數控沖床范文第1篇
當前,生產高速沖床的廠家很多,國外的主要有:德國蘇勒、瑞士布魯道爾、美國明斯特、日本京利、日本能率、日本多比、日本會田、臺灣高將和瑛瑜等,國內的主要有:揚州鍛壓、徐州鍛壓等。各個生產廠家的高速沖床的導向基本不同,就是同一公司生產的高速沖床的導向結構也有可能不同。
目前應用較多的導向方式有:
(1)圓柱導向(圖1)。根據接觸表面的狀態又可細分為滑動導向、滾動導向、靜壓導向等。
(2)平面導向。用的較多的是八平面導向。導向類型同樣有滑動、滾動之分。圖2是德國蘇勒的一種平面滾動導向結構。
常用的高速沖床導向結構匯總如表1所示。
從以上高速沖床導向的應用類型來說,很難評價哪一種結構差,哪一種結構好,每種導向類型均有其優點,關鍵是根據不同的沖壓需求進行選擇。
2 高精度、高保持性、長壽命的導向技術分析
根據數控高速精密沖床的要求,沖床在高速運行時,靜態精度和動態精度的要求均比國家現行的標準高很多。要想沖床在實際生產中能夠穩定、可靠地達到以上目標,設置一種高保持性、高精度、長壽命的沖床滑塊導向裝置是非常關鍵的。
(1)平面滑動導向裝置
平面滑動導向裝置在滑塊水平面內各個方向的位移均受到導軌的約束,導軌精度提高,滑塊產生的側向力會直接由導軌傳遞給機身,因此,導向系統應具有高的剛度。
但隨著產品要求的提高和連續模的使用,平面滑動導軌達到的機床精度越來越難以滿足實際生產的需要?，F在,預應力滾動導軌已基本取代滑動導軌,其主要目的就是把滑塊在承受偏載負荷時精度變化控制在最小的范圍內,為精密模具的使用和提高壽命創造有力條件。
(2)滾動導向裝置
高速沖床所使用的滾動導向裝置可分為平面滾動導向、柱式滾動導向兩類。也有個別廠家采用平面滾動導向和柱式滾動導向并用的結構。柱式滾動導向又有兩柱、三柱和四柱三種結構,使用最為普遍的是四柱式導向結構。
平面滾動導軌的主要缺點是由于各種非正常因素導致滑塊運行精度有所下降或導軌面磨損時,需要定期對導向精度進行調整以保證精密沖壓所需的機床精度。這種結構主要應用于大噸位的高速壓力機或較低速度的快速壓力機。
高速精密數控沖床的另一種最主要的導向方式就是柱式滾動導向裝置,這種結構主要應用于1000kN以下的高速壓力機和超高速壓力機上。柱式導向裝置中的滾動體一般采用直線運動球軸承,滑塊上下運行時,這些滾珠一邊滾動,一邊在保持架內循環,因此,柱式滾動導向為純滾動摩擦,阻力很小。
柱式滾動導向裝置之所以能得到廣泛應用,是因為圓柱面的加工易于達到較高的精度,導軌面間隙或過盈量的大小是靠加工和導向元件本身的精度來保證的,安裝、調試和維修都很容易,不需要調整,結構也較平面滾動導軌簡單。圓柱導軌的圓柱面可經過精加工達到鏡面精度,以提高潤滑油膜的接觸剛性。同時因為柱式導向結構對滑塊在水平面內任一方向上都有約束,因而滑塊及機身上的導柱孔在加工中允差較嚴。缺點是在當溫度發生變化時,壓力機機身和滑塊之間會產生溫差,發生熱漲現象,從而使導柱和導向軸承之間發生靜態位移,產生附加載荷和不均衡接觸,以至導致導柱和導套之間的異常磨損,甚至會出現卡死現象。
(3)靜壓導軌導向裝置
靜壓導軌導向裝置是一種特殊的滑動式導向結構。在導柱和靜壓軸承之間沒有直接接觸,靠靜壓油膜導向,精度高、剛性好,是一種新型的導向結構。它的特點有:
(1)沖裁時,由于沖擊負荷作用而產生的導軌橫向間隙(滑塊橫向位移)將會引起有關靜壓油腔油壓上升,需增強該導軌處的剛性,阻止滑塊的橫向移動。(2)在靜止狀態,靜壓油腔中的油壓從兩側作用于導柱上,使導軌處于理想的“零隙”狀態,靜壓導軌的剛度比一般柱式滾動導軌要高得多。(3)靜壓導軌中無金屬直接摩擦,壽命長,精度保持性好。(4)在導柱和靜壓軸承之間有壓力油循環,對微振動有阻尼效果。由于靜壓軸承的承載力是由靜壓油腔產生并作用于導柱上的,因此,在靜壓油腔所產生推力的作用下,迫使滑塊處于最理想的位置。
綜上所述,就導向裝置剛性而言,靜壓導軌是理想的結構形式,而且解決了在八面直角及柱式預應力導向裝置上無法避免的熱變位產生的附加應力問題。靜壓導軌在超高速壓力機上的應用越來越普遍。
3 數控高速精密沖床導向裝置設計
根據以上的分析,結合我公司高速沖床實際應用狀況,初步確定沖床的導向裝置為兩中心靜壓導柱和四輔助滾動導柱的結構。中心導柱不但承受沖壓力作用,還承擔滑塊主要導向作用;四輔助導柱主要起滑塊導向作用。綜合考慮,兩中心導柱采用圓柱靜壓導軌結構;四輔助導柱采用柱式滾動導向結構。結構如圖3所示。
由于模具偏載的存在,有時四輔助導柱也要承受一定的側向力,為了滿足正常生產的精度需要,四輔助導柱采用了花鍵式滾珠導向。輔助導柱的結構和裝配如圖4、圖5所示。
滾珠花鍵軸的外筒內封裝的鋼球在經精密研磨制成的滾動溝道面中作順暢的直線滾動,同時起到傳遞側向扭矩的作用。
滾珠花鍵軸導向結構與直線襯套結構相比具有明顯承載的優勢,圖6是兩種結構承載能力的比較。與直線襯套相比,滾珠花鍵軸的容許負荷提高了13倍。
4 結論
綜上分析和多年生產實踐,在數控高速精密沖床結構設計中,采用靜壓導柱和滾動導柱結合的導向結構,可以滿足機床的技術性能要求。只要在加工時保證零部件的加工精度;裝配時注意零部件的清潔度和裝配要求;調試時保證潤滑油的壓力和清潔度,滿足穩定可靠的生產是沒有問題的。
參考文獻
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數控沖床范文第2篇
沖壓是鈑金加工中一個重要環節, 數控沖床可以代替過去三臺沖床的加工能力。大大提高了生產率。數控沖床是一種用途廣泛的機床, 有單沖頭和轉塔兩種。
數控轉塔沖床 (NCT) 集機、電、液、氣于一體化, 是在板材上進行沖孔加工、淺拉深成型的壓力加工設備。數控轉塔沖床 (NCT) 由電腦控制系統、機械或液壓動力系統、伺服送料機構、模具庫、模具選擇系統、外圍編程系統等組成。
數控轉塔沖床 (NCT) 是通過編程軟件 (或手工) 編制的加工程序, 由伺服送料機構將板料送至需加工的位置, 同時由模具選擇系統選擇模具庫中相應的模具, 液壓動力系統按程序進行沖壓, 自動完成工件的加工。
1.1 數控沖床的加工方式
(1) 單沖:單次完成沖孔, 包括直線分布、圓弧分布、圓周分布、柵格孔的沖壓。
(2) 同方向的連續沖裁:使用長方形模具部分重疊加工的方式, 可以進行加工長型孔、切邊等。
(3) 多方向的連續沖裁:使用小模具加工大孔的加工方式。
(4) 蠶食:使用小圓模以較小的步距進行連續沖制弧形的加工方式。
(5) 單次成形:按模具形狀一次淺拉深成型的加工方式。
(6) 連續成形:成型比模具尺寸大的成型加工方式, 如大尺寸百葉窗、滾筋、滾臺階等加工方式。
(7) 陣列成形:在大板上加工多件相同或不同的工件加工方式。
1.2 數控沖床特點
(1) 全自動集中潤滑; (2) 沖床模具自動冷卻和潤滑; (3) 液壓超載保護器屏幕顯示和自動重新設置; (4) 配備有氣動/液壓操作可變壓力板料夾; (5) 沖床本身的精度高、剛性大, 可選擇有利的加工用量, 生產率高; (6) 高準確性, 高速低噪音的液壓數控沖床。
1.3 數控沖床加工工藝特點
(1) 使用方便, 節省開模費用, 數控轉塔沖床 (NCT) 是集機、電、液、氣于一體的壓力加工設備, 用于各類金屬薄板零件加工, 可在板材上進行多種復雜孔型加工、淺拉深成型加工, 可以一次性自動完成零件的加工。數控轉塔沖床是壓力加工設備中最具生命力的一種。數控沖床不但可以按要求自動加工不同尺寸和孔距的不同形狀的孔, 也可用小沖模以步沖方式沖大的圓孔、方形孔、腰形孔及各種形狀的曲線輪廓, 同時也可進行特殊工藝加工, 如百葉窗、淺拉伸、沉孔、翻邊孔、加強筋、壓印等。通過簡單的模具組合, 或者進行多坐標的聯動, 能加工形狀復雜的零件。相對于傳統沖壓而言, 節省了大量的模具費用, 可以使用低成本和短周期加工小批量、多樣化的產品, 具有較大的加工范圍與加工能力, 從而及時適應市場與產品需求的變化。
(2) 加工精度高, 具有穩定的加工質量數控沖床沖切精度高, 沖切毛刺小, 工件平整度好, 后續加工量少, 廢品率低, 成形質量高, 數沖的加工尺寸精度一般可達0.1mm, 產品的尺寸一致性好。
(3) 機床可對工件單獨加工或用群命令對工件批量加工, 提高生產率。數控沖床的加工速度快, 一般的液壓式設備沖程率可達500~600次min, 有的甚至高達900次min, 最大定位速度可達100mmin以上。對于大尺寸板材基本可達一次加工就能完成而不像傳統的加工, 需多工序, 在很多不同的設備上加工。這樣由于減少了中間環節, 減少了后處理工序, 減少了模具設計等, 且通過簡單的模具, 數控集成式的加工, 大大節約了勞動力, 降低了成本。
(4) 加工零件改變時, 一般只需要更改數控程序, 可節省生產準備時間。
(5) 對操作人員的素質要求較高, 對維修人員的技術要求更高。
2 數沖加工常見問題及處理方法
2.1 壓傷
原因:來料表面有雜物;刀具有雜物;刀盤轉塔中有雜物;刀具帶料有磁性;程序不合理;刀具的間隙;刀具干涉。
處理的方法如下。
(1) 來料表面有雜物, 用氣槍和碎布清理干凈。
(2) 檢查刀具上下模是否有鐵屑雜物, 用碎布清理干凈, 可在刀具表面貼上膠布。
(3) 根據板材厚度選擇合適下模間隙, 研磨過的刀具和長時間在用刀具都要退磁;組合刀具沖切方孔時, 選用最合適的相近刀具。
2.2 劃傷
原因:來料不良有劃傷;人員上下料擺放有劃傷;模具劃傷。
處理的方法: (1) 來料不良的有劃傷拒收, 有烤漆、拉絲, 但必須要知道烤漆那個位置, 劃傷的嚴重性, 再決定是否采用。上下料時, 兩人必須同時垂直抬起, 垂直放下, 針對CRS料, 必須把機臺滾珠打下。銼毛刺不準把工件壘在一起, 工件不準在紙板上拖動, 擺放平穩、整齊, 每層數量一致, 高度不準超過1m; (2) 調整刀盤里的毛刷, 厚板要用硬毛刷, 特殊成型刀具下模較高, 要把毛刷抬高。盡量把刀具裝在遠離其它的刀具或者在程序里添加M01, 采用裝拆方式生產, 程序優化, 減少工件在模具上面拖動。
2.3 變形
原因:模具下模過矮;模具相隔太近有干涉;沖切位置與夾爪太近;制程變形 (網孔、特殊成型) 。
處理方法: (1) 下模加高, 較高下模的刀具盡量遠離其它的模具安裝, 不能把兩個高的下模裝在一起, 兩特殊成型相隔很遠會有干涉, 要考慮先沖好一把刀和避位位模。 (2) 二次加工盡量少裝內圈A工站, 沖切位置與夾爪位置保持一定距離, 夾爪高度不宜過高或低, 要與毛刷平齊。 (3) 沖制網孔盡量用多孔刀或改川普加工, 沖制時從外到內加工, 隔行加工。整板下料分兩次加工, 先加工夾爪邊的, 然后把材料轉180°加工剩余部分;改變加工順序先切邊再沖網孔。特殊成型沖制有變形, 有可能是壓力加大, 更換刀具里的彈簧, 加高下模。
3 數控沖床技術的發展趨勢
數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化, 使制造業成為工業化的象征, 目前, 世界上數控技術及其裝備發展的趨勢主要有以下幾個方面。
(1) 高速、高精加工技術及裝備的新趨勢效率、質量是先進制造技術的主體。 (2) 5軸聯動加工和復合加工機床快速發展。 (3) 智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢。 (4) 重視新技術標準、規范的建立。
摘要：隨著微電子和計算機技術的日益成熟, 推動了我國數控技術的發展, 國產數控系統相繼開發成功, 使我國數控機床在品質上、性能上得到了保障。由于數控機床有著對工件改型的適應性強、加工精度高、提高生產率等特點, 因此數控技術在鈑金機床上得到了廣泛應用, 它解決了鈑金加工中存在的零件精度高、形狀復雜、批量大等問題。數控鈑金機床包括數控剪板機、數控激光切割機、數控沖床、數控彎板機、焊接機、火焰切割機等。它們在生產中的應用大大提高了鈑金加工能力、使鈑金件在質量上、產量上得到保證, 同時也大大的降低了工人的勞動強度。
關鍵詞：數控沖床,鈑金加工,沖壓
參考文獻
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數控沖床范文第3篇
關鍵詞：數控轉塔沖床,維護保養,典型故障分析與排除
一、數控轉塔沖床的主要用途和特點
數控轉塔沖床是壓力加工設備中最具生命力的集機、電、液一體化的產品，是由數控系統控制的高效、精密的板材加工設備，可以一次性自動完成多種復雜孔型和淺拉深成型加工。通過自動編程，可對板材進行X、Y方向的精確定位，自動選擇轉盤模具庫中的模具，按要求自動加工，也可用小沖模以步沖方式沖大的圓孔、方形孔、腰形孔及各種形狀的曲線輪廓，也可進行特殊工藝加工，如百葉窗、淺拉伸、沉孔、翻邊孔、加強筋、壓印等。
二、數控轉塔沖床的使用要求
1. 使用環境
為提高數控轉塔沖床的使用壽命，一般要求室溫不宜太高，要避免陽光的直接照射和其他熱輻射，避免太潮濕、粉塵過多或有腐蝕氣體的場所。遠離高頻、電磁場大的設備，如氬弧焊機、電焊機等。
2. 電源要求
一般采用專線供電，為避免電網有較大波動和高次諧波，一般配備三相交流穩壓裝置，可減少供電質量的影響和電氣干擾。電源始端有良好接地，進入數控轉塔沖床的三相電源應采用三相五線制，中線(N)與接地(PE)嚴格分開，做好保護接地。
3. 操作規程
在數控轉塔沖床的使用與管理方面，應制定切合實際、行之有效的操作規程。例如潤滑、保養、合理使用及規范的交接班制度等，制定和遵守操作規程是保證數控機床安全運行的重要措施之一。實踐證明，眾多故障都可由遵守操作規程而減少。
4. 人員要求
數控轉塔沖床的操作者應該經過專門培訓，考核合格后方可操作設備，否則可能造成機床損壞甚至危及人身安全，這樣的教訓已經不少，應牢記。操作設備的人員盡可能做到穩定、熟練并掌握設備情況才能保證設備的運行穩定。
5. 日常維護
日常維護可保持數控沖床在良好狀態下運行，延長機床的壽命。同時，還可及時發現隱患并排除，以免造成重大損失。
6. 數控設備的動態保存
購買數控轉塔沖床以后要充分利用，尤其是投入使用的第一年，使其容易出故障的薄弱環節盡早暴露，以便在保修期內排除。沒有加工任務時，數控轉塔沖床也要定期通電，最好是每周通電1次，以利用機床本身的發熱量來降低機內濕度，使電子元件不致受潮，同時也能及時發現電池電量不足報警，以防止系統設定參數的丟失。
三、數控轉塔沖床維護保養
(1)應保持機床周圍清潔、無雜物。要定期對機床的表面進行擦洗，做到表面無油污，工作臺無雜物。絲杠、導軌等運動表面每個星期清潔一次。及時清理轉盤周圍廢料，以防下轉盤下平面被拉傷、劃傷以及出現夾料撞料等問題。
(2)做好潤滑，做到各潤滑管路通暢。定期檢查集中潤滑裝置和液壓站，確保油位高度，油質良好。每天對空壓機進行排水處理，對機床上所配分水器進行放水處理，對油霧器油位進行檢查，確保有足夠的油對空氣管路有效潤滑。
(3)定期檢查模具，以防因?？诨驅蜴I磨損，造成模具損壞。
(4)機床在運行過程中，非緊急情況下不用按“急停”按鈕，尤其是使用旋轉模時。
(5)禁止用手拉動旋轉模同步帶，以免C軸錯位。
(6)定期檢查電氣柜內元器件上的灰塵，特別是帶有散熱風扇的模塊，至少每個月清潔一次。保持電控柜內干燥、干凈。
(7)檢查液壓元件、氣動元件，有無漏油漏氣現象。
四、數控轉塔沖床典型故障分析與排除
1. 帶料故障
由于退料力不足，在模具上行時沖頭未能從板料中退出，或連續沖壓時間配合不好，模具帶板料一起上行。原因： (1) 彈簧疲勞; (2) 步沖時間配合不好; (3) 上模刃口熔灼，引起磨損; (4) 間隙不合理; (5) 模具潤滑不好; (6) 下模刃口磨損。
措施： (1) 更換彈簧; (2) 調整步距; (3) 防止上模熔灼，用多副同規格模具輪換使用或更換沖頭材料; (4) 根據不同板厚、材料選擇相應間隙的模具，保證沖裁時模具對中; (5) 經常清潔模具，保持良好潤滑; (6) 及時刃磨下模，保持下模鋒利，刃口直角處要帶有微小圓弧。
2. 廢料反彈故障
在沖孔過程中有上模將沖孔后的落料反帶出下?？诘默F象。原因： (1) 板料上表面或沖模底面有油，造成廢料和沖頭粘連，廢料被帶上來; (2) 模具 (或板料) 有磁性; (3) 沖壓速度高，回程快，形成真空效應; (4) 先前沖下的廢料在下模中卡住，形成氣密腔，廢料被反彈; (5) 模具高度不對; (6) 模具用鈍; (7) 模具間隙值偏大; (8) 使用的鋁板或不銹鋼板帶膜; (9) 使用的卸料棒老化或者損壞。
措施： (1) 清除板面上的油污，沖頭端面上的推料橡膠柱應及時更換不得缺失; (2) 模具刃磨后徹底退磁; (3) 適當降低沖壓次數; (4) 適當加大入模量，一般≥1mm; (5) 有真空吸料裝置時，檢查真空系統是否正常; (6) 及時刃磨模具，保持刃口鋒利; (7) 選用合適間隙的下模： (8) 使用防止廢料反彈的下模。
3. 轉盤錯位故障
CRT出現T銷未入報警或銷入時轉盤晃動。原因：機器在使用一段時間以后，由于鏈條的變形或其他原因造成的轉盤定位銷相對于轉盤定位孔錯位的情況是很有可能出現的，有的時候可能是上、下轉盤都錯位，有的時候可能是只有一個轉盤錯位，無論出現哪種情況，調整方法一樣。
調整方法：接通電源;把機器設到手動操作位置;按動銷出按鈕，使定位銷退出;松開傳動軸鏈輪固定端蓋的螺釘，使傳動軸與鏈輪之間能夠相對轉動;人工搬動轉盤，使定位銷對準轉盤的定位銷孔;反復按動銷進和銷出按鈕，檢查銷子與轉盤是否對中，調好以后，把銷子銷入;調整之前要先檢查鏈條的松緊，如果鏈條松了，要先張緊鏈條以后，再調整定位銷對中。在鏈條雙邊漲緊程度接近一致的情況下，把鏈輪的固定套固定;最后返回到自動方式。
4. 液壓系統故障
出現1050報警，沖頭不在上死點，X軸Y軸T軸不能動作。(機型VT-500，數控系統FANUC 0i-PC;液壓系統為博士力士樂)。出現此故障后查維修技術資料只提示主液壓泵沒開，并沒有其他提示，但油泵已正常啟動。因該液壓系統的缺點是油溫高，4WRSE伺服閥溫度也高，很有可能是伺服閥故障，因閥不好分體檢查，很難判斷其好壞。
首先檢查伺服閥電源A、B兩端電壓是否為24V，伺服閥插頭是否插好，HNC控制卡運行燈和電源燈是否正常亮，正常時當油泵開起來后，沖頭應該有幾毫米的移動，油壓是否在設定值之間變化。HNC控制卡和數控系統之間的數據總線插頭是否聯接良好，必要時可打開插頭外殼，檢查接線是否良好。
檢查上死點PTE信號, 可進入自診斷功能, 順序為SYS-TEM/PMC/PMCDGN/STATUS/輸入X8對應的X8.2必須是1。檢查信號從HNC100, 線號411和100之間, 電壓是否為DC24V, 線號612和100之間, 電壓也必須為DC24V。如上面各項檢查完畢沒有任何問題, 可用Win-ped 5.05軟件, 進一步連接HNC控制卡進行診斷, 檢查各項參數, 如還沒問題, 可判斷伺服閥發生機械故障, 可換閥進行試驗, 如問題解決, 故障為伺服閥損壞。經上述檢查還不能消除故障, 最好與廠家聯系。
5. 與沖床振動有關的故障
(1)在沖壓過程中，停止沖壓，系統自動重啟，又可正常工作。該故障在沖壓過程中反復出現，無報警提示，正常時很難找到故障原因，這種故障多數與振動有關。如檢查三相電壓穩定，一般都是各閥或感應開關的DC24V電壓有瞬間短路引起壓降致使系統重啟。因為數控沖床沖壓較快，高頻率振動易引起各閥及感應開關的DC24V電源線路破損或接線松動，引起瞬間對地短路，在實際維修中多次碰到此類問題。此類故障需要維修人員一根一根線仔細排查，重點排查轉塔周圍的信號線。
(2) 在連續沖壓過程中常停頓2s左右又繼續工作, 無故障報警。此類故障多與振動有關, 特別是沖板越厚, 越易出現此故障, 即振動越大越易出現。經過仔細觀察, 發現固定在床身上的氣壓三聯件上的儀表指針, 因振動幅度超過最低氣壓設定值, 引起瞬間氣壓報警而停頓, 將氣壓三聯件從沖床床身上分離, 故障消除。
五、結束語
數控沖床范文第4篇
最新研發成功并于CIMT2015 中國國際機床展推出的SPE21250-OS型數控伺服轉塔沖床(圖1),率先在國內實現基于德國力士樂MTX型數控系統,實現數控伺服轉塔沖床控制技術的開發與應用,不僅發揮出SVR可變連桿伺服主傳動發明專利技術特點,刻印1800 次/分,10mm沖程、1mm步距1000次/分等主要指標居國內領先、國際先進水平;主伺服電機功率僅為同類產品力矩電機的1/3,平均能耗降低70%,同時實現了ACN連續沖、自動降噪、GUI界面、CAM軟件、NC模具庫、模式優化、3D仿真等“智能化”技術應用。
1 主要技術開發與應用內容
1.1 確立基于專利技術的伺服沖智能化技術平臺
(1)為滿足SP系列伺服沖專利技術的深層次開發需求并進一步提升智能化技術水平,突破以往專用控制系統開發局限,以更為開放型數控系統技術建立新的技術平臺,包括開發發揮專利技術優勢的伺服沖控制系統、交互式人機界面操作系統、一體化自動編程軟件系統等,實現加工過程自適應、加工參數的優化選擇、故障自診斷與自修復、故障回放與仿真、伺服驅動能量優化等智能化功能,提升綜合性能與技術附加值。
本系統硬件部分主要由工控機、控制器、操作面板、多軸驅動器以及伺服電機等組成。其中,工控機用于機床信息的顯示、錄入,以及工件加工程序的存放、修改,控制器用于執行邏輯運算、順序控制、定時計數與算術操作等面向用戶的指令,驅動器控制伺服電機完成指令動作。工控機與控制器之間通過工業以太網Ethernet電纜連接,控制器、操作面板、驅動器之間通過工業以太網SERCOS-III電纜連接,并形成一個閉環控制。
該系統標準配置為5 個數控軸,分別為P、X、Y、T、C。其中,P軸為伺服沖壓軸,X、Y為板材送進定位軸,T軸為轉塔旋轉選模軸,C軸為模具旋轉分度軸。在此基礎上可增配Y1 軸或X1、X2 軸,擴展為同步雙Y軸或三伺服夾鉗送料軸等配置。數控系統總體方案如圖2 所示。
(2)基于專利技術的伺服沖智能化技術平臺的確立,不僅使伺服主傳動核心專利技術(CN2011102191487)優勢得到高性能綜合發揮,并在數控轉塔沖床的轉盤選模系統、高速送進系統、數控系統及軟件技術等方面,進行相應系統控制程序與軟件深層設計開發,進而提升多轉?；螂p排模具轉盤(CN2011203063451)、多重模具互換型轉模(CN2011102413950)及多子模(CN2011203063447)、伺服夾鉗送進系統(CN2010101913856)等多項創新技術的高效應用,并通過CAM自動編程系統與伺服沖壓數控系統軟件相集成,從而進一步提升整機性能和可靠性,形成自主知識產權的系列新產品,綜合技術性能指標保持國內領先、國際先進水平。系統開發應用效果如圖3 所示。
該平臺硬件系統采用德國BOSCH-REXROTH公司Indra Motion MTX型開放式數控系統及伺服驅動系統;而本行業國際技術領先的德國通快TRUMPF公司,也正是基于此系統自主開發出專有控制模式與軟件,實現了其沖床單旋轉沖頭、直列式模具庫、無廢料沖切等獨樹一幟的功能;同時,TRUMPF公司與BOSCH-REXROTH公司均是德國Industry 4.0 計劃實施中最早加入者,其各自代表的行業領先技術也正是今后“智能生產”技術發展的方向。
1.2 開發專利主傳動的伺服沖壓控制技術
1.2.1 確立專用的系統伺服沖壓控制方式
為保證伺服沖的高沖壓速度,同時保證其穩定性,系統采用驅動模塊配置的CPU進行沖頭驅動控制,沖壓P軸運行于獨立通道,其驅動器與系統直接交換信息;基于系統的開放性設計平臺,開發沖壓P軸專用的底層驅動程序,實現沖壓軸與進給軸的緊密配合與優化控制,保證高精度下的高速沖壓,如圖4 所示。
1.2.2 開發獨有伺服主傳動的沖壓控制模式
伺服沖壓P軸控制指令可分別對沖壓周期內上下死點、送料點位置與曲軸回轉的速度、加速度等特性進行參數化設定調整,單側擺、雙側擺、連續沖、變速沖等伺服沖壓模式,分別適應于打標、刻印、單沖步沖、成型滾壓及降噪沖壓等工藝要求。其中,變速沖壓模式可根據每個模具沖壓負載力大小,選擇降噪模式后自動調整參數降低沖頭進入板材時的速率,從而有效降低沖壓噪聲5 分貝以上。
連續沖壓模式是基于應用高速小慣量伺服電機特點的可變連桿專利系統,在該系統平臺上開發的獨有“智能化”新模式,它使數控轉塔沖床最具特色最廣泛應用的步沖(Nibbling)沖壓模式,由以往主伺服電機雙側擺模式步沖時頻繁啟停加減速方式,轉變為只需啟停一次即可完成所有沖孔的模式。不僅提升沖壓效率、保證高精度、大大降低能耗和噪聲,而且改善了伺服沖壓主傳動機械系統的工況,最大化地提高能量利用率,更有效地延長其使用壽命,具有獨特的綜合性能優勢。如圖5所示。
由專門設計的系統程序控制,按照步距板厚等參數,通過對沖壓周期內進給軸的自動檢測并實時優化匹配沖壓軸的主電機轉速,精確控制變速、送料起始點等參數,效率實時最大化地快速完成全部沖孔。其顯著效果是不僅實現高速小步距沖壓變得“輕”而易舉,輕松實現1mm步距、12mm沖程時1100 次/分鐘的步沖速度,更使連續沖能耗降低至僅僅不到雙側擺步沖時的10%,極大地提高了主伺服電機的能量利用率,節能、降噪效果十分突出。如圖6所示。
1.2.3 專用于伺服沖床的各種功能開發
基于力士樂系統的高度開放性,使系統底層程序的設計更靈活,并使各項基本功能的開發能夠更好地發揮特色、提升技術性能。例如,T軸轉塔模具系統包括標準模、轉模、多子模、轉盤鎖定、手動換模等控制功能;C軸模具分度系統包括轉模分度、多子模選擇與二次旋轉以及X、Y軸的同步聯動等功能;其他還包括板材重再定位、夾鉗安全保護、輔助執行等功能,以及直線與圓弧步沖、矩陣排列沖孔、直線與矩形剪切、多工件加工等各種圖形沖壓固定循環功能,如圖7 所示。
1.3 開發伺服沖全功能多樣化人機界面系統
(1)標準人機界面主要包括NC編輯器和程序管理器、刀具管理器、通道與軸接口總線診斷、日志等功能,并可運用系統集成HMI編輯器,配置用戶所需功能界面。同時運用Win-Studio Lite軟件開發設計專用人機界面,包括系統診斷、維護監控、狀態顯示、操作指導和圖標顯示等功能;文本信息和日志界面可提供系統信息及用于故障排除的提示幫助等;監控維護界面用于日常工況管理、模具狀態監控、故障記錄等。人機界面示意圖如圖8所示。
(2)采用標準OPC服務器并應用高級語言編程,設計開發的專有GUI人機界面,通過開放式界面與特有功能化設計,可實現加工模式自適應、工藝數據采集與加工參數優選、加工過程仿真與故障診斷與自檢等深層次應用,其中的3D圖形實時模擬監控功能也更具特色,如圖9 所示。
(3)開發系統一體化伺服沖自動編程軟件并與開放式系統相集成,不僅實現系統的實時切換與編程操作,還可將系統開發的工藝數據應用等功能與自動編程系統無縫對接,利用數控系統監測功能跟蹤采集沖壓數據,建立沖壓速度、板料特征、沖壓圖形等參數的優化匹配模型,開發相應的控制模式及程序軟件,使從圖紙到工件的過程更直接,提升了伺服沖加工效率與“智能化”水平,如圖10 所示。
2 結束語
當前數控轉塔沖床伺服沖壓主傳動技術的發展趨勢,主要特征體現為高速、高效、節能、高可靠性、復合化、智能化與網絡化等。近年來,濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司在積極跟蹤國際先進數控伺服沖壓技術的同時,著力于提高關鍵技術與核心技術的自主研發能力、提升產品的技術水平、加強創新和前瞻性技術的研究與應用。
SPE21250 -OS型數控伺服轉塔沖床的成功研制,突破現有傳統控制系統開發局限,以更為開放型數控系統技術建立新的技術平臺,進一步提升SP系列伺服沖“智能化”技術水平,使該系列產品技術領先、高速度、高精度、高效率、低能耗以及性價比優、可靠性強等優勢得到更加充分的體現,在滿足相關行業用戶高效精密沖壓加工的需要的同時,為企業開拓了新的產品市場,并將成為未來發展的主導系列產品,也對提升我國此類數控板金加工技術與裝備的水平起到積極的作用。
參考文獻
[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(3):13-17.
數控沖床范文第5篇
隨著鈑金加工企業加工要求的提高以及購買能力的提升, 迫切需要使用高檔鈑金加工設備。傳統的單電機單絲杠直驅的結構形式, 已經不能滿足高檔機床高速、高動態的指標要求。筆者結合我公司的新型送料結構形式, 分析其對機床動態性能提高所起的重要作用。
橫梁送料系統的主要功能是把待加工件準確地送到加工位置, 前后 (Y軸) 方向是通過橫梁的運動來送料, 左右 (X軸) 方向是通過拖板的運動來送料。下面對兩個方向分別加以介紹。
1 X軸采用齒輪齒條驅動提高動態性能
典型的X軸送料系統的結構形式如圖1所示。伺服電動機通過聯軸器帶動滾珠絲杠轉動, 再通過絲杠螺母帶動拖板運動, 實現板料的移動。其特點是負載小、運動行程長。
目前, X軸存在的主要問題是高速運行條件下受絲杠臨界轉速限制導致送料速度上不去。以X軸2 500 mm行程為例, 最大送料系統僅僅為2 000 (絲杠臨界轉速) X32 (絲杠導程) =64 m/min, 達不到更高的高速送料要求。如果強行提速, 絲杠則會出現共振現象, 嚴重影響機床加工精度。為克服絲杠臨界轉速的問題, 目前, 主要有下面兩種解決方案。
(1) 采用大直徑大導程絲杠
采用大直徑大導程絲杠, 可以提高絲杠的臨界轉速, 達到高速送料的要求。
但是采用該方案后, 絲杠本身的采購成本大大增加, 同時需要大規格的電機配合一級減速裝加工技術與機床置 (同步帶傳動或者大小齒輪傳動) , 來適應系統轉動慣量增加和減速的要求, 最終導致成本大幅增加。
(2) 采用絲杠抑振裝置
在絲杠運行過程中, 增加輔助支撐裝置, 對絲杠形成一種約束作用, 減小絲杠振動程度。圖2所示為我公司獲得國家專利的抑振裝置結構圖。該方案雖然能一定程度的解決絲杠的抖動問題, 但其缺點是安裝調整比較麻煩, 需要增加一套直線導軌裝置, 成本也相應增加。
通過以上兩種方法可以一定程度上解決絲杠臨界轉速的問題, 但是都存在各自的缺點。在機床有更高速要求時, 采用了齒輪齒條的結構方案。圖3為傳動結構圖。采用齒輪齒條驅動結構后, X軸最大進給速度可以達到120 m/min。目前, 該齒輪齒條驅動結構已獲得國家專利。
與滾珠絲杠傳動相比, 齒輪齒條傳動具有如下優點:
(1) 進給精度和定位精度等同于滾珠絲杠的精度;
(2) 無嚙合噪音、無明顯的運行噪音, 幾乎無振動;
(3) 具有滾珠絲杠無法完成的長距離進給, 高速運行超過250 m/min;
(4) 使用壽命是普通齒條及滾珠絲杠的2.5倍。
2 Y軸采用雙驅動同步絲杠的動態性能分析
典型的Y軸送料系統的結構形式如圖4所示。進給伺服電動機通過聯軸器帶動滾珠絲杠轉動, 再通過絲杠螺母帶動橫梁系統實現直線進給。為了消除滾珠絲杠的反向間隙, 對螺母施加預緊力?？紤]到加工精度的高要求, 滾珠絲杠兩端用固定-固定方式安裝。整個結構的特點是:工作臺行程較長導致絲杠長度較長, 只有兩端軸承支承, 支撐跨度較大, 由于絲杠自重的作用, 必然有一定的撓度, 剛性差。另外橫梁重量相對絲杠也比較大, 加減速過程中慣性較大, 導致進給系統剛性和抗振性能下降。
根據文獻[1]的分析結果, 需要做的工作是在保持現有橫梁剛度和結構允許的情況下, 盡量減輕其重量, 降低負載, 同時提高絲杠和導軌系統在高速條件下的動態剛度[1]。
根據這一原則, 設計了輕量化橫梁, 減小工作負載。同時采用雙驅同步絲杠取代單絲杠的結構形式, 大幅提高絲杠系統的剛度。另外, 由于Y軸行程相對X軸行程而言要小很多, 不存在受絲杠臨界轉速影響的問題。雙驅同步絲杠驅動結構如圖5所示。
隨著數控轉塔沖床的不斷發展, 為提升機床的產能與加工質量, 高速與高精度成為關鍵, 如何提升加工速度與加工精度已成為鈑金加工設備發展的重要課題。提升機床的生產效率, 就必須要在有限的行程內提高速度, 但隨著速度的提升, 驅動工作平臺或者主軸的驅動力也必然隨著增大, 在高速進給時, 瞬間的驅動力很容易引起振動現象的產生, 一旦加工過程中有振動產生, 便會導致加工精度的降低, 進而影響到工件的加工質量, 因此往往無法同時兼顧高速度與高精度的需求, 要求加工精度的同時就無法提升加工速度[2]。
機床瞬間加減速時的振動現象, 起因主要來自于驅動系統的結構剛性及慣性匹配不佳所致, 因此只要加強進給系統的結構剛性就可以有效的減少高速進給時所引起的振動。當進給系統的結構剛性增加時, 往往會造成載臺基座的質量增加, 進給系統的質量越大時, 所需要的驅動動力就必須相應加大, 由于受限于機臺的空間設計 (如主軸馬達的配置空間考慮等) , 使載臺基座的質量受到限制[2]。
由于上述的各項因素, 我公司采用雙絲杠雙電機的驅動結構, 此方式不但可以增加進給系統的結構剛性, 還可以減少因驅動力偏心所引起的力矩影響, 雙馬達的驅動方式除了可加強系統的驅動力外, 也可提升系統的應答速度。
3 結束語
分析了X軸采用齒輪齒條傳動結構和Y軸采用雙驅同步絲杠結構, 對于機床動態特性提高所起的重要作用。
摘要：傳統的數控轉塔沖床送料系統均采用單電機單絲杠驅動形式, 不能滿足高檔機床高速、高動態的指標要求。介紹了新型送料系統在數控數控轉塔沖床上的應用, 分析了其對機床動態性能提高所起的重要作用。
關鍵詞：數控轉塔沖床,送料系統,應用
參考文獻
[1]陳宏星, 徐長奎, 徐成.數控轉塔沖床送料系統特性分析及改善[J].今日機床, 2012 (1-2) :69-72.