文/Dipl.-Ing. (TH) Andreas Kress·舒勒壓力機(jī)有限公司

伺服壓力機(jī)在冷鍛中的應(yīng)用和經(jīng)驗(yàn)(上)

文/Dipl.-Ing. (TH) Andreas Kress·舒勒壓力機(jī)有限公司

伺服壓力機(jī)的主要特征是用一個(gè)或多個(gè)扭矩電機(jī)取代此前的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。采用高動(dòng)力性能的扭矩電機(jī)直接將動(dòng)力從電機(jī)傳遞給驅(qū)動(dòng)軸——舒勒將這種技術(shù)稱作伺服直驅(qū)技術(shù)（縮寫為SDT，見圖1）。此前必不可少的離合器—制動(dòng)器組合及飛輪全部取消了，除此之外，像傳動(dòng)皮帶、飛輪制動(dòng)器和滑塊閉鎖裝置等傳統(tǒng)壓力機(jī)的其他傳動(dòng)和安全部件也都沒有了。

基于伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，現(xiàn)在可以在連續(xù)運(yùn)行時(shí)對(duì)滑塊的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行自由編程，使每次動(dòng)作都能處于最理想的狀態(tài)。比如說在傳輸階段，伺服電機(jī)可加速滑塊運(yùn)行速度（見圖2），以縮短工件傳輸時(shí)間，接著再以較低的速度進(jìn)行成形，以達(dá)到最佳成形效果。

舒勒伺服壓力機(jī)技術(shù)采用OSWALD的永磁勵(lì)磁同步電機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)測(cè)定轉(zhuǎn)速比較低，所以適合直接連接在驅(qū)動(dòng)軸上（無(wú)其他減速裝置），另外這種電機(jī)噪聲小，無(wú)轉(zhuǎn)子損失，使用壽命長(zhǎng)。

圖2 正弦—伺服時(shí)間位移曲線

來自板材成形的經(jīng)驗(yàn)

自2007年以來，舒勒在板材成形領(lǐng)域向汽車生產(chǎn)企業(yè)及其供貨商提供過250多臺(tái)伺服壓力機(jī)。這種設(shè)備的高柔性已成為一個(gè)極其重要的標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備壓力從1000～35000kN不等，伺服壓力機(jī)設(shè)計(jì)了不同的規(guī)格型號(hào)，根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，壓力機(jī)安裝有1～4臺(tái)主驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

現(xiàn)在一些難以鍛造的高強(qiáng)度材料，也有了采用伺服壓力機(jī)鍛造的可能性，采用比較低的速度對(duì)其進(jìn)行鍛造，模具壽命也有了明顯提高，產(chǎn)出也得到了提高。

隨著伺服壓力機(jī)效率的提高，對(duì)自動(dòng)化的要求也提高了，換句話說自動(dòng)化必須更加有效。過去幾年中，體積成形領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)在世界范圍內(nèi)發(fā)生了顯著變化，德國(guó)通過伺服技術(shù)一直保持著體積成形領(lǐng)域開路先鋒的角色，以此確保在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力。

MSL1-500立式單點(diǎn)伺服壓力機(jī)

以MSL1命名的這種伺服壓力機(jī)為全新和自主開發(fā)研制的系列產(chǎn)品，這款伺服壓力機(jī)采用立式單點(diǎn)肘桿式結(jié)構(gòu)，滑塊通過一個(gè)連桿驅(qū)動(dòng)，可以用于冷鍛或溫鍛生產(chǎn)。由于設(shè)備滑塊和工作臺(tái)尺寸非常緊湊，設(shè)備主要采用單工位或多工位模具，采用多工位生產(chǎn)時(shí)，主要成形工位應(yīng)布置在壓力機(jī)中心位置，如圖3所示。

目前這個(gè)系列投入生產(chǎn)的有5000kN和6300kN兩種規(guī)格，其他規(guī)格的產(chǎn)品已在計(jì)劃中，技術(shù)參數(shù)見表1。

圖3 MSL1-500單點(diǎn)伺服壓力機(jī)

表1 MSL1-500、MSL1-630單點(diǎn)伺服壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)

MSL1-500型壓力機(jī)主驅(qū)動(dòng)采用兩臺(tái)額定功率為165kW的伺服電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速300r/min。兩臺(tái)電機(jī)相向安裝在同一根驅(qū)動(dòng)軸上，彼此通過法蘭安裝固定在機(jī)身上。壓力機(jī)滑塊行程次數(shù)為每分鐘3～45次。改進(jìn)型肘桿機(jī)構(gòu)是非常成熟的機(jī)構(gòu)，扭矩通過驅(qū)動(dòng)軸上的人字齒輪傳遞給肘桿上的偏心輪。獨(dú)體偏心輪、魚尾型連桿具有足夠的滑動(dòng)軸承面，以承受非常高的關(guān)節(jié)壓力。

圖4展現(xiàn)了這種壓力機(jī)的單點(diǎn)肘桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)軸及兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。上邊連桿的固定支撐軸承可選擇采用一個(gè)偏心銷軸，這樣就可以通過這個(gè)偏心銷軸調(diào)整滑塊的位置。下邊的一個(gè)連桿和滑塊相連（圖4中沒有表示出來），滑塊采用8面滾動(dòng)導(dǎo)軌導(dǎo)向（圖5）。導(dǎo)軌滾柱通過偏心銷可調(diào)整為無(wú)間隙。

滑塊采用液壓驅(qū)動(dòng)的頂料裝置，多工位生產(chǎn)時(shí)，頂出缸用一個(gè)閥門控制?；瑝K頂出裝置的動(dòng)作時(shí)間可通過壓力機(jī)的操作盤進(jìn)行調(diào)整。

圖4 帶驅(qū)動(dòng)軸和主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的單點(diǎn)肘桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

圖5 滑塊和滑塊導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

實(shí)踐證明，工作臺(tái)頂出裝置是非常可靠的機(jī)械頂出機(jī)構(gòu)。頂出銷通過一個(gè)擺桿驅(qū)動(dòng)，該擺桿機(jī)構(gòu)由安裝在壓力機(jī)上橫梁上的驅(qū)動(dòng)凸輪傳動(dòng)。頂出時(shí)間可手動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)凸輪角度來完成。

《伺服壓力機(jī)在冷鍛中的應(yīng)用和經(jīng)驗(yàn)(下）》見2015年第19期