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具有驱动技术的多功能压力机 |
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| http://cn.newmaker.com
6/2/2010 5:12:00 PM
MM现代制造
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 长期以来，机械式压力机的回转点一直被称为“死点”，这也是曲柄压力机的一个特点。因此，这种机械式压力机在板材类零件加工时能够提供给冲压加工所使用的有效工作范围也相对较小，而且它所使用的模具也要根据机械式曲柄压力机的这个特性来设计。最新研发的驱动技术则可以顺利的解决这个问题。
新的按照生产使用条件生产的机械式曲柄压力机，其设计的目的不仅是提高效率和行程，还提高了压力机的工作精度、使用灵活性以及曲柄运动与冲压工艺的适应性。一台由伺服电机驱动的、利用滚珠丝杠传动的机械式曲柄压力机满足了这些设计的要求，使得机械式压力机有了更广的成形加工范围。
提供充足的动力
这种驱动方案的要点就是减少驱动链的长度，把转动惯量优化到最小，从而使整个系统有着很高的动态性能。有间隙的零部件减少了，耐磨性和精确性就能提高到了一个新的层次。
它所使用的滚珠轴承丝杠是一种由行星齿轮变速机构和滚动轴承组合起来的传动系统，没有自锁性（图1）。因此，在压力机过载时不会出现卡住和卡死的现象。这种驱动系统或类似驱动系统的使用历史有十几年，滚动和利用较大的接触面来传递作用力可以延长零部件的使用寿命，从而延长机械式压力机的使用寿命。
滚珠丝杠驱动使得动力传递做到了绝对对称，无论曲柄运动到什么位置，都绝不受横向力的作用。
在机械式压力机工作时，安装在连杆边缘的传感器负责对曲柄滑块机构的运动位置进行监控，其探测到的数据作为压力机驱动控制的调节参数。它所探测到的位置数据与压力机负载的大小无关，而且无论是否偏心，所探测到的始终是曲柄－滑块运动得到的、补偿平衡了所有系统成形后的实际位置。在机械式压力机工作时，传感器以很高的采样率快速精确的采集曲柄滑块机构的位置数据。因此，调节的精度可以达到0.01mm。
图1 行星齿轮滚珠丝杠的结构示意图
由于这种新型机械式压力机没有设计存储动能的飞轮，因此它需要有很高的启动功率和启动扭矩。这种启动功率和启动扭矩在压力机启动加速时和成形加工短时间的压实过程中都是必需的。为了避免提供强力启动和负载波动时需要附加动力供应系统，压力机电器控制系统中使用了功率强大的电容器来承担弥补峰值载荷的工作，从而避免了压力机启动时对电网的影响。这种新型压力机的电力消耗与传统的机械式压力机相同。
改善工作性能
带有飞轮的机械式压力机的工作性能与飞轮依据其转速所能够储蓄和提供给成形加工使用的最大能量有着密切的关系。
在伺服驱动的压力机中，压力机的冲压力由驱动系统可在整个冲压行程中使用的额定扭矩所决定。在钣材成形加工时所需的能量由供电电网提供。曲柄滑块运动所需的能量由中间蓄能器提供，并把剩余的能量反馈给蓄能器。
这种新型机械式压力机所配备的手轮也首次实现了在机械压力机的慢速运动过程中，手动调节曲柄滑块的行程位置的功能，因为它能够随时提供钣材冲压所需的动力（图2）。传统的机械式压力机所必须遵守的最低速度的规定，对于这种伺服驱动的新型机械式压力机而言已经不存在了。
压力机第一次使用新模具时很容易损坏模具，而新型伺服驱动压力机则可以依靠其缓慢的运行速度、对最大冲压力的限定等功能及时的发现问题，保证在损坏模具之前停止运动。通过对冲压过程的仔细观察，能够更好的理解钣材在模具中的成形过程。
适用于整个冲压行程的额定冲裁力
机械式伺服驱动压力机的冲压力特性与液压缸产生的冲压力特性十分相似，因此这种冲压力可以在曲柄滑块机构的运动过程中使用。也就是说，可以在曲柄滑块机构运动到任何位置时对工件进行冲压。这样，就为压力机的使用者提供了方便。
模具技术人员无需在滑块将要到达下死点（UT）时考虑在很窄范围内的一段冲压成形力的问题。均匀分布的冲压力降低了模具承受的峰值负载。这些对机械式压力机和模具设计的合理性有着重要的影响。较低的压力机投资费用、较低的压力机使用运行费用以及很高的冲压精度都是这种新技术带来的积极效果。
图2 机械式压力机中的控制手轮
行程长短或高度都可以在压力机的操作控制台上简单的赋值和设定。它没有机械的调整部件，而且也没有进行机械调整的必要。因此，适合于在这种机械式压力机上使用的模具范围更广，或者说是可以使用通用性更强的模具。
压力机较短的驱动链使它能够有更高的加速性能，由此可以按照特殊要求的冲压特性曲线进行工作，或者说是按照最佳的模具工作节拍进行冲压。例如，通过对模具工况的观察调整设备的间歇停顿时间，也就是停止的行程无需太长，这在设备故障检修时是非常有益的。伺服驱动的机械式压力机首次为用户提供了根据行程或冲压力来控制曲柄滑块运动的可能性。这种在冲压过程中精确、快速的冲压力方向变化为模具设计师们开辟了一片新天地，使他们将来可以更加充分的挖掘这方面应用的可能性。加速度的变化和驱动系统转速的变化给曲柄滑块机构增添了许多新的运动功能，也使机械式压力机可以更好的满足模具设计的要求。曲柄滑块在任意行程位置时冲压力的变化、自由选择的停顿时间或特殊的曲柄滑块运动曲线，如一个工件冲压过程中多次短距离的进给和退回行程等，都是这种机械式压力机能够实现的特殊功能。也就是说，伺服驱动的机械式压力机首次实现了与冲压工艺的匹配。
驱动系统根据冲压负载的变化能够快速的做出反映，从而使得驱动调节系统能够有效的根据负载的变化调节冲裁和冲压力的大小，缓解突变的负载影响，使负载的突变几乎察觉不到。这点在很多次的展示会中，在对各种不同材质、强度、工件和模具的实际冲压和冲裁中都得到了证实，给观众留下了深刻的印象。
曲柄滑块位置调节功能保证了很小的位置误差，完全不依赖冲压力的作用点和大小，达到了前所未有的精度。驱动轴是可以单独调节的，根据作用力、作用点的位置和数量，可以实现1D或2D的曲柄－滑块调节。通常由于作用力偏心而需要采取的模具弹性补偿措施也可以省略，从而明显降低了所需的冲压力。
驱动系统紧凑的结构和压力机上部部件配置的自由度决定了整个压力机机架的配置是否简单，是否能够满足特殊需要。这种伺服驱动的机械式压力机能够按照不同的要求在不同的部位配置不同数量的驱动装置。能够实现的最大行程只与驱动机构的长度有关，而这些驱动机构的长度无需充分利用，相反，可以通过驱动装置角度的旋转加以改变。冲压机规格尺寸的变化，主要取决于工作时的参数和结构允许自由配置的可能性。
新一代机械式压力机的设计适应了产品发展的要求。尤其是它的连续工作性能、灵活性、易于维修保养和使用运行费用低等都是值得称道的。
加工形状更加复杂的零件
第一次利用这种伺服驱动压力机的模具设计和制造的研究工作已经开展，而充分利用这种压力机性能的模具设计需要对这种压力机有充分的了解。只有这样才能真正挖掘出这台设备的潜力，使设备和模具的配合达到最佳，使效率、质量、生产成本和加工工序之间的配合，协调更上一层楼，实现更多、更好的目标。
旨在突破机械式压力机使用限制的第一次尝试加大了冲压深度，使用了脉动式的压紧机构和分离式的伺服驱动控制或模具运动的分离式控制，试验的结果非常成功。
冲压零件不断提高的复杂性要求都可以通过合适的曲柄滑块的受控运动、模具的冲压工艺技术的合成得到了解决。
伺服驱动机械式压力机是压力机制造领域中的一个新的巨大的进步。它首次使得这种加工机床能够满足变化无穷的模具设计和冲压工艺的要求，它的出现也开辟了一个新的天地。通过2009年一年的研发工作，H&T公司坚信：原来有关机械式压力机的认识都太僵化了。专业领域中大多数人对机械式压力机的认识还不足，他们还停留在曲柄滑块机构简单的上下的运动中。而仔细的观察曲柄滑块机构的运动，不断的对它们的运动进行优化越来越重要。很高的灵活性以及与之相关的压力机配置灵活性将会在2010年给机械式压力机带来一场全新的革命。
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