伺服机械压力机
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1.3.2 伺服机械压力机的特点

伺服机械压力机在传动和结构上的主要变化是:滑块的运动和压力由不可控变为可控;去除了飞轮、离合器-制动器,传动环节简化;用伺服电动机取代了普通感应电动机,采用计算机控制。这使压力机在性能上具有以下特点:

1.实现柔性化和智能化

由于原动机由不能调节和控制的普通感应电动机改为CNC控制可任意调节的伺服电动机,滑块运动由简单的 “起、停” 改变为实时控制,自动化、智能化程度提高,工作效率提高,可以获得任意的滑块特性,设备的工艺适应性扩大;便于加入物联网,与自动化生产网络相连,实现远程监控。

2.提高材料成形极限

材料成形极限与成形条件(尤其是成形速度)密切相关。可以根据不同的工艺采用相应的优化曲线,提高成形性能。例如,有报道称,在伺服机械压力机上拉深,成形极限可以提高25%。

3.提高产品质量

一方面,伺服机械压力机的运动可以精确控制,一般均装有滑块位移检测装置和滑块行程调节装置,滑块的任意位置(包括下死点)可以准确控制。伺服机械压力机的滑块位置精度一般可以达0.01 mm。另一方面,滑块的运动特性可以优化,例如在拉深、弯曲、压印时,优化的滑块运动曲线可减少回弹、提高制件精度;模具低速接近工件,可以减少工件振动,减少模具变形等。

4.简化传动环节提高了设备的可靠性

伺服机械压力机省去飞轮、离合器,甚至采用直接传动,传动环节大大减少,不但缩小了体积,减轻了自重,而且维修工作量亦相应减少。

5.节能

伺服机械压力机节能主要体现在以下几个方面:

1)交流伺服电动机较普通感应电动机效率高。

2)交流伺服电动机采用变频调速,效率高,损耗小。

3)减速时采用电磁制动,制动能量可回收储存。与机械制动和液压传动的节流调速相比,可大大节省能量。

4)在普通压力机中,飞轮空转耗能约占总能耗的6%~30%。伺服机械压力机没有飞轮,仅在工作时电动机才旋转,这一部分能量得以节省。

5)在普通压力机中,离合器(主要指摩擦离合器)耗能约占总能量的20%,伺服机械压力机取消了离合器,这一部分能量得以节省。

6)大多数中小型机械压力机采用摩擦制动器。制动器每个工作周期均工作,消耗能量;伺服机械压力机制动器仅在停车时才起作用,制动耗能得以节省。

当然,节能效果尚取决于变流以及储能和再利用的效率。总体而言,伺服机械压力机较普通机械压力机和液压机都要节能。例如,采用这一技术的全电动注塑机较传统液压式注塑机节能25%~60%,日本村田公司交流伺服数控回转头压力机比液压式也节能30%~40%;日本ENOMOTO公司开发的基于这一技术的螺旋压力机节能达50%。日本AMINO公司声称所开发的伺服机械压力机较油压机节能2/3。小松America曾进行过300t机械压力机连续工作功耗对比试验,结果证明伺服机械压力机节能32%~42%。

6.环保消除油液污染减少振动和噪声

伺服机械压力机的环保特性体现在它具有液压机的性能,但是又没有液压系统,完全消除了油液污染;又由于简化传动系统,使传动噪声大大减少;滑块的运动特性得到了优化,减少了工艺噪声,实现静音冲裁,极大地改善了生产环境。AMINO的25000kN 伺服机械压力机的噪声仅为75dB,较普通压力机减少10~20dB。广东工业大学在1100kN 伺服机械压力机上进行静音冲裁试验,与常规冲裁相比,噪声下降了25 dB以上。将来甚至可将伺服机械压力机与其他金属切削机床安装在同一层楼,更加便于生产系统的集成。

7.提高模具寿命

可以通过降低模具接触工件的速度或其他优化滑块运动模式等方法,使振动大大减少。据称,伺服机械压力机上的模具寿命可以提高3倍。

8.提高生产率

由于伺服机械压力机的行程可以方便地调整,可以根据成形工艺需要,使压力机在必要的最小行程工作,或提高空行程和回程速度,以提高生产效率。其工作频率不但高于液压机,而且可以高于普通机械压力机。