伺服壓力機在冷鍛中的應用和經驗(上)

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

伺服壓力機在冷鍛中的應用和經驗(上)

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

伺服壓力機的主要特征是用一個或多個扭矩電機取代此前的勻速轉動驅動電機。采用高動力性能的扭矩電機直接將動力從電機傳遞給驅動軸——舒勒將這種技術稱作伺服直驅技術（縮寫為SDT，見圖1）。此前必不可少的離合器—制動器組合及飛輪全部取消了，除此之外，像傳動皮帶、飛輪制動器和滑塊閉鎖裝置等傳統壓力機的其他傳動和安全部件也都沒有了。

基于伺服驅動技術，現在可以在連續運行時對滑塊的運動進行自由編程，使每次動作都能處于最理想的狀態。比如說在傳輸階段，伺服電機可加速滑塊運行速度（見圖2），以縮短工件傳輸時間，接著再以較低的速度進行成形，以達到最佳成形效果。

舒勒伺服壓力機技術采用OSWALD的永磁勵磁同步電機。這種電動機測定轉速比較低，所以適合直接連接在驅動軸上（無其他減速裝置），另外這種電機噪聲小，無轉子損失，使用壽命長。

圖2 正弦—伺服時間位移曲線

來自板材成形的經驗

自2007年以來，舒勒在板材成形領域向汽車生產企業及其供貨商提供過250多臺伺服壓力機。這種設備的高柔性已成為一個極其重要的標準。設備壓力從1000～35000kN不等，伺服壓力機設計了不同的規格型號，根據不同的應用領域，壓力機安裝有1～4臺主驅動電機。

現在一些難以鍛造的高強度材料，也有了采用伺服壓力機鍛造的可能性，采用比較低的速度對其進行鍛造，模具壽命也有了明顯提高，產出也得到了提高。

隨著伺服壓力機效率的提高，對自動化的要求也提高了，換句話說自動化必須更加有效。過去幾年中，體積成形領域的競爭在世界范圍內發生了顯著變化，德國通過伺服技術一直保持著體積成形領域開路先鋒的角色，以此確保在國際上的競爭力。

MSL1-500立式單點伺服壓力機

以MSL1命名的這種伺服壓力機為全新和自主開發研制的系列產品，這款伺服壓力機采用立式單點肘桿式結構，滑塊通過一個連桿驅動，可以用于冷鍛或溫鍛生產。由于設備滑塊和工作臺尺寸非常緊湊，設備主要采用單工位或多工位模具，采用多工位生產時，主要成形工位應布置在壓力機中心位置，如圖3所示。

目前這個系列投入生產的有5000kN和6300kN兩種規格，其他規格的產品已在計劃中，技術參數見表1。

圖3 MSL1-500單點伺服壓力機

表1 MSL1-500、MSL1-630單點伺服壓力機技術參數

MSL1-500型壓力機主驅動采用兩臺額定功率為165kW的伺服電機，電機轉速300r/min。兩臺電機相向安裝在同一根驅動軸上，彼此通過法蘭安裝固定在機身上。壓力機滑塊行程次數為每分鐘3～45次。改進型肘桿機構是非常成熟的機構，扭矩通過驅動軸上的人字齒輪傳遞給肘桿上的偏心輪。獨體偏心輪、魚尾型連桿具有足夠的滑動軸承面，以承受非常高的關節壓力。

圖4展現了這種壓力機的單點肘桿驅動機構、驅動軸及兩個驅動電機。上邊連桿的固定支撐軸承可選擇采用一個偏心銷軸，這樣就可以通過這個偏心銷軸調整滑塊的位置。下邊的一個連桿和滑塊相連（圖4中沒有表示出來），滑塊采用8面滾動導軌導向（圖5）。導軌滾柱通過偏心銷可調整為無間隙。

滑塊采用液壓驅動的頂料裝置，多工位生產時，頂出缸用一個閥門控制。滑塊頂出裝置的動作時間可通過壓力機的操作盤進行調整。

圖4 帶驅動軸和主驅動電機的單點肘桿驅動機構

圖5 滑塊和滑塊導向機構

實踐證明，工作臺頂出裝置是非常可靠的機械頂出機構。頂出銷通過一個擺桿驅動，該擺桿機構由安裝在壓力機上橫梁上的驅動凸輪傳動。頂出時間可手動調整驅動凸輪角度來完成。

《伺服壓力機在冷鍛中的應用和經驗(下）》見2015年第19期