【高清視頻】

HACO伺服數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床應用實例

▼

數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床是一種集機、電、液、氣于一體化，能夠在板材上進行沖裁及其他成形加工的高速精密柔性加工設備。在2016 SIMM深圳機械展上，日本天田在沖壓領(lǐng)域的招牌裝備EM2510NT數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床將驚艷亮相。

作為金屬板材沖壓加工的關(guān)鍵設備，至今已有近五十年的應用和發(fā)展。隨著數(shù)控技術(shù)、液壓技術(shù)、傳動技術(shù)以及模具制造技術(shù)的進步，數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的總體技術(shù)水平和部件性能都在不斷提高。其中，作為沖壓動力源的主傳動部件，也經(jīng)歷了幾個階段的變化和發(fā)展。

機械式主傳動

　　最初的機械式主傳動部件由電機、飛輪、離合器與制動器、曲軸、連桿和滑塊等組成?；瑝K垂直上下運動，將模具的沖頭壓入金屬板料中。連桿連接曲軸和滑塊，將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線運動。飛輪通過皮帶與一直轉(zhuǎn)動的電機相連，并儲存一定的能量。沖壓時，離合器閉合，飛輪能量通過曲軸連桿機構(gòu)傳遞到?jīng)_頭上。沖壓結(jié)束時，離合器在沖頭向上運動時脫開，從而解除飛輪對曲軸的扭矩傳遞，同時制動器開始制動，使曲軸轉(zhuǎn)動至上死點時停止。機械式主傳動部件中，離合器與制動器的性能很重要，直接影響到主傳動部件的工作效率和使用壽命。

液壓式主傳動

　　20世紀90年代以來，液壓式主傳動部件被越來越多地采用，至今已成為數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的主流配置。與機械式主傳動相比，油缸取代了曲軸連桿等機械結(jié)構(gòu)，液壓站提供動力，兩者由主液壓閥塊連接，通過專門的電子卡程序化控制整個系統(tǒng)的動作，并由連接于油缸活塞桿上的電子傳感器適時測量和反饋，最終實現(xiàn)對沖頭位置、行程及速度的精確控制。

伺服式主傳動數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床

　　近年，隨著大扭矩伺服電機及驅(qū)動系統(tǒng)的改良與推廣，伺服電機驅(qū)動式主傳動部件已被成功應用于日本AMADA、MURATEC等公司的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床產(chǎn)品中。目前，伺服電機驅(qū)動式主傳動的結(jié)構(gòu)形式主要有以下兩種：

　　一種在傳統(tǒng)機械式主傳動的基礎(chǔ)上，將伺服電機直接與曲軸相連，省去飛輪及離合器與制動器。日本AMADA公司的EM2510NT型數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床，是將兩臺伺服電機分別連接于曲軸的兩端，控制其同步運轉(zhuǎn)，保證了對曲軸足夠的扭矩輸出，同時可以獲得很高的沖壓頻率。

　　另一種是伺服電機通過減速器與曲柄肘桿機構(gòu)相連，這是日本MURATEC公司的MOTORUM—2048LT型數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的結(jié)構(gòu)形式（見圖3）。該結(jié)構(gòu)雖然比較復雜，但其利用曲柄肘桿機構(gòu)特有的增力特性，可以降低伺服電機的負載扭矩，并且曲柄旋轉(zhuǎn)一周，滑塊上下運動兩次，這樣能夠達到更高的沖壓頻率。

伺服電機驅(qū)動式主傳動，不僅保留了機械式主傳動結(jié)構(gòu)成熟可靠的優(yōu)點，而且具備了液壓主傳動的諸多特性，其特點主要有：

　　⑴節(jié)省能源

　　傳統(tǒng)的機械式主傳動由電機帶動飛輪旋轉(zhuǎn)并積聚一定的能量，工作過程中，飛輪能量沖壓時消耗，并在返回上死點時重新積累。而對于伺服電機驅(qū)動式主傳動，能量無需存儲，伺服電機也不需要一直旋轉(zhuǎn)，僅在沖壓時啟動并提供所需能量。另外，由于取消了飛輪及離合器與制動器，使結(jié)構(gòu)簡化，因此電能消耗大大降低。上述兩種數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床，與各自傳統(tǒng)機型相比，節(jié)能分別達到60%和30%，非常顯著。

　　⑵降低噪音

　　滑塊沖壓模具穿透板料時，會受沖壓反力作用產(chǎn)生振動和沖擊，由此帶來的噪音也會隨滑塊速度和沖壓力的增加而增大。機械式主傳動沖床通常通過加強床身和提高噸位來減少噪音。而伺服電機驅(qū)動式主傳動沖床卻能夠在行程的每時每刻對滑塊的速度進行控制和調(diào)節(jié)，因此可以在沖壓中段控制沖頭使其停頓，并降低其進入板料時的速度，從而達到減少噪音的目的，通常降噪效果可達10db左右。另外，通過這種方式，在減少噪音的同時，還能減輕沖頭進入板料時的沖擊，進而延長模具的使用壽命。

　　⑶提高效率

　　伺服電機驅(qū)動式主傳動的滑塊行程和速度能夠任意調(diào)整，可以選擇沖壓所需的最短行程，同時設定合適的速度，使其與送料同步，從而有效地提高生產(chǎn)效率。日本AMADA公司的EM2510NT型數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床，25mm步距下最大沖孔次數(shù)可達到500次/min，而壓印時更高達1800次/min，該指標達到了目前數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的高端水平。

　　⑷優(yōu)化工藝

　　通過精確設定滑塊停止位置尤其是下死點，能夠提高成形模具的加工精度。按照沖壓工藝和模具類型，通過優(yōu)化程序來控制滑塊以適應各種沖壓模式，如壓印、沖孔、成形等。以下列舉出幾種典型的工作模式：

1）高速沖。伺服電機間歇運轉(zhuǎn)，根據(jù)板料厚度、沖孔大小，控制沖頭以最短的行程和最快的速度進行沖壓。

2）步?jīng)_。伺服電機連續(xù)運轉(zhuǎn)，按照一定的送料速度和步距，以合適的頻率連續(xù)沖壓。

3）成形。精確設定沖頭下死點位置及停止時間，使成形模保證材料充分的變形與流動，提高其成形精度。

4）靜音加工。通過程序控制沖頭打擊速度，采用兩段式?jīng)_壓，減少振動和噪音，延長模具壽命。

5）模具校準。通過監(jiān)測伺服電機的輸出扭矩來檢測上下模具的對中性。該模式下，控制滑塊緩緩下降至設定位置，并監(jiān)測當沖頭接觸下模時伺服電機的扭矩，當其超過平穩(wěn)進入時的預設數(shù)值，沖頭會停止運動并報警。

將于3月29日—4月1日舉行的第十七屆深圳機械展（SIMM）上，天田集團除了其數(shù)字化鈑金工廠VPSS 3i加工理念外，還將帶來由新型AC雙伺服直接驅(qū)動數(shù)控沖床EM2510NT與MP2512-L自動上下料系統(tǒng)組合而成的無人化生產(chǎn)單元，在大幅提高生產(chǎn)效率的同時大大降低生產(chǎn)成本，輕松實現(xiàn)關(guān)燈工廠。除天田以外，還有揚鍛、廣鍛、興鍛、揚力、亞威、浙江帥鋒等領(lǐng)域內(nèi)知名企業(yè)都將帶來以智能沖床、精密高速沖床為代表的高端沖壓裝備。