伺服冲床的构造及使用方法全析 (连载三)
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冲床机构运动分析13G数控邓学彬一、冲床机构的组成与工作原理冲床机构主要由飞轮、连杆、冲头、机座、工件组成。
当飞轮转动时,通过连杆带动冲头向下运动,在接近极限位置时完成冲压工件。
二、冲床机构的零件造型1连杆绘制连杆草图完成草图,使用拉伸命令厚度为10.2飞轮绘制飞轮草图完成草图,使用回转命令绕X轴回转360°。
将回转特征镜像,主菜单“插入”→“关联复制”→“镜像特征”。
注意:镜像面为回转特征中飞轮背面。
求和。
在“特征操作”工具条中选择“求和”布尔运算,使镜像特征与原特征合为一体。
在飞轮内面拉伸贯穿切除一直径10mm的通孔,便于和连杆装配。
3冲头绘制冲头草图完成草图,回转360°。
在冲头尾部端面居中插入草图拉伸切除距离为20mm。
在冲头尾部侧面绘制草图如下。
拉伸贯通切除,制作出冲头与连杆装配用通孔。
4冲床基座在“特征”工具条中选择“长方体”,输入长130宽120高140。
选择主菜单“插入”→“偏置/缩放”→“抽壳”,选取在长方体的底面,抽壳厚度10mm。
在长方体侧面上绘制草图,并拉伸生成厚度为10mm的支架。
在支架前表面绘制草图,拉伸生成70mm的凸耳。
在凸耳上拉伸切除出一直径20mm的通孔,以备装配冲头时使用。
将凸耳伸出的8条边进行边倒圆操作,倒圆半径10mm。
最后一步,制作放置工件用的小锥台。
圆锥操作与长方体、圆柱一样,输入相应尺寸就可直接生成,无需绘制草图。
但是它们一般自动生成在原点处。
为此必须在工作台中间创建一个新的工作坐标系。
选择主菜单“格式”→WCS→原点,在工作台中间位置创建一个新的坐标系原点。
放置一个底部直径30mm,顶部直径10mm,高20mm的小锥台。
5工件在“特征”工具条中选择“圆柱”,输入数值:底面直径42mm,高15mm,创建一圆柱体作为工件。
三、冲床机构的虚拟装配1新建一个装配文件,在绝对原点处添加组件——冲头。
用选择原点法添加组件——连杆。
添加一个“中心”装配约束,让连杆一个孔的中心线与冲头上的孔两条中心线重合。
冲床操作说明手册一、引言冲床是一种常见的机械设备,广泛应用于金属加工工业中。
本操作说明手册将详细介绍冲床的操作流程、注意事项以及常见故障解决方法,以便操作人员正确安全地使用冲床。
二、安全注意事项1. 在操作冲床之前,必须熟悉冲床的结构和工作原理,并按照相关规定进行操作。
2. 操作人员必须穿戴好安全防护装备,包括安全帽、护目镜、手套等。
3. 在操作过程中,禁止戴长发、戴宝石首饰或松散衣物,以免引发危险。
4. 在操作冲床之前,确保所操作的金属材料符合冲床的要求,并保证其固定稳定。
5. 禁止在冲床的运行过程中拆卸或调整任何零部件,除非按照相关操作规程进行。
6. 使用冲床时,禁止将手指、手掌和其他身体部位放入冲床的压力区域,以免发生意外伤害。
7. 在操作冲床时,必须使用安全可靠的电源,并确保电源线路无短路、漏电等问题。
8. 如果发现冲床出现任何异常音响、烟雾或其他异常情况,应立即停机检查故障原因。
三、冲床的操作流程1. 开启电源插好电源插头,并将电源开关打开。
2. 准备工件将待冲压的工件放在冲床工作台上,并用夹具固定好。
3. 调整模具根据工件的尺寸和形状,选取合适的冲床模具,并将其安装到冲床上。
4. 调整冲程和冲压力根据工件的要求,调整冲床的冲程和冲压力。
5. 启动冲床按下冲床的启动按钮,冲床开始工作。
6. 观察工件冲压过程在工件冲压过程中,密切观察冲床的运行情况,确保冲床能够正常工作。
7. 完成冲床操作待工件冲压完成后,松开夹具,取出工件,并对其进行检查。
四、常见故障及解决方法1. 冲床运行缓慢可能原因:电机电压不稳定、电源线路老化、换向器故障等。
解决方法:检查电机电压、更换电源线路、维修或更换换向器。
2. 冲床无法启动可能原因:电源故障、按键故障、开关故障等。
解决方法:检查电源连接情况、更换故障按键、维修或更换开关。
3. 工件冲压不完整可能原因:模具磨损、冲床冲程不准确、工件夹具松动等。
解决方法:更换损坏的模具、调整冲床的冲程、检查并紧固夹具。
1.上模上模是整副冲模的上半部,即安装于压力机滑块上的冲模部分。
2、上模座上模座是上模最上面的板状零件,工件时紧贴压力机滑块,并通过模柄或直接与压力机滑块固定。
3、下模下模是整副冲模的下半部,即安装于压力机工作台面上的冲模部分。
4、下模座下模座是下模底面的板状零件,工作时直接固定在压力机工作台面或垫板上。
5、刃壁刃壁是冲裁凹模孔刃口的侧壁。
6、刃口斜度刃口斜度是冲裁凹模孔刃壁的每侧斜度。
7、气垫气垫是以压缩空气为原动力的弹顶器。
参阅“弹顶器”。
8、反侧压块反侧压块是从工作面的另一侧支持单向受力凸模的零件。
9、导套导套是为上、下模座相对运动提供精密导向的管状零件,多数固定在上模座内,与固定在下模座的导柱配合使用。
10、导板导板是带有与凸模精密滑配内孔的板状零件,用于保证凸模与凹模的相互对准,并起卸料(件)作用。
11、导柱导柱是为上、下模座相对运动提供精密导向的圆柱形零件,多数固定在下模座,与固定在上模座的导套配合使用。
12、导正销导正销是伸入材料孔中导正其在凹模内位置的销形零件。
13、导板模导板模是以导板作导向的冲模,模具使用时凸模不脱离导板。
14、导料板导料板是引导条(带、卷)料进入凹模的板状导向零件。
15、导柱模架导柱模架是导柱、导套相互滑动的模架。
(参阅“模架”)。
16、冲模冲模是装在压力机上用于生产冲件的工艺装备,由相互配合的上、下两部分组成。
17、凸模凸模是冲模中起直接形成冲件作用的凸形工作零件,即以外形为工作表面的零件。
18、凹模凹模是冲模中起直接形成冲件作用的凹形工作零件,即以内形为工作表面的零件。
19、防护板防护板是防止手指或异物进入冲模危险区域的板状零件。
20、压料板(圈)压料板(圈)是冲模中用于压住冲压材料或工序件以控制材料流动的零件,在拉深模中,压料板多数称为压料圈。
21、压料筋压料筋是拉延模或拉深模中用以控制材料流动的筋状突起,压料筋可以是凹模或压料圈的局部结构,也可以是镶入凹模或压料圈中的单独零件。
冲床结构及常见故障处理冲床是一种利用冲击力进行金属成形加工的机床,广泛用于汽车、电器、电子、家具等行业。
冲床结构主要包括机身、连杆机构、滑块及模具装置、转动机构和控制系统等部分。
下面将介绍冲床的结构以及常见故障处理措施。
一、冲床的结构1.机身:冲床的机身是整个机台的主体结构,一般由床身、立柱和横樑组成。
床身呈矩形或V型结构,用于支撑其他部件。
立柱垂直于床身,起支撑和定位作用。
横樑连接在立柱上方,用于支撑滑块及其上的模具装置。
2.连杆机构:连杆机构是冲床的动力传输装置,把主动件的往复旋转运动变为滑块的直线往复运动。
连杆机构常见的形式有曲柄连杆机构、滑块连杆机构和摇杆连杆机构等。
3.滑块及模具装置:滑块是冲床中最重要的工作部件,负责将冲床提供的压力传递到工件上。
滑块通常由滑块体和工作台组成,其中滑块体上安装了冲压模具。
模具装置用于固定和定位模具。
4.转动机构:转动机构是冲床转动部件的驱动装置。
它主要由电动机、减速机和传动装置等组成,用于驱动滑块的上下往复运动。
5.控制系统:控制系统是冲床操作和调节的主要手段,一般由电气控制系统和液压控制系统组成。
电气控制系统用于控制机床的开关、行程、速度和压力等参数,液压控制系统用于控制液压缸、油泵和液压气源等工作。
二、常见冲床故障处理1.机床运行不稳定:可能是因为机床的轴承松动或磨损,需要及时检查并重新拧紧或更换轴承。
2.滑块卡住:可能是由于滑块传动装置的故障,如连杆机构卡住或润滑不良。
检查并清洁润滑系统,并对连杆机构进行维护和保养。
3.工件偏位:可能是由于冲压模具装置的不良或加工参数设置不当,导致工件偏位。
需要检查模具装置的安装情况,并调整加工参数。
4.滑块冲击力减小:可能是液压系统故障,如油泵或液压气源的压力不足。
检查液压系统并及时修复或更换故障部件。
5.机床噪声大:可能是机床设备的受损或松动引起的。
需要检查机床部件,并进行必要的修复和固定。
6.控制系统故障:可能是控制系统电路故障或程序错误。
冲床操作说明随着工业自动化程度的不断提高,冲床作为一种常见的金属加工设备,被广泛应用于各个领域。
本文将为您详细介绍冲床的操作说明,帮助您正确、安全地操作冲床。
一、冲床操作前的准备工作在进行冲床操作之前,我们需要进行一些准备工作,以保证操作的顺利进行。
首先,确保冲床处于稳定的工作状态,没有松动的零部件。
其次,检查冲床上的保护装置是否完好,如安全防护罩、安全开关等,以保证操作的安全性。
最后,确认工件的材料、尺寸和加工工艺是否符合要求,以避免因操作不当导致的失误。
二、冲床的基本操作步骤1. 根据加工要求选择合适的冲模和冲具,保证其质量符合标准。
2. 将待加工工件放置在工作台上,并进行固定,确保工件在操作过程中不会移动。
3. 调整冲床上的进给装置,以满足加工的要求,如进给速度、行程长度等。
4. 打开电源,启动冲床,并调整工作台的高度和位置,使其与冲床上的冲模相适应。
5. 进行试模操作,检查工件的加工效果和机床的工作状态,如有异常情况及时停机检修。
6. 进行正式加工操作,按照加工工艺要求进行连续冲压,保持稳定的加工速度和力度。
7. 完成加工后,关闭电源,停止冲床的运行,并及时清理废料和加工粉尘,确保工作环境整洁。
三、冲床操作的注意事项1. 操作人员应具备相关的专业知识和技能,遵循操作规程,严格遵守安全操作规定。
2. 在操作过程中,应保持集中注意力,防止分心或疲劳导致操作失误。
3. 操作人员应严格遵守冲床的负荷限制,不得超载操作,以免损坏设备或引发安全事故。
4. 注意冲床周围的安全防护措施,确保人员和设备的安全。
5. 如遇紧急情况或操作失误,应立即停机并报告相关负责人,不得擅自处理或修复。
四、冲床操作的维护保养为确保冲床的正常运行和延长设备的使用寿命,需要定期对冲床进行维护保养。
具体措施包括:1. 定期对冲床进行润滑保养,清理加工粉尘和废料,更换润滑油和润滑脂。
2. 检查冲床上的紧固件,如螺丝、螺栓等,确保其稳固可靠。
冲床操作指导书一、引言冲床是一种常见的金属加工设备,广泛应用于制造业中的金属成型和冲裁工艺。
正确操作冲床是确保工作效率和生产质量的关键,同时也关系到操作人员的安全。
本指导书旨在为冲床操作人员提供一份简明扼要的操作指南,以确保冲床的安全运行和高效生产。
二、冲床的基本结构冲床由机床主体、工作台、滑块、冲床模具、操作面板等部分组成。
机床主体是冲床的支撑结构,工作台是底座上运动的工作平台,滑块是冲床的驱动部分,冲床模具是用于加工和成型金属工件的关键部件,操作面板则是冲床的控制中心。
三、冲床的操作安全注意事项1. 佩戴个人防护装备:操作冲床时,操作人员应佩戴安全手套、护目镜和防护服等个人防护装备,以防止意外伤害发生。
2. 确保电源断开:在进行任何维护和修理之前,务必先将冲床的电源断开,并悬挂“禁止通电”的警告标志,以确保操作人员的安全。
3. 检查冲床模具:在操作冲床前,需要对冲床模具进行检查,确保其完好无损、合适和安装正确。
4. 控制面板设置:根据加工工件的要求,正确设置冲床的控制面板,包括冲床模具的选择、冲程数、冲床速度等参数。
5. 确保工件固定:在进行冲床加工前,要将工件牢固地夹在工作台上,以防其在加工过程中移动或滑动,造成不必要的事故和质量问题。
四、冲床的操作步骤1. 启动冲床:先打开冲床的电源开关,然后将控制面板上的相关参数设置好,按下启动按钮,使冲床进入工作状态。
2. 加工工件:将待加工的工件放置在工作台上,并确保其牢固固定。
根据操作要求,选择合适的冲床模具,然后将滑块下行至最低点,冲击工件。
3. 检查加工结果:在冲床工作完成后,将滑块和工作台复位,并取下加工完成的工件。
对加工完成的工件进行检查,确保其质量合格。
4. 关闭冲床:在冲床使用结束后,及时关闭冲床的电源开关,并对冲床进行清理和维护,以保持其良好的工作状态。
五、常见问题及解决方法1. 冲床加工过程中出现噪音或振动:应检查冲床的固定螺栓是否松动,机油润滑是否充足,并对相关部件进行及时的维护和修理。
伺服冲床构造及应用伺服冲床是一种利用数控技术控制加工程序和工作过程的机械设备。
它通过伺服系统来驱动冲床,可以根据预先输入的程序和参数进行工件的冲击成形。
伺服冲床的构造和应用具有以下特点:一、构造方面:1. 机床主体:伺服冲床的主体结构包括机床床身、立柱、滑块、进给系统、冲头和模具等部分。
机床床身具有足够的刚性和稳定性,以确保冲床运行时的稳定性和精度。
立柱起到支撑滑块的作用,滑块上安装有进给系统和冲头,用于控制和实现冲床的运动。
2. 伺服系统:伺服冲床采用伺服系统来控制冲床的运动。
伺服系统由伺服电机、伺服控制器和位置传感器等组成。
伺服电机通过电力驱动机床的进给系统,进而控制冲床的运动。
伺服控制器接收输入的加工程序以及参数,并根据位置传感器的反馈信号,对伺服电机进行控制。
3. 进给系统:伺服冲床采用了精密的进给系统,用于控制冲床的进给速度和位置。
进给系统一般由伺服电机、滚珠丝杠和螺母等组成。
伺服电机通过传动装置,将旋转运动转化为线性运动。
滚珠丝杠和螺母可以实现高精度的进给运动,并通过传感器实时反馈进给位置,从而实现冲床的位置控制。
4. 冲头与模具:冲头是冲床用来冲击工件的部件,它一般由硬质合金或高速钢制成,具有良好的耐磨性和硬度。
对应的模具则是冲床运行时与工件接触的零件,模具的形状和尺寸决定了冲床最终成形的工件形状。
二、应用方面:1. 金属加工:伺服冲床主要用于金属加工行业中的冲压加工。
冲压加工是通过冲头对金属材料进行强力冲击,使得金属材料在受力情况下发生塑性变形,从而实现对工件形状、尺寸和表面质量的控制。
伺服冲床能够根据输入的加工程序,自动完成冲击操作,具有高效、精度高和成形稳定的特点,适用于各种金属材料加工的冲击成形。
2. 非金属加工:除了金属加工领域,伺服冲床也逐渐应用于非金属材料的加工中。
如塑料、橡胶、纸张等材料的冲压以及包装行业中的制盒、制袋等工序。
伺服冲床在非金属加工领域的应用主要是由于其高度自动化和精度控制的特点,可以实现非金属材料的高效加工,提高生产效率和产品质量。
全电伺服转塔冲床的工作原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容:全电伺服转塔冲床是一种采用电气控制系统驱动和控制的新一代冲床设备。
与传统的液压或气动冲床相比,全电伺服转塔冲床具有更高的精度、更快的响应速度和更低的能耗。
其工作原理基于使用伺服电机、转塔结构和先进的电气控制系统,使冲床的操作更加精确、灵活和高效。
全电伺服转塔冲床的主要组成部分包括伺服电机、传动装置、转塔结构和电气控制系统。
其中,伺服电机是冲床的动力源,通过控制电机的转动来驱动冲击头、工作台和转塔等部件的动作。
而传动装置则负责将电机的旋转运动转化为线性运动,以实现工作台的升降和冲床头的前后移动。
转塔结构的设计使得冲床能够实现多个冲角的自动转换,从而大幅提高了生产效率和工艺灵活性。
电气控制系统则通过编程控制伺服电机和其他相关部件的运动,实现对冲床工作过程的精确控制。
全电伺服转塔冲床的工作原理可简单概括为:首先,操作员通过电气控制系统输入冲床的加工参数和冲程要求。
然后,电气控制系统根据预设的程序指令,控制伺服电机和转塔结构的运动,从而实现工作台的升降、冲击头的前后移动和转塔的自动转换。
在加工过程中,电气控制系统会通过传感器实时监测工作状态,并根据实际需要进行调整和修正。
最终,全电伺服转塔冲床将会按照设定的参数和程序,精确地完成工件的冲压加工。
全电伺服转塔冲床的工作原理极大地提升了冲压加工的精度和效率,广泛应用于汽车、家电、电子、五金等行业。
随着电气控制技术的不断发展和应用,全电伺服转塔冲床正逐渐成为冲压加工领域的新宠,具有广阔的发展前景。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:文章结构部分旨在介绍整篇文章的组织和内容安排。
通过明确文章的结构,读者可以更好地理解和阅读文章。
本文共分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分通过概述、文章结构和目的三个小节,引导读者了解文章的背景、目的和组织结构。
概述部分将简要介绍全电伺服转塔冲床的工作原理,为读者提供一个整体了解的入口。
冲床控制系统操作手册第一章绪论1.1 系统简介冲床控制系统是一种用于控制冲床机械设备的系统,通过对冲床的动作、速度、力度等进行精确控制,从而实现对材料的成型加工。
操作手册将介绍冲床控制系统的基本操作流程以及常见故障处理方法,帮助操作人员更好地掌握系统的使用技巧。
1.2 适用范围本操作手册适用于冲床控制系统的操作人员,包括操作人员、维护人员和管理人员等。
第二章控制系统基本操作2.1 控制系统组成冲床控制系统通常由PLC控制器、触摸屏操作界面、伺服驱动器、传感器等组成。
操作手册将逐一介绍这些组成部分的功能和操作方法。
2.2 系统启动在正式操作冲床前,首先需要对控制系统进行启动操作。
本章将详细描述系统的启动步骤和注意事项。
2.3 动作控制冲床控制系统可以实现多种动作控制,包括上料、冲孔、成型、退料等。
本章将针对不同的动作控制进行详细介绍,并提供操作示例。
2.4 参数设定系统参数的设定对冲床加工效果有着重要影响。
本章将说明系统参数的设置方法和常见的参数调整原则。
2.5 故障排除在系统运行过程中,可能会遇到各种故障情况,操作手册将提供针对常见故障的排除方法和应急措施。
第三章安全操作指南3.1 安全规范冲床控制系统的操作涉及到机械设备,操作人员需要遵守相关的安全规范。
本章将介绍操作中需要注意的安全事项。
3.2 应急处理面对突发情况,操作人员需要掌握应急处理的方法。
操作手册将提供应急处理流程和应对措施。
第四章系统维护与管理4.1 维护保养冲床控制系统的日常维护对系统的稳定运行至关重要。
本章将介绍系统的日常维护保养事项和周期。
4.2 系统管理操作手册还将提供对冲床控制系统的基本管理知识,包括设备台账、操作记录、维护计划等的建立和管理。
结语冲床控制系统的操作手册是操作人员必备的参考资料,通过仔细阅读和实际操作,可以更好地掌握系统的操作技巧,确保冲床设备的安全、高效运行。
希望本操作手册能够对您的工作有所帮助。
冲床的结构和工作原理冲床是一种用于将金属板材进行冲裁、冲孔以及成形的机械设备。
它是通过人工或自动方式将金属板材置于一对模具之间,然后通过外力的施加使其进行变形,从而实现对金属材料的加工。
冲床的基本结构包括机架、滑块系统和操纵系统。
机架是冲床的主体架构,它是由底座、立柱、横梁以及固定在运动支架上的机械传动装置等组成。
机架具备稳定性和刚性,以支持和固定其他部件。
通常,机架采用铸铁或焊接结构,以确保机床的稳定性和可靠性。
滑块系统是冲床的核心组成部分,它由滑块、连接杆和滑块传动机构组成。
滑块是冲床的重要动力组件,通过冲击力对工件进行加工。
滑块部分还包括将动力传递给滑块的机械链接杆。
滑块的运动由液压、气动、机械传动等方式驱动。
滑块系统的主要作用是产生大量的压力和速度,以完成金属板材的冲击和成形。
操纵系统是冲床的操作控制和保护装置,它由操纵台、控制柜、行程开关和保护装置等组成。
操纵系统主要用于实现冲床的自动化控制,包括按键操作、参数输入、运动控制、检测和故障保护等功能。
操纵系统还可以通过编程实现多任务操作和自动循环。
冲床的工作原理是通过动力驱动使滑块上下运动,滑块带着模具对工件进行冲击或成形。
冲床的工作流程一般包括:进给、送料、抓紧、定位、压制和退回等过程。
首先,将金属板材定位在模具上,并受到模具的夹持。
接下来,滑块被油缸或液压缸等动力部件驱动,沿着立柱上下运动。
在运动的过程中,滑块带着模具对金属板材进行冷冲裁、冷冲孔或冷冲压等操作。
当滑块下降时,金属板材受到模具的压制,从而使金属板材发生塑性变形,并达到工艺要求。
最后,滑块回升,金属板材从模具中取出,完成一次冲压工艺。
冲床的冲击过程是在非等温条件下进行的,因此金属板材的冷冲击在冲床工艺中具有重要意义。
在冲击过程中,金属板材受到高速冲击和大应力的作用,从而引起金属的变形和塑性流动。
冲床的工作速度通常很快,可以达到每分钟几百次甚至上千次。
这样,冲床的生产效率很高,并且可以保证产品的一致性和精度。
伺服冲床的构造及使用方法全析 (连载三) 文/张清林·江苏中兴西田数控科技有限公司董事总经理小松勇·日本小松技术士事务所技术士、 江苏中兴西田数控科技有限公司顾问12. 伺服电机与冲床机械的关系 12.1 以前的带有飞轮的冲床和伺服冲床在结构上的不同图6表示的是曲轴式冲床被伺服化的例子,通过这个图可以看出一般的曲轴冲床必须要有的飞轮在这里是没有的。
一般机械式冲床是诱导电机带动飞轮回转,将冲压加工所必须的成形能量和回转力储存起来成为回转能量。
回转力由离合器传给驱动轴,驱动轴再通过齿轮机构传给曲轴。
曲轴机构是由曲轴、连接杆和滑块组成,曲轴的回转运动和回转力被变换成滑块的往复运动和冲床的加工压力。
冲床 フプレスフレーム图6 一般的曲轴式冲床的驱动机构曲轴机构在传达冲床的加压力的同时还要传达飞轮里储藏的能量,才能进行冲压加工。
进行冲压加工时使用了成形能量就会使飞轮的运动能量减低,飞轮的回转速度也会降低。
长期以来对包括这样的曲轴式的机械冲床来说飞轮都起着重要的不可缺少的作用。
飞轮不但储存了加工时所必须的能量,同时也储存了冲床的加压力。
总而言之飞轮有把电机的出力(回转力)增幅的作用,比如加工能力1000kN (100tf )的伺服冲床的伺服电机的出力最少也要在55Kw 左右,同样的曲轴式冲床的驱动用主电机(通用诱导电机)的出力只需要11Kw 程度就可以了。
虽然飞轮能够把电动机的出力增大,但同时也有其缺点。
正像前面所说的飞轮是以回转的形式把成形能量储存起来的装置,飞轮的重量和回转速度决定了储存能量的大小。
因此要大量地储存成形能量就要加重飞轮的重量或提高飞轮的回转速度。
加重了飞轮重量后不可避免的结果就是飞轮即不能在短时间内频繁的变化回转速度,也不能像伺服电机那样急加速或急减速,更做不到在冲压加工过程中在加压状态下的短时间停止。
如上所述伺服冲床是可以在加工的过程中频繁地改变速度,能进行拉伸、开孔的冲压机械,没有设置这种又重又不能急加速不能急减速的飞轮。
因此伺服冲床的伺服电机就必须提供必要的能量和扭矩。
也就是说在没有飞轮的情况下要同时提供加压力和成形能力,就必须使有伺服电机。
因为伺服电机的功率(Kw )可以是一般冲床使用的诱导电机功率的5~10倍。
一般来说,驱动伺服冲床的伺服电机的功率是驱动曲轴冲床的主电机(通用诱导电机)功率的5倍~10倍。
因而,用于冷挤压和深拉伸加工用的冲床如果要伺服数控化就需要更大功率的电机。
对于只用伺服电机驱动的伺服冲床来说,与伺服电机的能力用Kw 表示相比,用额定扭矩和额定转速、最大扭矩和最制动器离合器摩擦板 离合器弹簧 驱动轴和从动轴 制动器弹簧 飞轮(储存能量) 冲床机架大扭矩发生时的转速来表示就显得更加合适。
只用伺服电机驱动的1000kN(100tf)、5000kN(500tf)或更大的20000kN(2000tf)伺服冲床所需要的电机要达到几百千瓦、几千千瓦,由此就涉及到电机的制造、高昂的价格以及控制大功率电机的功率晶体管等问题,从技术和经济上来说都是非常不容易的。
12.2 伺服电机回转力的放大(扭矩放大)由以上理由可以看出,伺服冲床也需要有用机械方法来放大伺服电机扭矩的机构,如曲轴机构、连杆机构或螺杆机构等都可以利用。
(1)用螺杆机构放大当螺杆轴回转一周时,螺杆机构只能在螺纹间距Ps之间前进或后退。
用Ls表示圆周长Ls = πx D ..........(mm)π= 3.14 (圆周率)、D = 螺纹直径(mm)对于螺杆的力放大率As 用下面公式计算:As = Ls / Ps通过公式可以看出螺杆的直径D越大、螺纹的间距Ps越小,螺杆的放大率As就越大。
但是由于放大率越大,螺纹的效率就越低。
为了降低摩擦系数,使螺纹的间距精度得到提高,有时也会使用滚珠螺杆螺纹。
滚珠螺杆螺纹虽然对最大加压力有限制,但它的好处是精度和高速化的能力可以得以发挥,螺纹的放大率是很大的。
使用在伺服电机上的滚珠螺杆的最大直径是Φ200mm。
这样的一根螺杆的最大加压力在1500kN(150tf)以下。
伺服冲床上用的螺杆有切削螺纹、滚压螺纹和滚珠螺纹,滚压螺纹用在50kN(5tf)的小型伺服冲床上,滚珠螺纹多用于用滚珠螺纹直接对滑块加压的冲床。
切削螺纹因考虑到螺纹面的给油问题把螺纹的间隙扩大了,螺纹的精度不太好,与同样直径的滚珠螺纹相比负荷能力要小很多。
切削螺纹方式方面虽然螺杆的切削加工比较容易,但螺母的内径螺纹的切削加工是很难的。
一般螺杆和螺母内螺纹的加工必须是成对配套加工,在加工时还必须要注意观察其螺纹的间隙和螺纹面的接触度才可以。
因为与滚珠螺纹相比切削螺纹的摩擦系数要多出一位数量级,会有很强的发热,因此螺纹面的润滑就成了重要的技术工作。
虽然将切削螺纹杆的直径加大(加粗)能够提高每一个螺纹的负荷能力,但螺纹面的接触滑动速度就会变慢,受到很大的限制。
现在为伺服冲床制作的切削螺杆的直径一般大致在Φ400mm左右。
不论是那一种螺纹机构负荷能力都不是很大,现在通过滚珠螺纹、切削螺纹与连杆机构、曲轴机构的相互配合冲压能力在20000kN(2000tf)以上冲床(上期已说明)已经成为现实。
为得到高精度的滚压螺纹必须用冷锻的方法制造,因为滚压时材料的流动(移动)是冷塑性流动,所以螺纹山的大小、螺纹山的精度、螺杆的直线度、螺纹间距的精度等等制约都很多。
一般被用于价格低能力小的冲床。
滑块的位置精度是通过滑块位置传感器边检测边调整的,滚压螺纹可以实现与切削螺纹同等程度的滑块位置控制。
虽然螺杆驱动式冲床在最大加压能力上受到很大限制,但螺杆驱动式也有它的优势。
只用螺杆加压的伺服冲床与油压冲床一样与滑块的加压位置无关,在任何位置都能达到公称能力。
通过利用这个特性,可以在3000kN的冲床上进行6000kN或8000kN的冲压加工。
但是,因为机架的强度只设计了3000kN,所以机架只能承受3000kN以下的的冲压负荷。
如果要在公称能力以上使用螺杆式伺服冲床可以考虑“多段复合加工”的方法,这个我们准备在以后说明。
(2)用曲轴、连杆机构放大图7表示的是齿轮机构在减速的情况下使伺服电机的回转力(扭矩)增大,这个扭矩又被曲轴或连杆放大,再来驱动滑块。
伺服冲床的伺服电机控制电路是在对电机的回转速度、曲轴角度和滑块的位置进行监视的同时按照预先制定的程序对滑块的速度、电机的回转力(即滑块的加压力)进行控制。
这就是所谓的反馈控制,但它没有工作机械的控制系统那样细致和精密,理由是需要动作的加压机构的重量(惯性)M太大,需要控制的回转力(T)也太大。
冲床的加压能力越大需要的M和T就越大,用在工作机械上的高转速低扭矩的伺服电机在大型冲床上就不适合了,所以大型的伺服冲床上使用这一电机是几乎没有的。
图7 伺服冲床结构的例子 (曲轴+连杆)(3) 伺服电机扭矩与曲轴扭矩的关系..........对选择伺服电机很重要图8 表示的是曲轴机构、回转力(扭矩)和冲床加压力的关系图8 曲轴机构、回转力(扭矩)与冲床加压力的关系P = 冲床加压力.......(kN )O = 曲轴回转中心O - C = 曲轴偏心量.........(mm ) (O-C )x 2 = S (行程长度)(mm )Rg = 曲轴齿轮(主齿轮)半径........(mm )Rp = 从动齿轮半径.........(mm )Rp/Rg = R..........齿轮的减速比(R 在图中没有记载) R ≒ 5~10 较多C-M = 连接杆长度........(mm )H = 下死点上高度.........(mm )...........公称能力的发生点。
曲轴齿轮的分度圆 驱动小齿轮 的分度圆H 越高 P 越就大的冲床,就越需要伺服电机有很大的扭矩,现在还没有良策解决H 要求过大的问题。
一般的通用曲轴冲床 H ≒ 3~6mm , 冷锻冲床 H ≒ 6~13mm硅钢板等的薄板等的落料冲床 多数的 H ≒ 1~3mmTs = 小齿轮轴和主齿轮的回转啮合力..........(N )Tf = 曲轴啮合力..........(N)Tfx (O - C) = Tc ..........曲轴扭矩(图中无记载)..........(N-m )Tm = 伺服电机扭矩(图中无记载)..........(N-m )Tm 必须要大于(O-C )/R , 在一段减速Tm 不足的情况下,可以考虑二段减速。
12.3 伺服电机特性的理解图9 是决定伺服电机特性的重要线图。
T = 表示 回转力(扭矩,力矩)S = 出力时间W (功率)= T x S电机的功率是由 T 和S 决定的。
时间S 用 每分钟的回转数N (rpm )来表示。
图9 显示了回转力扭矩和回转数rpm 的关系。
电机的回转力是因电机线圈中的电流产生的。
伺服电机的回转力是由电机外壳里的定子和固定在电机轴上的转子间的磁力吸引产生的。
磁力的发生有各种各样的方式,因磁力发生方式的不同会产生两种情况:一种是扭矩小、转速高即高速低扭矩伺服马达(HT 型), 图9 伺服电机的回转数与力矩的关系另一种是扭矩大、转速慢 即 低速大扭矩伺服马达(LT 型)。
因为使用了HT 型伺服马达的伺服冲床和使用了LT 型伺服马达的伺服冲床的滑块的动作(滑块模式)是不一样的,所以伺服马达的型式对选择冲床是非常重要的。
关于马达的特性和伺服冲床的关系我们将在下一期以后做详细说明。
这里只做简要介绍。
图9是伺服电机的回转数与扭矩的关系图,但这样的特性关系图因电机制造厂的不同、电机的型号的不同及用途的不同会有很大的变化,即使是同一家制造厂生产的同样的kW 的伺服电机也会有完全不同的特性。
因此正确地理解伺服冲床是非常必要的。
一般来说,有很多的最高转速高的HT 型伺服马达从停止状态到最高转速所需的时间较长。
最高转速低的LT 型马达达到最高转速的时间比较短,具有这种特性的马达占多数。
如果单纯地考虑马达的这种特性那么使用了LT 型马达的伺服冲床在短时间内进行正转、反转是比较容易的,能够进行“短行程摇摆模式”和“跳跃间隔模式”运转是它的特征。
而HT 型伺服马达的加减速时间较长,在短时间的间隔内进行“短行程摇摆模式”和“跳跃间隔模式”运转是比较困难的,只能进行缓慢的“短行程摇摆模式”和“跳跃间隔模式”运转。
※1 短行程摇摆模式:曲轴在下死点的中心处在短时间内进行正转和反转的往复运动的运转模式。
与以往的曲轴只向一个方向转动的冲床相 比这种运转模式使每分钟的加工数得以增加。
这样,让曲轴在下死点附近做正转和反转的往复运转,可以使行程长度变短。
另外,在使用“短行程摇摆模式”时和送料装置的时间配合会发生改变,一定要在充分理解使用说明书的内容后才能操作,否则是十分危险的。