伺服沖壓技術在數控轉塔沖床中的應用

賈明霞 張明松（山東科技大學，山東 青島 266590）

伺服沖壓技術在數控轉塔沖床中的應用

賈明霞 張明松
（山東科技大學，山東 青島 266590）

本文主要介紹了伺服沖壓技術在數控轉塔沖床應用中的技術發展，詳細說明了SVR伺服電機驅動主傳動專利技術和DECV閥技術的伺服液壓系統，不僅可以使讀者了解到如今國內外在伺服驅動主傳動式數控轉塔沖床的技術方面的動態與進展，還對讀者在高性能板材沖壓加工設備的技術發展研究提供幫助。

伺服主傳動；數控轉塔沖床；應用

1 SVR可變連桿專利技術的伺服主傳動系統

1.1 簡述

眾所周知，改進伺服主傳動技術可以提高數控伺服轉塔沖床的技術。我國山東濟南機械研究所在伺服電機驅動主傳動系統技術方面，進行了持續深入的研究。通過多年的研究，認為采用連桿長度可變曲柄連桿傳動機構能提高伺服主傳動技術，由此創新性地提出了數控轉塔沖床主傳動系統，這種傳動系統與國外已有技術的主傳動模式不同，形成了擁有自主權的伺服主傳動技術。此技術用小功率高速伺服電機就達到高效率、低能耗，優于以往的大扭矩伺服電機。

1.2 工作原理

SVR伺服電機驅動主傳動技術達到了國際先進伺服主傳動技術水平，擁有明顯技術性能方面的優勢。這種優勢有兩種：一是單伺服電機主傳動系統，曲柄肘桿機構有增力特性，利用此特性，曲柄肘桿機構與伺服電機通過絲杠傳動副連接，此主傳動系統技術獨特性為使用單臺通用伺服電機直驅曲柄連桿機構，通過改變連桿的長度，小慣量低扭矩伺服電機高效節能，伺服電機的特性和數控轉塔沖床的特點結合在一起，具有高效節能和柔性化等優點。二是雙伺服電機主傳動系統，此系統的工作原理為主傳動系統同時控制兩臺伺服電機，分別與曲軸的兩端連接。此結構的缺陷是為達到目標沖壓速度和公稱壓力，需使用雙力矩伺服電機，這種電機功率高，節能性差。

應用該技術實現了以下創新：

（1）新型內外連桿嵌套。螺絲把氣缸固定在外連接桿上，具有導氣作用，氣缸的活塞桿固定在墊塊上；墊塊可以自由滑動，內連桿和墊塊分別連接在墊塊兩側的連接板；內、外連桿之間安裝壓縮彈簧，壓縮彈簧產生力支撐內部結構的重量，調節連桿的長度使用擺桿式機械結構，此結構一個氣缸就可以調節初始位置和打擊位置所需長度。

（2）采用高轉速、低扭矩的通用伺服電機直接與曲軸相連接。使用專用數控系統軟件，連桿結構為內外連桿組合嵌入，曲柄連桿傳動機構通過改變驅動連桿的長度，控制運行送進軸與沖壓的聯動。

合理控制連桿長度與減小的曲軸偏心距，精確算出數控轉塔沖床的換模與沖壓時所需的兩種滑塊行程，降低公稱力矩，進一步減小其伺服電機的額定力矩和功率。

1.3 技術優點

（1）可變連桿和小偏心距曲軸的應用，電機驅動力矩同時成倍減小，具有極高的效率并能夠很大成度地節能。

（2）數控轉塔沖床較高的換位行程和提升模具，通過使用高速低扭矩伺服電機輕易實現，還可以用較小的加工行程滿足快速步沖、滿載荷沖壓。

2 應用DECV閥技術的HDM型伺服液壓系統

2.1 概述

數控轉塔沖床的發展在過去的30多年里一直受液壓主傳動技術主導。目前，高性能機型中，伺服電機直接驅動的主傳動系統以其快速高效及節能降耗的優點，已有逐漸替代液壓系統的趨勢。目前，液壓型的轉塔沖床依然主導著數控轉塔沖床，其液壓主傳動系統技術也通過不斷創新，變得更加快速、節能易維護，精度更高，滿足目前企業的要求。擁有沖壓速度快、噪聲控制優、過載保護強、大噸位性價比高等優點，伺服電機驅動型液壓系統技術使進一步體現應用液壓技術的優勢，當前伺服沖壓新技術也朝著這方面發展。

2.2 工作原理和技術特點

德國公司最新研制的HDM型液壓系統，采用了DECV伺服電機直驅主閥型系統技術，該技術使液壓主傳動技術的發展上了一個新臺階。該系統提升了沖壓效率及精度、技術性能與可靠性等，在系統成本、能源效率和市場競爭力等方面優勢明顯。

HDM型液壓系統的結構主要為：閥體油缸、液壓站與電子控制器。這種液壓系統有兩點技術創新：一是采用DECV主控制閥，避免了高壓泵的高壓和流速干擾控制閥，這種技術是主控制閥的關鍵?？刂崎y在德國公司機械拷貝閥基礎上，不同于普通的，一般的伺服閥由電磁線圈控制，而此控制閥直接有專門研制的伺服電機驅動，磁電路得到優化，還有動態特性、特有的機械結構。二是HS4型電子控制器，此電子控制器不僅提升了以往版本的電子控制器，且兼容以往版本的電子控制器。

結語

數控轉塔沖床采用伺服沖壓主傳動技術，擁有順應高速節能化加工發展方向的核心技術，技術先進、精度高及沖壓速度快。這種數控轉塔沖床工藝適應性好，功率低，節能環保，且加工范圍廣，SVR伺服電機驅動主傳動專利技術和DECV閥技術的伺服液壓系統，使高性能設備滿足了急速發展金屬板材加工行業的需求，提升了本行業領域技術水平，積極促進了國產數控板材沖壓設備的發展，為國家的建設做出了極高的貢獻。

[1]李兵.數控伺服轉塔沖床的最新發展—Servo V.R可變連桿伺服主傳動技術[J].鍛壓裝備與制造技術，2012，47（03）：13-17.

[2]王玉山.伺服機械壓力機發展狀況[J].鍛壓制備與制造技術，2010，45（01）：29-31.

TG38

A數控轉塔沖床是20世紀30年代從美國興起的一種技術。現代制造業的進步，使得沖壓動力源的主傳動系統不斷發展改進，液壓型主傳動系統替代傳統的機械型，伺服電機驅動型替代液壓型成為趨勢。數控伺服型與機械或液壓轉塔沖床相比，擁有高柔性、高精度、高效性、節能、易于維護、低噪環保性、穩定性好等優點，這是因為數控轉塔沖床主驅動應用交流伺服控制技術。采用此技術可以精確掌握滑塊行程，進一步實現淺拉深和壓窩工藝，操作便捷，效率高，性價比高，質量優秀。目前，國內每年大約需要3000臺數控轉塔沖床，而其中兩成為伺服電機驅動主傳動式高性能機型，這種趨勢還在不斷發展。目前具有創新和應用較好的為我國山東省濟南自主研制的SP型數控伺服轉塔沖床，以及德國研制的使用DECV閥技術的HDM型伺服液壓系統，其目前仍是主流機型的數控液壓轉塔沖床，這種技術也使數控液壓轉塔沖床也快速步入新的伺服化發展階段。