伺服冲压技术在数控转塔冲床中的应用

贾明霞 张明松（山东科技大学，山东 青岛 266590）

伺服冲压技术在数控转塔冲床中的应用

贾明霞 张明松
（山东科技大学，山东 青岛 266590）

本文主要介绍了伺服冲压技术在数控转塔冲床应用中的技术发展，详细说明了SVR伺服电机驱动主传动专利技术和DECV阀技术的伺服液压系统，不仅可以使读者了解到如今国内外在伺服驱动主传动式数控转塔冲床的技术方面的动态与进展，还对读者在高性能板材冲压加工设备的技术发展研究提供帮助。

伺服主传动；数控转塔冲床；应用

1 SVR可变连杆专利技术的伺服主传动系统

1.1 简述

众所周知，改进伺服主传动技术可以提高数控伺服转塔冲床的技术。我国山东济南机械研究所在伺服电机驱动主传动系统技术方面，进行了持续深入的研究。通过多年的研究，认为采用连杆长度可变曲柄连杆传动机构能提高伺服主传动技术，由此创新性地提出了数控转塔冲床主传动系统，这种传动系统与国外已有技术的主传动模式不同，形成了拥有自主权的伺服主传动技术。此技术用小功率高速伺服电机就达到高效率、低能耗，优于以往的大扭矩伺服电机。

1.2 工作原理

SVR伺服电机驱动主传动技术达到了国际先进伺服主传动技术水平，拥有明显技术性能方面的优势。这种优势有两种：一是单伺服电机主传动系统，曲柄肘杆机构有增力特性，利用此特性，曲柄肘杆机构与伺服电机通过丝杠传动副连接，此主传动系统技术独特性为使用单台通用伺服电机直驱曲柄连杆机构，通过改变连杆的长度，小惯量低扭矩伺服电机高效节能，伺服电机的特性和数控转塔冲床的特点结合在一起，具有高效节能和柔性化等优点。二是双伺服电机主传动系统，此系统的工作原理为主传动系统同时控制两台伺服电机，分别与曲轴的两端连接。此结构的缺陷是为达到目标冲压速度和公称压力，需使用双力矩伺服电机，这种电机功率高，节能性差。

应用该技术实现了以下创新：

（1）新型内外连杆嵌套。螺丝把气缸固定在外连接杆上，具有导气作用，气缸的活塞杆固定在垫块上；垫块可以自由滑动，内连杆和垫块分别连接在垫块两侧的连接板；内、外连杆之间安装压缩弹簧，压缩弹簧产生力支撑内部结构的重量，调节连杆的长度使用摆杆式机械结构，此结构一个气缸就可以调节初始位置和打击位置所需长度。

（2）采用高转速、低扭矩的通用伺服电机直接与曲轴相连接。使用专用数控系统软件，连杆结构为内外连杆组合嵌入，曲柄连杆传动机构通过改变驱动连杆的长度，控制运行送进轴与冲压的联动。

合理控制连杆长度与减小的曲轴偏心距，精确算出数控转塔冲床的换模与冲压时所需的两种滑块行程，降低公称力矩，进一步减小其伺服电机的额定力矩和功率。

1.3 技术优点

（1）可变连杆和小偏心距曲轴的应用，电机驱动力矩同时成倍减小，具有极高的效率并能够很大成度地节能。

（2）数控转塔冲床较高的换位行程和提升模具，通过使用高速低扭矩伺服电机轻易实现，还可以用较小的加工行程满足快速步冲、满载荷冲压。

2 应用DECV阀技术的HDM型伺服液压系统

2.1 概述

数控转塔冲床的发展在过去的30多年里一直受液压主传动技术主导。目前，高性能机型中，伺服电机直接驱动的主传动系统以其快速高效及节能降耗的优点，已有逐渐替代液压系统的趋势。目前，液压型的转塔冲床依然主导着数控转塔冲床，其液压主传动系统技术也通过不断创新，变得更加快速、节能易维护，精度更高，满足目前企业的要求。拥有冲压速度快、噪声控制优、过载保护强、大吨位性价比高等优点，伺服电机驱动型液压系统技术使进一步体现应用液压技术的优势，当前伺服冲压新技术也朝着这方面发展。

2.2 工作原理和技术特点

德国公司最新研制的HDM型液压系统，采用了DECV伺服电机直驱主阀型系统技术，该技术使液压主传动技术的发展上了一个新台阶。该系统提升了冲压效率及精度、技术性能与可靠性等，在系统成本、能源效率和市场竞争力等方面优势明显。

HDM型液压系统的结构主要为：阀体油缸、液压站与电子控制器。这种液压系统有两点技术创新：一是采用DECV主控制阀，避免了高压泵的高压和流速干扰控制阀，这种技术是主控制阀的关键。控制阀在德国公司机械拷贝阀基础上，不同于普通的，一般的伺服阀由电磁线圈控制，而此控制阀直接有专门研制的伺服电机驱动，磁电路得到优化，还有动态特性、特有的机械结构。二是HS4型电子控制器，此电子控制器不仅提升了以往版本的电子控制器，且兼容以往版本的电子控制器。

结语

数控转塔冲床采用伺服冲压主传动技术，拥有顺应高速节能化加工发展方向的核心技术，技术先进、精度高及冲压速度快。这种数控转塔冲床工艺适应性好，功率低，节能环保，且加工范围广，SVR伺服电机驱动主传动专利技术和DECV阀技术的伺服液压系统，使高性能设备满足了急速发展金属板材加工行业的需求，提升了本行业领域技术水平，积极促进了国产数控板材冲压设备的发展，为国家的建设做出了极高的贡献。

[1]李兵.数控伺服转塔冲床的最新发展—Servo V.R可变连杆伺服主传动技术[J].锻压装备与制造技术，2012，47（03）：13-17.

[2]王玉山.伺服机械压力机发展状况[J].锻压制备与制造技术，2010，45（01）：29-31.

TG38

A数控转塔冲床是20世纪30年代从美国兴起的一种技术。现代制造业的进步，使得冲压动力源的主传动系统不断发展改进，液压型主传动系统替代传统的机械型，伺服电机驱动型替代液压型成为趋势。数控伺服型与机械或液压转塔冲床相比，拥有高柔性、高精度、高效性、节能、易于维护、低噪环保性、稳定性好等优点，这是因为数控转塔冲床主驱动应用交流伺服控制技术。采用此技术可以精确掌握滑块行程，进一步实现浅拉深和压窝工艺，操作便捷，效率高，性价比高，质量优秀。目前，国内每年大约需要3000台数控转塔冲床，而其中两成为伺服电机驱动主传动式高性能机型，这种趋势还在不断发展。目前具有创新和应用较好的为我国山东省济南自主研制的SP型数控伺服转塔冲床，以及德国研制的使用DECV阀技术的HDM型伺服液压系统，其目前仍是主流机型的数控液压转塔冲床，这种技术也使数控液压转塔冲床也快速步入新的伺服化发展阶段。