伺服压力机在冷锻实践中的应用和经验(下)

文／Dipl.-Ing. (TH) Andreas Kress·舒勒压力机有限公司

伺服压力机在冷锻实践中的应用和经验(下)

文／Dipl.-Ing. (TH) Andreas Kress·舒勒压力机有限公司

《伺服压力机在冷锻实践中的应用和经验（上）》见2015年第17期

FM500-6 SDT卧式多工位压力机

FM（FormMaster）系列压力机是一款以线材为原材料，通过冷锻方式生产锻件的卧式多工位压力机，是对原有产品的更新和升级。该系列压力机最重要的创新是主驱动电机采用了伺服电机，同时对线材进料部分进行了完全修改，送料夹钳通过伺服机构直接驱动齿条和齿轮，实现直线引料方式。图6为FM500-6 SDT卧式多工位压力机，表2为FM500-6 SDT和FM630-6 SDT技术参数。

FM500-6 SDT卧式多工位压力机采用2台伺服电机驱动，电机通过法兰连接的方式并排安装在压力机后侧床身上。两台电机的额定功率均为377 kW，额定转速为480r/min，蓄势器存储功率为510 kW。除滑块外的所有其他辅助驱动均由扭矩电机通过中间轴、齿轮和锥齿轮驱动，为降低噪声所有齿轮均采用斜齿或人字齿。

图6 FM500-6 SDT卧式多工位压力机

表2 FM500-6 SDT和FM630-6 SDT技术参数

送入压力机的线材在剪切工位进行剪切。剪切模采用封闭切刀，切刀通过正反转凸轮、凸轮杠杆和刀架驱动。剪切下的料段通过推杆推到第一个传送夹钳。剪切装置见图7。

图7 剪切装置

FM系列压力机的成形工位上、下垂直布置，剪切下的坯料通过单独的夹钳臂从一个工位传送到另一个工位。NC送料装置在每个工位均有两个分开的伺服驱动系统，分别用于工件的传送和夹紧。FM500-6 SDT压力机有6个传送夹钳和1个出料夹钳。NC送料装置可机动旋转，工作时采用液压锁紧，模具工作区域非常容易接近。

由于成形工位采用上、下垂直布置，FM系列成形压力机的滑块非常狭长，结构简单且容易操作（图8）。滑块在非常长的导轨上运行，导轨间隙可精确调节，床身一侧采用钢制导向板，滑块一侧采用青铜导向板。冲头一侧的顶出装置通过滑块连杆向下倾斜的鱼尾板驱动，所有工位一起动作。另外，还有一个同步顶出的机构，采用这种机构时，每个工位的顶出行程可以单独调整。

图8 滑块和滑块顶出装置

凹模顶出装置通过6组可调旋转凸轮盘驱动（图9），凸轮安装在同一根轴上并通过主驱动系统驱动。凸轮盘通过滚轮和顶出杠杆操控每一个工位的顶出销，这样就可以对每个工位的顶出行程和顶出销的位置进行单独调节。

图9 凹模顶出装置

除了上述介绍的设备外，其他应用在体积成形领域压力机还有：

⑴8000kN、20000kN双点伺服压力机。这两种压力机驱动均采用两台伺服电机，传动系统采用肘杆式结构，可布置4～5个成形工位。

⑵16000kN的5工位曲柄锻造压力机。该压力机主要用于锻造齿坯，采用伺服驱动主要是为了尽可能提高滑块在成形时的运行速度，以达到减少闷模时间和模具吸收热量的目的。

⑶一种新型的卧式镦锻机。这种机型配置有两个压力分别为3150kN和5000kN相互独立的伺服驱动机构。当工件被做垂直运动的驱动系统夹紧时，另外一套驱动系统（压力小者）在水平方向完成实际的镦锻成形任务。

FM500-6 SDT卧式多工位压力机的运行特点

FM500-6 SDT卧式多工位压力机已投产几年，在该压力机上生产过十多种不同的零件，结合实际使用情况，该型号压力机表现出如下特点：

⑴运行平稳。采用正弦曲线运行时显示，伺服压力机比传统压力机运行方式要平稳许多。这主要是由于伺服压力机负载均匀平稳，避免了能量从飞轮到滑块传递时的冲击；伺服驱动就像一个弹簧，使得整个系统运行比较柔和。此外，伺服系统机械负载较小，磨损少。

⑵产能较高。生产实践结果显示，一些在传统设备上最高以60件/分钟生产的零件，在采用伺服曲线驱动方式后产能可提高到67件/分钟。这里需要说明的是，伺服技术的优势还没有得到充分的开发利用，产能还有很大的提升空间。

⑶模具调整。压力机在调整模式下几乎可以随时提供全负荷压力并在成形过程中柔和运转，这样就可以在明显降低速度的情况下，准确观察送料机构的运行情况。在调整模具时，滑块及冲头可以向着凹模中的工件移动，在冲头接触到工件前可无障碍的返回，这在传统压力机上是不可能实现的。

能量管理和功率消耗

与传统压力机比较，伺服压力机在成形过程中短时间内需求的能量较大，需要比较高的连接功率。因此，一般情况下伺服压力机都要使用能量储存装置，将整个设备实际要求的连接功率摊分减半。这个能量储存装置是一个有大转动惯量转子的三相交流电机，电机安装在设备旁边，根据压力机的负载情况作为一个发电机或者电机工作。通过智能能量管理系统的应用，能量可在设备系统内部储存（图10）。

成形过程中出现的瞬时电流峰值加大了电网的负载，变压器和输入压力机的功率也同样加大。通过供电企业的15min峰值测量，同伺服电机出现的典型特征一样，瞬时峰值在毫秒范围内，对15min负载测试没有丝毫影响，对公共电网的负载以及和传统设备能耗成本比较都没有提高。由于机械传动（机械零部件少、没离合器/制动器组合等）损失较小、产能通常情况下较高，所以伺服压力机每次行程能量消耗甚至要低于传统设备。

图10 能量管理图解

结束语

由于滑块运动学关系可以自由编程，伺服直驱技术在体积成形领域将会呈现出巨大的潜能。通过对整个生产循环过程的优化，在有效提高产能的同时，还可以提高模具的寿命。这种情况不但适用于冷锻，同样还适用于温锻和热锻。在温锻和热锻时，由于模具要吸收大量的热量，需要一定的辅助时间对模具进行冷却和润滑，因此，其对于伺服技术的要求和冷锻还有所不同。另外，伺服技术在新模具调试时也具有很大的优势，还可扩展所能生产产品的范围。在将来，还有可能集成扩展附加的加工工艺，还有更多的潜能待发掘。