【論文分享】伺服鍛造壓力機優(yōu)勢探討
發(fā)布時間：
2018-02-02 20:20
來源：
伺服鍛造壓力機優(yōu)勢探討
伺服技術(shù)的應(yīng)用為現(xiàn)代機械的精確控制打開了一扇大門。經(jīng)過多年的發(fā)展，伺服技術(shù)已經(jīng)在金屬切削機床領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在金屬成形壓力機領(lǐng)域，經(jīng)過眾多從業(yè)技術(shù)人員的努力，伺服技術(shù)也已經(jīng)開花結(jié)果，在金屬沖壓行業(yè)得到認(rèn)可，開始為越來越多的沖壓零部件生產(chǎn)企業(yè)所接受；而作為機械基礎(chǔ)領(lǐng)域的鍛造行業(yè)，伺服技術(shù)的應(yīng)用仍處于探索階段，但是，伺服技術(shù)在鍛造壓力機上的應(yīng)用已經(jīng)展示出其明顯優(yōu)勢。
1.1皮帶傳動伺服壓力機
皮帶傳動伺服壓力機是指壓力機采用伺服電機通過皮帶向減速機構(gòu)的齒輪傳遞扭矩。由于伺服電機軸同齒輪之間通過皮帶連接，存在反饋略慢、有易損件等缺點，目前基本上是在小噸位沖床上應(yīng)用。
1.2. 伺服直驅(qū)壓力機
1.2.1伺服直驅(qū)技術(shù)（Servo Direct Drive）
伺服直驅(qū)技術(shù)是指機械壓力機不再采用飛輪和離合器，而是采用伺服電機直接驅(qū)動減速機構(gòu)的齒輪，從而帶動滑塊上下運動。壓力機的變形力及能量不再靠蓄能的飛輪，而是由伺服電機的扭矩直接提供。由于是伺服電機直接驅(qū)動，因此通過控制伺服電機的輸出可以實現(xiàn)對滑塊的行程、速度、加速度進行精確控制。
一般將采用伺服直驅(qū)技術(shù)的伺服直驅(qū)壓力機稱為伺服壓力機。下面介紹的也都是指伺服直驅(qū)壓力機。
2. 伺服鍛造壓力機的優(yōu)勢
相對于傳統(tǒng)離合器飛輪式鍛造壓力機，伺服鍛造壓力機在產(chǎn)品成形、自動化實現(xiàn)、模具壽命、能源利用、故障率等多個方面擁有明顯的優(yōu)勢。
2.1優(yōu)勢一：擴展鍛造材料、復(fù)雜鍛件的生產(chǎn)范圍
滑塊曲線、滑塊速度可以自由調(diào)節(jié)，系統(tǒng)中設(shè)置多種不同的運行模式，客戶可根據(jù)所鍛造產(chǎn)品的不同需求進行選擇，也可以自己設(shè)置。既可以將速度設(shè)置為某種材料適合的成形速度，又可以設(shè)置在任意時間、任意行程進行保壓操作，從而極大的拓寬了可鍛造材料（鋼、鋁合金、銅等）、可鍛造產(chǎn)品的范圍。
由于伺服直驅(qū)技術(shù)是伺服電機輸出扭矩傳遞給滑塊，不像飛輪存在能量降低的限制，提供的成形能量較大，可以實現(xiàn)擠壓、深拉伸等工藝。并可代替液壓機進行高強鋼板的熱沖壓。
同時，伺服直驅(qū)技術(shù)還可以實現(xiàn)在變形力區(qū)間像液壓機一樣帶負(fù)荷行程。
2.2優(yōu)勢二：提高模具壽命
冷鍛和熱鍛的模具壽命同滑塊的速度密切相關(guān)。
2.2.1冷鍛模具壽命提高
冷鍛模具壽命與模具同坯料的接觸速度密切相關(guān)。速度過大，形成沖擊，會縮短模具壽命。采用伺服直驅(qū)技術(shù)，可以對滑塊的速度進行設(shè)置，保證模具同坯料之間實現(xiàn)柔性接觸，從而有效地提高模具壽命。
2.2.2熱鍛模具壽命提高
相應(yīng)的，熱鍛模具壽命與模具同坯料的接觸時間密切相關(guān)，時間過長，熱量從坯料傳導(dǎo)到模具上，會大大縮短模具壽命。采用伺服直驅(qū)技術(shù)設(shè)置滑塊曲線，盡量縮短模具同坯料的接觸時間，可減少坯料向模具的熱量傳遞，從而有效地提高熱鍛模具壽命。
2.3優(yōu)勢三：提高零件精度
冷鍛、冷擠壓或冷精整時，在下死點加壓時，可停滯0.1-0.3秒，可以大大提高加工精度。對于高精密模具采用柔性接觸，不僅可以提高模具壽命，還能保持模具精度。
2.4優(yōu)勢四：徹底解決熱模鍛壓力機的悶車問題，模具調(diào)試簡單快捷
伺服電機帶有扭矩異常檢測功能，在運行過程中如發(fā)現(xiàn)扭矩異常（壓力異常），會及時做出反應(yīng)，電機反轉(zhuǎn)，滑塊回程，從而徹底解決了熱模鍛壓力機的悶車問題。
伺服電機的采用可實現(xiàn)滑塊滿負(fù)荷下以任意速度隨意上下運動或停滯，大大縮短了模具調(diào)試時間，使模具調(diào)試變得簡單快捷。
2.5優(yōu)勢五：結(jié)構(gòu)簡單、故障率低、維護簡單容易
據(jù)統(tǒng)計，企業(yè)不愿意使用機械壓力機的原因主要有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高等原因，其中有近50%的故障來自離合器。伺服鍛造壓力機采用伺服電機直接同減速機構(gòu)的齒輪連接，不再需要離合器、飛輪等易發(fā)生故障的部件，結(jié)構(gòu)變得簡單、易維護，運行故障率低，維護方便。
2.6優(yōu)勢六：容易實現(xiàn)整機的自動化
伺服鍛造壓力機滑塊曲線可以隨意設(shè)置和改動，其特性容易滿足步進梁、機器人、模具噴淋裝置聯(lián)機自動化的要求，容易實現(xiàn)整臺壓力機的自動化，運行穩(wěn)定可靠。
2.7優(yōu)勢七：節(jié)能、減振、降噪、環(huán)保
伺服鍛造壓力機相對于傳統(tǒng)離合器飛輪式壓力機，其伺服電機可根據(jù)滑塊速度曲線實現(xiàn)隨時變速或停止，避免了空轉(zhuǎn)能源消耗，節(jié)能效果在30%以上。由于不再需要離合器、飛輪等部件，有效的降低了噪音，減輕了振動，是一種真正環(huán)保的機械壓力機。
2.8優(yōu)勢八：提高生產(chǎn)效率
通過設(shè)置滑塊的曲線，令滑塊快速下行和回程，縮短工作周期，可有效的提高生產(chǎn)效率。
伺服壓力機在鍛造壓力機上的應(yīng)用受到伺服電機發(fā)展水平的制約。鍛壓機械上采用的伺服電機為低速大扭矩伺服電機。低速大扭矩伺服電機是指轉(zhuǎn)速在400轉(zhuǎn)/分以下，可提供高達上萬甚至十幾萬N.m大扭矩的電機。以前低速大扭矩伺服電機主要靠進口，品牌如西門子、安川等，價格較高，應(yīng)用到鍛壓機械上造成壓力機成本太高，性價比很低。近兩年，國產(chǎn)伺服電機廠商已經(jīng)成功研發(fā)出低速大扭矩伺服電機與驅(qū)動器，成本比進口電機便宜很多，也促進了國產(chǎn)伺服壓力機的發(fā)展。像江蘇中興西田等壓力機廠商已經(jīng)成功研發(fā)出國產(chǎn)伺服壓力機，面向市場銷售了上百臺，經(jīng)客戶現(xiàn)場驗證，工作穩(wěn)定，比傳統(tǒng)壓力機具有明顯優(yōu)勢。相信在不久的將來，隨著國內(nèi)伺服電機的發(fā)展，伺服壓力機將會在整個鍛壓行業(yè)逐漸普及。
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