伺服转塔冲床的发展历程及优势

文/邵清杰·青岛盛通机械科技有限公司

伺服转塔冲床是一种适应时代发展的复合型钣金加工机器，在钣金行业占据着不可替代的重要地位。目前，虽然激光切割机高速发展，以至于占据了一定的市场份额，但是由于其自身的局限性，并没有取代伺服转塔冲床的地位，伺服转塔冲床在钣金加工中仍然具有诸多优势。

伺服转塔冲床的发展历程

冲床有着悠久的发展历史，发展到今天，一般有三种类型：机械冲床、液压冲床、伺服冲床。机械冲床经过长期的市场验证，曲轴结构是主力军。液压冲床利用高压液压油作用在活塞上，推动活塞往复运动，形成冲压动作，冲压力利用液压油的压力实现调节。伺服冲床在机械冲床的基础上，各种机械传动结构都存在过，如曲轴结构、连杆结构等，或者不是单纯的一种结构，而是多种结构同时存在的复合结构。

曲轴结构冲床，中间曲轴部分结构简单，易于加工，这是优点，但是缺点也很明显，就是有一个公称力行程，在公称力行程范围内才能达到设计冲压力，在公称力行程范围外，曲轴无法发力，就无法满足使用条件，导致冲不透铁板，会产生憋车现象，憋车之后，很难处理。憋车会对机械稳定性产生不可逆转的破坏。

连杆机构应用在冲床上，改变了人们对冲床的传统认识，革新了人们的观念。连杆机构设计比较灵活，配件布局可以更合理。最简单的一个方面，它可以设定力臂的长短，从而改变冲压力的大小，发挥杠杆的优势，“给我一个支点，我可以撬动地球”就是这个道理。对于同系列内不同吨位的冲床来说，设计方面的数据调整也是比较方便的，这个优点是曲轴结构无法比拟的。

液压系统应用在冲床上，在它出现之初是对冲床具有革命性改变的，液压冲头在全行程范围内压力恒定，不会出现曲轴结构冲床的公称力行程问题，这样可以冲压一些厚板、大孔以及对厚板进行拉深，因为冲压这些厚板需要很大的冲压力。液压冲床的这个优点，也是其他类型冲床无法比拟的。有人还停留在早期对液压的固有概念上，认为液压冲床慢，那是大型液压专机的特点，现在30t左右的液压冲床采用伺服比例阀等高质量的液压阀件，配备高质量的控制器，冲压频次可以达到1000次/分钟以上，可以大大满足钣金生产需要，但是液压系统的最大弊病就是油污污染让人不能接受。

随着制造业的深入发展，钣金行业需要进行精细分工，比如厚板和薄板分开、铁板和有色金属板分开、平孔和拉深孔分开等。分开之后，分别使用不同的机器设备来加工，质量和效率大大提高。在这种形势下，伺服转塔冲床应运而生。

伺服转塔冲床的优势

高速、高精度和洁净是伺服转塔冲床的最大优点。

在动能产生的源头上，机械冲床使用普通电机带动大飞轮一直不停地转动，通过离合器带动曲轴转动，形成往复运动，从而实现冲压，冲压力来自于高速转动的高质量飞轮产生的惯性力。离合器主要有液压离合器和气动离合器。曲轴式伺服冲床，原理上取消了机械冲床的普通电机和飞轮、离合器，将大扭矩伺服电机安装在机身上，直接带动曲轴转动，形成往复运动，实现冲压。伺服电机其实不是一个方向连续转动，而是在下死点附近左右位置间歇换向高速摆动，不必返回到上死点浪费时间，直接从比较低的位置开始冲压，从而实现高频次冲压，冲压力由伺服电机的扭矩决定。有时为了降低成本和减小安装尺寸，会使用小扭矩伺服电机，这时为了达到要求的冲压力，需要再配置一个减速机以增加扭矩，这样，冲压速度就会有所降低。

铜套作为一种滑动轴承在冲床上大量应用，每个旋转关节基本都用到铜套。铜套能起到很好的支撑作用，因为它是面接触，受力方式为面受力，优点是受力面大，承载力大，正常使用情况下不易损坏，寿命长。缺点当然也有，就是有一定的摩擦，会损耗很小一部分动力。为了适应高速冲床的发展，在一些冲床旋转关节部位，使用轴承代替铜套，优点是减小了摩擦力，降低了动力损耗。但是缺点也很明显，轴承受到冲击力时，是点或线受力，即钢珠或滚柱直接冲击轴承内外环，容易造成损坏，所以，不可能承受大冲压力。但是为了高速，就肯定有一定的取舍。对于伺服转塔冲床来说，就是专为薄板设计的冲床，多数在30t以下，轴承的使用基本不会对冲床产生不利影响。

青岛盛通机械科技有限公司生产的伺服转塔冲床利用最新的RISC-CPU和全数码的控制器，可以获得高速采样（小于1ms）和±0.01mm重复性的高制动精度，如图1所示。可利用内置于负荷单元前置放大器中的工具ID系统，实现高质量和高精度的压力操作。通过伺服电机直接控制压力机的速度，提高生产效率。设置储存在永久性闪存上的多达32个参数，可以实现编程控制多个部件。它是高新技术（信息技术、自动控制、现代电工、新材料）与传统的机械技术结合的产物。

图1 伺服转塔冲床

伺服压力机利用伺服电机的动力，具有变速与执行等多种功能，以及转速有良好可控性的特点，直接驱动冲压机构，采用自适应扭矩控制技术、计算机控制技术、数字技术以及反馈控制技术，控制伺服电机的运转，可以准确地控制冲压头相对于电机转角的位置，用冲压机构实现多种冲压工艺。通过编制不同的程序，实现工艺所需的各种冲压运动曲线，获得不同的工件变形速度，保证了工件质量，提高了模具的使用寿命，是一种环保节能型压力机，实现了压力机的数字控制，使压力机真正跨入了数字化时代。

与传统压力机相比，伺服压力机的特征如下：

⑴能有效提高生产效率，其行程长度可以设定为钣金加工要求的最小值，可实现与加工内容相适应的成形速度。

⑵产品加工精度高，能始终保持下死点的精度，避免产品出现毛边，防止产生不良产品。

⑶设备噪声低，模具使用寿命长。机器设备设有降低噪声装置，冲压柔和，大大减小了噪声污染；同时控制模具与板材的冲压距离，尽量减小模具的工作行程，从而延长了模具的使用寿命，大幅度降低了使用成本。

⑷冲头运动可控，使用者可利用此特点编制出适合于钣金加工要求的压力头运动方式，有效提高零件加工精度和产品质量稳定性，提高模具使用寿命及生产率，而且还可以实现静音冲裁，甚至可以扩大加工范围，适于冲裁、拉深、压印和弯曲等工艺，以及不同材料的特性曲线。如可将冲压头运行停止保压，实现滚筋、滚台制作工艺，同时大大提高钣金制件的成形质量。