最前沿的模具动态、伺服数控“转塔冲床”发展历程

优胜五金陈老师

数控转塔冲床是一种集机、电、液、气于一体化，能够在板材上进行冲裁及其他成形加工的高速精密柔性加工设备。在2016 SIMM深圳机械展上，日本天田在冲压范畴的招牌装备EM2510NT数控 转塔冲床将冷艳露脸。

作为金属板材冲压加工的关键设备，至今已有近五十年的应用和开展。跟着数控技能、液压技能、传动技能以及模具制作技能的进步，数控转塔冲床的整体技能水平和部件功能都在不断提高。 其间，作为冲压动力源的主传动部件，也阅历了几个阶段的变化和开展。


机械式主传动

最初的机械式主传动部件由电机、飞轮、离合器与制动器、曲轴、连杆和滑块等组成。滑块垂直上下运动，将模具的冲头压入金属板料中。连杆衔接曲轴和滑块，将曲轴的旋转运动转变为滑块的直线运动。飞轮经过皮带与一向滚动的电机相连，并贮存必定的能量。冲压时，离合器闭合，飞轮能量经过曲轴连杆机构传递到冲头上。冲压结束时，离合器在冲头向上运动时脱开，然后免除飞轮对曲轴的扭矩传递，一起制动器开端制动，使曲轴滚动至上死点时中止。机械式主传动部件中，离合器与制动器的功能很重要，直接影响到主传动部件的工作效率和使用寿命。



液压式主传动

20世纪90年代以来，液压式主传动部件被越来越多地选用，至今已成为数控转塔冲床的主流装备。与机械式主传动比较，油缸取代了曲轴连杆等机械结构，液压站供给动力，两者由主液压阀块衔接，经过专门的电子卡程序化操控整个体系的动作，并由衔接于油缸活塞杆上的电子传感器当令丈量和反应，最终完成对冲头位置、行程及速度的准确操控。



伺服式主传动数控转塔冲床

近年，随着大扭矩伺服电机及驱动体系的改进与推行，伺服电机驱动式主传动部件已被成功应用于日本AMADA、MURATEC等公司的数控转塔冲床产品中。现在，伺服电机驱动式主传动的结构方式主要有以下两种：

一种在传统机械式主传动的基础上，将伺服电机直接与曲轴相连，省去飞轮及离合器与制动器。日本AMADA公司的EM2510NT型数控转塔冲床，是将两台伺服电机别离衔接于曲轴的两端，操控其同步工作，保证了对曲轴满足的扭矩输出，一起可以获得很高的冲压频率。



另一种是伺服电机经过减速器与曲柄肘杆组织相连，这是日本MURATEC公司的MOTORUM—2048LT型数控转塔冲床的结构方式（见图3）。该结构尽管比较复杂，但其使用曲柄肘杆组织特有的增力特性，可以下降伺服电机的负载扭矩，并且曲柄旋转一周，滑块上下运动两次，这样可以达到更高的冲压频率。

伺服电机驱动式主传动，不只保留了机械式主传动结构成熟可靠的优点，并且具备了液压主传动的许多特性，其特色主要有：

⑴节省能源

传统的机械式主传动由电机带动飞轮旋转并堆集必定的能量，工作过程中，飞轮能量冲压时耗费，并在回来上死点时重新堆集。而关于伺服电机驱动式主传动，能量无需存储，伺服电机也不需要一向旋转，仅在冲压时发动并供给所需能量。别的，因为取消了飞轮及离合器与制动器，使结构简化，因而电能耗费大大下降。上述两种数控转塔冲床，与各自传统机型相比，节能分别到达60%和30%，非常显著。



⑵下降噪音

滑块冲压模具穿透板料时，会受冲压反力效果发生振荡和冲击，由此带来的噪音也会随滑块速度和冲压力的添加而增大。机械式主传动冲床一般经过加强床身和进步吨位来削减噪音。而伺服电机驱动式主传动冲床却可以在行程的每时每刻对滑块的速度进行操控和调理，因而可以在冲压中段操控冲头使其中止，并下降其进入板料时的速度，然后到达削减噪音的意图，一般降噪效果可达10db左右。别的，经过这种方式，在削减噪音的一起，还能减轻冲头进入板料时的冲击，进而延伸模具的使用寿数。



⑶提高效率

伺服电机驱动式主传动的滑块行程和速度可以恣意调整，可以挑选冲压所需的最短行程，一起设定适宜的速度，使其与送料同步，然后有效地进步出产功率。日本AMADA公司的EM2510NT型数控转塔冲床，25mm步距下最大冲孔次数可到达500次/min，而压印时更高达1800次/min，该目标到达了现在数控转塔冲床的高端水平。



⑷优化工艺

经过准确设定滑块中止方位尤其是下死点，可以进步成形模具的加工精度。依照冲压工艺和模具类型，经过优化程序来操控滑块以习惯各种冲压形式，如压印、冲孔、成形等。以下列举出几种典型的工作形式：

1）高速冲。伺服电机间歇工作，依据板料厚度、冲孔巨细，操控冲头以最短的行程和最快的速度进行冲压。

2）步冲。伺服电机接连工作，依照必定的送料速度和步距，以适宜的频率接连冲压。

3）成形。准确设定冲头下死点方位及中止时刻，使成形模保证资料充沛的变形与活动，进步其成形精度。

4）静音加工。经过程序操控冲头冲击速度，选用两段式冲压，削减振荡和噪音，延伸模具寿数。

5）模具校准。经过监测伺服电机的输出扭矩来检测上下模具的对中性。该形式下，操控滑块慢慢下降至设定方位，并监测当冲头接触下模时伺服电机的扭矩，当其超过平稳进入时的预设数值，冲头会中止运动并报警