jic35導(dǎo)讀:長期以來,機械式壓力機的回轉(zhuǎn)點一直被稱為“死點”,這也是曲柄壓力機的一個特點。因此,這種機械式壓力機在板材類零件加工時能夠提供給沖壓加工所使用的有效工作范圍也相對較小,而且它所使用的模具也要根據(jù)機械式曲柄壓力機的這個特性來設(shè)計。研發(fā)的驅(qū)動技術(shù)則可以順利的解決這個問題。
新的按照生產(chǎn)使用條件生產(chǎn)的機械式曲柄壓力機,其設(shè)計的目的不僅是提率和行程,還提高了壓力機的工作精度、使用靈活性以及曲柄運動與沖壓工藝的適應(yīng)性。一臺由伺服電機驅(qū)動的、利用滾珠絲杠傳動的機械式曲柄壓力機滿足了這些設(shè)計的要求,使得機械式壓力機有了更廣的成形加工范圍。
提供充足的動力
這種驅(qū)動方案的要點就是減少驅(qū)動鏈的長度,把轉(zhuǎn)動慣量優(yōu)化到zui小,從而使整個系統(tǒng)有著很高的動態(tài)性能。有間隙的零部件減少了,耐磨性和性就能提高到了一個新的層次。
它所使用的滾珠軸承絲杠是一種由行星齒輪變速機構(gòu)和滾動軸承組合起來的傳動系統(tǒng),沒有自鎖性(圖1)。因此,在壓力機過載時不會出現(xiàn)卡住和卡死的現(xiàn)象。這種驅(qū)動系統(tǒng)或類似驅(qū)動系統(tǒng)的使用歷史有十幾年,滾動和利用較大的接觸面來傳遞作用力可以延長零部件的使用壽命,從而延長機械式壓力機的使用壽命。
滾珠絲杠驅(qū)動使得動力傳遞做到了對稱,無論曲柄運動到什么位置,都絕不受橫向力的作用。
在機械式壓力機工作時,安裝在連桿邊緣的傳感器負責(zé)對曲柄滑塊機構(gòu)的運動位置進行監(jiān)控,其探測到的數(shù)據(jù)作為壓力機驅(qū)動控制的調(diào)節(jié)參數(shù)。它所探測到的位置數(shù)據(jù)與壓力機負載的大小無關(guān),而且無論是否偏心,所探測到的始終是曲柄-滑塊運動得到的、補償平衡了所有系統(tǒng)成形后的實際位置。在機械式壓力機工作時,傳感器以很高的采樣率快速的采集曲柄滑塊機構(gòu)的位置數(shù)據(jù)。因此,調(diào)節(jié)的精度可以達到0.01mm。
圖1 行星齒輪滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)示意圖
由于這種新型機械式壓力機沒有設(shè)計存儲動能的飛輪,因此它需要有很高的啟動功率和啟動扭矩。這種啟動功率和啟動扭矩在壓力機啟動加速時和成形加工短時間的壓實過程中都是必需的。為了避免提供強力啟動和負載波動時需要附加動力供應(yīng)系統(tǒng),壓力機電器控制系統(tǒng)中使用了功率強大的電容器來承擔(dān)彌補峰值載荷的工作,從而避免了壓力機啟動時對電網(wǎng)的影響。這種新型壓力機的電力消耗與傳統(tǒng)的機械式壓力機相同。
改善工作性能
帶有飛輪的機械式壓力機的工作性能與飛輪依據(jù)其轉(zhuǎn)速所能夠儲蓄和提供給成形加工使用的zui大能量有著密切的關(guān)系。
在伺服驅(qū)動的壓力機中,壓力機的沖壓力由驅(qū)動系統(tǒng)可在整個沖壓行程中使用的額定扭矩所決定。在鈑材成形加工時所需的能量由供電電網(wǎng)提供。曲柄滑塊運動所需的能量由中間蓄能器提供,并把剩余的能量反饋給蓄能器。
這種新型機械式壓力機所配備的手輪也實現(xiàn)了在機械壓力機的慢速運動過程中,手動調(diào)節(jié)曲柄滑塊的行程位置的功能,因為它能夠隨時提供鈑材沖壓所需的動力(圖2)。傳統(tǒng)的機械式壓力機所必須遵守的zui低速度的規(guī)定,對于這種伺服驅(qū)動的新型機械式壓力機而言已經(jīng)不存在了。
壓力機*次使用新模具時很容易損壞模具,而新型伺服驅(qū)動壓力機則可以依靠其緩慢的運行速度、對zui大沖壓力的限定等功能及時的發(fā)現(xiàn)問題,保證在損壞模具之前停止運動。通過對沖壓過程的仔細觀察,能夠更好的理解鈑材在模具中的成形過程。
適用于整個沖壓行程的額定沖裁力
機械式伺服驅(qū)動壓力機的沖壓力特性與液壓缸產(chǎn)生的沖壓力特性十分相似,因此這種沖壓力可以在曲柄滑塊機構(gòu)的運動過程中使用。也就是說,可以在曲柄滑塊機構(gòu)運動到任何位置時對工件進行沖壓。這樣,就為壓力機的使用者提供了方便。
模具技術(shù)人員無需在滑塊將要到達下死點(ut)時考慮在很窄范圍內(nèi)的一段沖壓成形力的問題。均勻分布的沖壓力降低了模具承受的峰值負載。這些對機械式壓力機和模具設(shè)計的合理性有著重要的影響。較低的壓力機投資費用、較低的壓力機使用運行費用以及很高的沖壓精度都是這種新技術(shù)帶來的積極效果。
圖2 機械式壓力機中的控制手輪
行程長短或高度都可以在壓力機的操作控制臺上簡單的賦值和設(shè)定。它沒有機械的調(diào)整部件,而且也沒有進行機械調(diào)整的必要。因此,適合于在這種機械式壓力機上使用的模具范圍更廣,或者說是可以使用通用性更強的模具。
壓力機較短的驅(qū)動鏈?zhǔn)顾軌蛴懈叩募铀傩阅埽纱丝梢园凑仗厥庖蟮臎_壓特性曲線進行工作,或者說是按照*的模具工作節(jié)拍進行沖壓。例如,通過對模具工況的觀察調(diào)整設(shè)備的間歇停頓時間,也就是停止的行程無需太長,這在設(shè)備故障檢修時是非常有益的。伺服驅(qū)動的機械式壓力機為用戶提供了根據(jù)行程或沖壓力來控制曲柄滑塊運動的可能性。這種在沖壓過程中、快速的沖壓力方向變化為模具設(shè)計師們開辟了一片新天地,使他們將來可以更加充分的挖掘這方面應(yīng)用的可能性。加速度的變化和驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速的變化給曲柄滑塊機構(gòu)增添了許多新的運動功能,也使機械式壓力機可以更好的滿足模具設(shè)計的要求。曲柄滑塊在任意行程位置時沖壓力的變化、自由選擇的停頓時間或特殊的曲柄滑塊運動曲線,如一個工件沖壓過程中多次短距離的進給和退回行程等,都是這種機械式壓力機能夠?qū)崿F(xiàn)的特殊功能。也就是說,伺服驅(qū)動的機械式壓力機實現(xiàn)了與沖壓工藝的匹配。
驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)沖壓負載的變化能夠快速的做出反映,從而使得驅(qū)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠有效的根據(jù)負載的變化調(diào)節(jié)沖裁和沖壓力的大小,緩解突變的負載影響,使負載的突變幾乎察覺不到。這點在很多次的展示會中,在對各種不同材質(zhì)、強度、工件和模具的實際沖壓和沖裁中都得到了證實,給觀眾留下了深刻的印象。
曲柄滑塊位置調(diào)節(jié)功能保證了很小的位置誤差,*不依賴沖壓力的作用點和大小,達到了的精度。驅(qū)動軸是可以單獨調(diào)節(jié)的,根據(jù)作用力、作用點的位置和數(shù)量,可以實現(xiàn)1d或2d的曲柄-滑塊調(diào)節(jié)。通常由于作用力偏心而需要采取的模具彈性補償措施也可以省略,從而明顯降低了所需的沖壓力。
驅(qū)動系統(tǒng)緊湊的結(jié)構(gòu)和壓力機上部部件配置的自由度決定了整個壓力機機架的配置是否簡單,是否能夠滿足特殊需要。這種伺服驅(qū)動的機械式壓力機能夠按照不同的要求在不同的部位配置不同數(shù)量的驅(qū)動裝置。能夠?qū)崿F(xiàn)的zui大行程只與驅(qū)動機構(gòu)的長度有關(guān),而這些驅(qū)動機構(gòu)的長度無需充分利用,相反,可以通過驅(qū)動裝置角度的旋轉(zhuǎn)加以改變。沖壓機規(guī)格尺寸的變化,主要取決于工作時的參數(shù)和結(jié)構(gòu)允許自由配置的可能性。
新一代機械式壓力機的設(shè)計適應(yīng)了產(chǎn)品發(fā)展的要求。尤其是它的連續(xù)工作性能、靈活性、易于維修保養(yǎng)和使用運行費用低等都是值得稱道的。
加工形狀更加復(fù)雜的零件
*次利用這種伺服驅(qū)動壓力機的模具設(shè)計和制造的研究工作已經(jīng)開展,而充分利用這種壓力機性能的模具設(shè)計需要對這種壓力機有充分的了解。只有這樣才能真正挖掘出這臺設(shè)備的潛力,使設(shè)備和模具的配合達到*,使效率、質(zhì)量、生產(chǎn)成本和加工工序之間的配合,協(xié)調(diào)更上一層樓,實現(xiàn)更多、更好的目標(biāo)。
旨在突破機械式壓力機使用限制的*次嘗試加大了沖壓深度,使用了脈動式的壓緊機構(gòu)和分離式的伺服驅(qū)動控制或模具運動的分離式控制,試驗的結(jié)果非常成功。
沖壓零件不斷提高的復(fù)雜性要求都可以通過合適的曲柄滑塊的受控運動、模具的沖壓工藝技術(shù)的合成得到了解決。
伺服驅(qū)動機械式壓力機是壓力機制造領(lǐng)域中的一個新的巨大的進步。它使得這種加工機床能夠滿足變化無窮的模具設(shè)計和沖壓工藝的要求,它的出現(xiàn)也開辟了一個新的天地。通過2009年一年的研發(fā)工作,h&t公司堅信:原來有關(guān)機械式壓力機的認識都太僵化了。專業(yè)領(lǐng)域中大多數(shù)人對機械式壓力機的認識還不足,他們還停留在曲柄滑塊機構(gòu)簡單的上下的運動中。而仔細的觀察曲柄滑塊機構(gòu)的運動,不斷的對它們的運動進行優(yōu)化越來越重要。很高的靈活性以及與之相關(guān)的壓力機配置靈活性將會在2010年給機械式壓力機帶來一場全新的革命。
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