数控转塔冲床液压冲头高度自动调整技术

单润生

（江苏亚威机床股份有限公司，江苏 扬州 225200）

1 引言

机床性能的稳定、可靠是衡量一台机床是否高质量的重要标准之一，机床生产厂家在追求机床高性能的同时，也在不断追求机床的稳定和可靠性。数控转塔冲床同样如此。与国外机床相比，国内机床在使用一段时间后，故障发生率较高。而国外机床如德国机床在这方面则做得较好，在业内信誉度也较高。

同样，客户在选购比较重要的机床设备时，多数情况下并不仅仅考虑价格的高低，而是全面衡量一台机床的性价比。因为对同一种机床来说，机床购入价格+机床使用成本+机床维护、维修成本+机床的有效使用寿命=总成本。一台购入价格相对高的机床，如果性能更高的话，那总成本反而会降低很多。以数控转塔冲床来看，模具使用成本在总成本中占有很大的比重，如果一台数控转塔冲床价格是100万元，该冲床每天8 小时不停工作，那么其一年的模具使用费用为10 万元左右；如果能将模具使用寿命延长一倍的话，将会直接产生10 多万元的经济效益。所以，如何延长模具的使用寿命，必然是冲床生产厂家的研究方向。

2 问题分析

数控转塔冲床一次冲孔的顺序过程如下：①上模刚接触板料→②上模开始挤压板料→③废料落下,冲头到一定深度后返回,板料将移到下一个位置。

其中，如果入模深度太浅，有可能出现冲不下板料和废料反弹的情况；而入模深度太深，则会降低效率并出现模具带料。

在数控转塔冲床的使用中，冲头、转塔、模具是集中体现技术水平和质量的部分，最常出现的问题是废料反弹、模具带料。废料反弹、模具带料往往直接造成模具损耗快、工件损坏等严重后果，影响机床的整体性能。经常有用户抱怨，模具使用效果不好、寿命短、工件易拉毛等，除去模具自身质量和用户使用不当、模具保养不善等因素外，很重要的原因是机床本身功能的缺陷。

为解决废料反弹、模具带料，冲床厂家进行了长期研究,采取了多种方法，但效果并不理想，不能从根本上解决问题。只有国外个别高端厂家增加了比较有效的功能，但需要增加硬件配置，成本较高。

产生废料反弹、模具带料的原因有很多。对废料反弹问题，解决方法主要采用防反弹下模、在冲头加顶料头、减少下模间隙、调整入模深度等方法。而产生带料的主要原因是模具卸料力不足、入模深度太大、模具间隙偏小以及刃口锋利程度、打击头的压下量等等。从中不难发现，入模深度在其中起着非常重要的作用。在机床的实际使用过程中，由于模具使用次数、使用环境等因素，每个模具需要刃磨的程度也不同，所以模具的高度是在不断变化的。以我厂生产的高速数控转塔冲床HPI3048-36 为例，从理论上讲，36 个工位就有 36 种模具高度，加上 A、B、C、D不同工位的模具高度本身就不一样（注：日清纺机床冲头可根据A、B、C、D 工位不同，作出预压点改变，暂没有针对每个模具高度变化后作出相应的改变），所以对每个模具来讲，应该有对应于自身的预压点、下死点、送料点。而现实状况是大多数国内外冲床不具备这一功能，一般采用旋转上模螺母来修正模具高度的改变（A、B 工位），但不能从根本上解决问题，而且还会产生模具弹簧易断和卸料力不足等新的问题。特别是一些素质不高的机床用户，在修磨模具之后，只要能将板料冲下来，就根本不去调整模具高度。其严重后果是显而易见的。

国外仅有个别高端生产厂家增加了模具高度检测装置。当模具高度发生改变时，冲头位置会相应变化，较好地解决了这一问题，但需要增加配置，改变机床结构，成本较高。

综上所述，不难得出这样一个结论：要提升机床的性价比，增加模具的使用寿命是一个重要因素。而要增加模具使用寿命，解决废料反弹和模具带料问题势在必行。其中，增加冲头自动调整功能是一个较好的选择。

3 解决方案

对我厂现有的数控转塔冲床来说，在不改变机械结构，不增加任何硬件配置的情况下，也可以实现这项功能，现举例说明怎样自动改变冲头的预压高度。冲床采用PLC 编程（SIEMENS 840D 系统）。

模具工位判断：

NETWORK:1（判断当前模具为A 工位模具）

L MD 88

L DB20.DBD 0

==R

=M 51.0

NETWORK:2（判断当前模具为B 工位模具）

L MD 88

L DB20.DBD 4

==R

= M 51.1

NETWORK:3（判断当前模具为C 工位模具）

L MD 88

L DB20.DBD 8

==R

=M 51.2

NETWORK:4（判断当前模具为D 工位模具）

L MD 88

L DB20.DBD 12

==R

=M 51.3

NETWORK:5（根据不同工位修改冲头数据）

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 ;（发送冲头数据）

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

这样，就可以根据不同类型的工位自动调整冲头的预压高度。因为A、B 工位与C、D 工位的模具高度不同，增加该功能后，就有效避免了带料的发生。

当然，还可以修改其他工位的冲头数据。比如可以通过这种方法来修正每一个工位的冲头高度，当模具高度发生改变时，将修正值放入R 参数中，系统将通过修正值来调整冲头高度，从而优化整个冲压动作。

所有过程将通过PLC 处理，不影响现有零件程序的编程格式，也不需增加机床成本，达到了增加机床性能、提高模具使用寿命、减少工件废品率的目的。

[1]吴秀峰，张婷婷.高速数控冲液压装置设计开发[J].锻压装备与制造技术，2007，42（3）.

[2]郑正华.快速液压机的发展[J].锻压装备与制造技术,1988，23（4）.[3]李国梁，梅立业.快速锻造液压机电液控制系统[J].锻压装备与制造技术，2010，45（1）.