數控轉塔沖床液壓沖頭高度自動調整技術

單潤生

（江蘇亞威機床股份有限公司，江蘇 揚州 225200）

1 引言

機床性能的穩定、可靠是衡量一臺機床是否高質量的重要標準之一，機床生產廠家在追求機床高性能的同時，也在不斷追求機床的穩定和可靠性。數控轉塔沖床同樣如此。與國外機床相比，國內機床在使用一段時間后，故障發生率較高。而國外機床如德國機床在這方面則做得較好，在業內信譽度也較高。

同樣，客戶在選購比較重要的機床設備時，多數情況下并不僅僅考慮價格的高低，而是全面衡量一臺機床的性價比。因為對同一種機床來說，機床購入價格+機床使用成本+機床維護、維修成本+機床的有效使用壽命=總成本。一臺購入價格相對高的機床，如果性能更高的話，那總成本反而會降低很多。以數控轉塔沖床來看，模具使用成本在總成本中占有很大的比重，如果一臺數控轉塔沖床價格是100萬元，該沖床每天8 小時不停工作，那么其一年的模具使用費用為10 萬元左右；如果能將模具使用壽命延長一倍的話，將會直接產生10 多萬元的經濟效益。所以，如何延長模具的使用壽命，必然是沖床生產廠家的研究方向。

2 問題分析

數控轉塔沖床一次沖孔的順序過程如下：①上模剛接觸板料→②上模開始擠壓板料→③廢料落下,沖頭到一定深度后返回,板料將移到下一個位置。

其中，如果入模深度太淺，有可能出現沖不下板料和廢料反彈的情況；而入模深度太深，則會降低效率并出現模具帶料。

在數控轉塔沖床的使用中，沖頭、轉塔、模具是集中體現技術水平和質量的部分，最常出現的問題是廢料反彈、模具帶料。廢料反彈、模具帶料往往直接造成模具損耗快、工件損壞等嚴重后果，影響機床的整體性能。經常有用戶抱怨，模具使用效果不好、壽命短、工件易拉毛等，除去模具自身質量和用戶使用不當、模具保養不善等因素外，很重要的原因是機床本身功能的缺陷。

為解決廢料反彈、模具帶料，沖床廠家進行了長期研究,采取了多種方法，但效果并不理想，不能從根本上解決問題。只有國外個別高端廠家增加了比較有效的功能，但需要增加硬件配置，成本較高。

產生廢料反彈、模具帶料的原因有很多。對廢料反彈問題，解決方法主要采用防反彈下模、在沖頭加頂料頭、減少下模間隙、調整入模深度等方法。而產生帶料的主要原因是模具卸料力不足、入模深度太大、模具間隙偏小以及刃口鋒利程度、打擊頭的壓下量等等。從中不難發現，入模深度在其中起著非常重要的作用。在機床的實際使用過程中，由于模具使用次數、使用環境等因素，每個模具需要刃磨的程度也不同，所以模具的高度是在不斷變化的。以我廠生產的高速數控轉塔沖床HPI3048-36 為例，從理論上講，36 個工位就有 36 種模具高度，加上 A、B、C、D不同工位的模具高度本身就不一樣（注：日清紡機床沖頭可根據A、B、C、D 工位不同，作出預壓點改變，暫沒有針對每個模具高度變化后作出相應的改變），所以對每個模具來講，應該有對應于自身的預壓點、下死點、送料點。而現實狀況是大多數國內外沖床不具備這一功能，一般采用旋轉上模螺母來修正模具高度的改變（A、B 工位），但不能從根本上解決問題，而且還會產生模具彈簧易斷和卸料力不足等新的問題。特別是一些素質不高的機床用戶，在修磨模具之后，只要能將板料沖下來，就根本不去調整模具高度。其嚴重后果是顯而易見的。

國外僅有個別高端生產廠家增加了模具高度檢測裝置。當模具高度發生改變時，沖頭位置會相應變化，較好地解決了這一問題，但需要增加配置，改變機床結構，成本較高。

綜上所述，不難得出這樣一個結論：要提升機床的性價比，增加模具的使用壽命是一個重要因素。而要增加模具使用壽命，解決廢料反彈和模具帶料問題勢在必行。其中，增加沖頭自動調整功能是一個較好的選擇。

3 解決方案

對我廠現有的數控轉塔沖床來說，在不改變機械結構，不增加任何硬件配置的情況下，也可以實現這項功能，現舉例說明怎樣自動改變沖頭的預壓高度。沖床采用PLC 編程（SIEMENS 840D 系統）。

模具工位判斷：

NETWORK:1（判斷當前模具為A 工位模具）

L MD 88

L DB20.DBD 0

==R

=M 51.0

NETWORK:2（判斷當前模具為B 工位模具）

L MD 88

L DB20.DBD 4

==R

= M 51.1

NETWORK:3（判斷當前模具為C 工位模具）

L MD 88

L DB20.DBD 8

==R

=M 51.2

NETWORK:4（判斷當前模具為D 工位模具）

L MD 88

L DB20.DBD 12

==R

=M 51.3

NETWORK:5（根據不同工位修改沖頭數據）

M005:NOP 0

A M 51.0

JC M006

A M 51.1

JC M006

A M 51.3

JC M007

A M 51.2

JC M008

M006:L DB21.DBW 144

T DB57.DBW 2

JU M009

M007:L DB21.DBW 144

L 130 ;（修正值）

-I

T DB57.DBW 2

JU M009

M008:L DB21.DBW 144

L 170 ;（修正值）

-I

T DB57.DBW 2

M009:L 200 ;（發送沖頭數據）

T DB140.DBW 48

L DB57.DBW 2

T DB140.DBW 50

L DB21.DBW 150

T DB140.DBW 56

L DB21.DBW 156

T DB140.DBW 58

L MW 440

T DB140.DBW 82

這樣，就可以根據不同類型的工位自動調整沖頭的預壓高度。因為A、B 工位與C、D 工位的模具高度不同，增加該功能后，就有效避免了帶料的發生。

當然，還可以修改其他工位的沖頭數據。比如可以通過這種方法來修正每一個工位的沖頭高度，當模具高度發生改變時，將修正值放入R 參數中，系統將通過修正值來調整沖頭高度，從而優化整個沖壓動作。

所有過程將通過PLC 處理，不影響現有零件程序的編程格式，也不需增加機床成本，達到了增加機床性能、提高模具使用壽命、減少工件廢品率的目的。

[1]吳秀峰，張婷婷.高速數控沖液壓裝置設計開發[J].鍛壓裝備與制造技術，2007，42（3）.

[2]鄭正華.快速液壓機的發展[J].鍛壓裝備與制造技術,1988，23（4）.[3]李國梁，梅立業.快速鍛造液壓機電液控制系統[J].鍛壓裝備與制造技術，2010，45（1）.