柔性、高精度、高效性、節(jié)能、易于維護、低噪環(huán)保性、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，這是因為數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床主驅(qū)動應(yīng)用交流伺服控制技術(shù)。采用此技術(shù)可以精確掌握滑塊行程，進一步實現(xiàn)淺拉深和壓窩工藝，操作便捷，效率高，性價比高，質(zhì)量優(yōu)秀。目前，國內(nèi)每年大約需要3000臺數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床，而其中兩成為伺服電機驅(qū)動主傳動式高性能機型，這種趨勢還在不斷發(fā)展。目前具有創(chuàng)新和應(yīng)用較好的為我國山東省濟南自主研制的SP型數(shù)控伺服轉(zhuǎn)塔沖床，以及德國研制的使用DECV閥技術(shù)的HDM型伺服液壓系統(tǒng)，其目前仍是主流機型的數(shù)控液壓轉(zhuǎn)塔沖床，這種技術(shù)也使數(shù)控液壓轉(zhuǎn)塔沖床也快速步入新的伺服化發(fā)展階段。