6.1 伺服液压机简介

伺服液压机是一种以液体为工作介质，应用伺服电动机驱动主传动液压泵，通过液压系统驱动滑块运动的一种液压机。伺服液压机采用伺服电动机进行驱动，可以减少控制阀回路。伺服液压机采用大功率交流伺服电动机取代普通交流异步电动机，通过交流伺服电动机带动液压泵作为能量源，通过控制交流伺服电动机的转速来控制泵的转速进而控制其流量和流速。大功率交流伺服电动机具有效率高、可控、可调、可靠性好的优点，从而可以简化液压机的液压系统结构，提高液压机的工作性能。

伺服液压机的主液压泵采用伺服电动机驱动，液压机滑块处安装位移传感器，液压机的主液压缸上腔安装有压力传感器，如图6-1所示。控制器根据压力信号、位置信号、速度信号等计算出伺服电动机的转速，从而控制液压泵的输出，实现压力、位置、速度的精准控制。伺服液压机不需要复杂的压力控制阀、流量控制阀等元件，简化了液压控制回路，依靠调节伺服电动机的转速，来控制液压机的压力、速度、位置等参数。

图6-1 伺服控制液压机原理

伺服液压机充分利用伺服电动机可频繁启动、可变速的特性，实现伺服控制，从而减少液压机能耗，提高液压机工作性能。难变形材料如镁合金的塑性成形一直是金属成形加工的一个难题，高温下变形速率对镁合金成形性能和成形质量有着重要影响，采用普通的液压机很难成形这些材料，而伺服液压机由于具有优良的工作性能，很适合应用于加工这些材料。

伺服液压机具有高效性、高精度、高柔性、低噪环保性等特点，使得它的应用将越来越广泛，在成形工艺中的应用也将越发重要。伺服液压机在一些重要的制造领域，如电子产品、汽车等精密制造领域发挥着越来越重要的作用。

伺服液压机可用于拉深、冲裁、弯曲和冷锻等汽车零部件的生产制造。采用计算机控制，利用数字技术以及反馈控制方法达到高精度控制：既可对压机滑块位置进行控制（滑块的位置重复控制精度为±0.01mm），也可对滑块速度进行控制，同时，还可对滑块的输出力进行控制（控制精度可达滑块最大输出力的1.6%），从而使汽车制造中采用高强度钢板、铝合金板材的大型覆盖件的成形成为可能。与此同时，改善了压机工作环境，降低了噪声和振动，为拓展新加工工艺和模具制造方法提供了广阔前景。

伺服液压机和普通液压机相比，具有以下优点：

1）柔性高，滑块运动数控伺服。普通液压机工作时的行程和速度都是通过手动调节的，控制精度低。采用了伺服阀和伺服泵控制的液压机可以通过数控方式实现液压机的控制，但也存在着控制精度低、可控范围窄和能量利用率低等缺点。伺服液压机采用伺服电动机作为主驱动源，通过调节伺服电动机的转速和方向，控制滑块的运动速度和位置，可以方便地实现滑块运动的数控伺服。伺服电动机具有响应速度快、调节精度高和调速范围宽等优点，不仅可以实现锻压能量的伺服控制，还可以在需要的范围内数字设定滑块的工作曲线，有效提高压力机的工艺范围和加工性能。在锻压阶段和回程阶段可以采用不同的运动速度，满足滑块对低速锻压和快速回程的工作需求。通过伺服控制滑块的运动曲线，有利于提高锻件精度，延长模具寿命。

2）结构紧凑，维护保养方便。普通的液压机需要复杂的液压控制回路，结构复杂，占用空间大，维护保养不便。伺服液压机采用伺服电动机实现伺服控制，可以省去部分复杂的回路系统，对液压机的液压回路进行简化，有利于液压机的维护保养。由于省去了部分复杂的液压回路，伺服液压机可以降低生产成本。

3）节能降噪，提高能源利用率，改善工作环境。普通的液压机在工作时噪声大，严重污染工业生产环境，影响操作人员的身体健康。伺服液压机比普通液压机平均可降低噪声3～20dB，有效改善工业生产环境。普通液压机在工作时耗能多，能源利用率低。伺服液压机与普通液压机相比平均可节约电能20%～60%，节能效果显著，能源利用率高。

4）生产率高。由于滑块的运动曲线可以根据需求进行设置，所以可以根据需求调节滑块的运动速度和滑块行程次数。伺服液压机的行程可调，行程次数相应可以提高；在保证行程次数不变的情况下，可以提高非工作阶段的行程速度，降低冲压阶段的锻冲速度，提高工件的加工质量。相比于普通液压机，伺服液压机的生产率得到了很大提高。

5）发热少，减少制冷成本和液压油成本。伺服液压机液压系统无溢流发热，在滑块静止时无流量流动，故无液压阻力发热，其液压系统发热量一般为传统液压机的10%～30%。由于系统发热量少，大多数伺服液压机可不设液压油冷却系统，部分发热量较大的可设置小功率的冷却系统。由于泵大多数时间为零转速和发热小的特点，伺服控制液压机的油箱可以比传统液压机油箱小，换油时间也可延长，故伺服液压机消耗的液压油一般只有传统液压机的0.5倍左右。