現代驅動概念下模鍛壓力機能效優化的新視野

文／MartinGerhard.Scholles，韓劍峰·西馬克集團

現代驅動概念下模鍛壓力機能效優化的新視野

文／MartinGerhard.Scholles，韓劍峰·西馬克集團

為了實現經濟和綠色生產，鍛造企業對生產設備的生產效率和能源利用率的要求越來越高，鍛造企業的管理者們也紛紛把目光投向能夠減少碳排放的創新的生產方案。目前，通過實施動態能量管理技術來優化感應加熱設備的能效在實現節能生產方面已經取得了顯著的效果。如今，鍛造企業的管理者開始把他們關注的焦點轉向其他能源消耗領域，例如壓力機驅動系統。

為了滿足客戶的期望，西馬克集團與市場領先的驅動技術供應商合作開發了創新性的技術解決方案——奧姆科哈森克萊沃MT系列偏心壓力機。圖1所示為MT630偏心壓力機。

圖1 配MEERtorque?的MT630偏心壓力機

MT系列偏心壓力機采用全新的MEERtorque?伺服驅動概念，完美的結合了通常情況下被認為是相互矛盾的特性：在非常短的周期時間內提供極高的能量，但是又具有最優化的能效。該系列偏心壓力機通過采用兩個獨立但同步的驅動相互補充，實現了對滑塊的加速、減速和成形能量的分配并相互作用。與普通的伺服驅動系統不同，MEERtorque?伺服驅動是利用一個連續旋轉但是顯著小型化的飛輪進行蓄能，飛輪與一個單獨的小型伺服驅動電機相連。在鍛造過程中提供高峰值能量的情況下，具有MEERtorque?伺服驅動的伺服壓力機的額定功率顯著低于傳統的伺服驅動壓力機，同時也具有更高的穩定性。圖2所示為MEERtorque?驅動示意圖。

圖2 MEERtorque?驅動示意圖

MEERtorque?驅動解決方案將滑塊運動能量與鍛造成形能量分離，這使得伺服驅動壓力機的優點與傳統離合/制動系統壓力機的優點完美地結合。由于具有更高的滑塊打擊速度，模具的接觸時間更短。與奧姆科哈森克萊沃MP系列壓力機相同，MT壓力機將打擊周期和模具接觸時間分離，一方面獲得了最大的時間窗口，一方面又保證了在上死點和下死點之間的最短的加速和減速時間，反之亦然。在使得模具接觸時間顯著降低的同時，用于模具潤滑和鍛件傳遞的時間窗口最大化。這非常有助于提高增加模具壽命和保持正常運行時間率，并可大幅降低排放和能耗。伺服電機對飛輪能量進行補充，成形能量積蓄在連續旋轉的飛輪中并即時可用。

MT系列偏心壓力機的滑塊由位于偏心軸左側的加速伺服電機直接驅動。連續旋轉的飛輪由安裝在偏心軸右側的單獨裝配的飛輪電機直接驅動并保持其旋轉速度，因此不需要任何額外的皮帶傳動或者后軸系統。

兩臺電機在電氣定子部件方面的設計基本相同。偏心軸由伺服電機加速，當速度與飛輪匹配時，離合器啟動偏心軸與飛輪相連接，而沒有任何明顯的磨損或者噪聲。通過飛輪伺服電機對鍛造過程中的飛輪降速進行能量補充。離合器同時用于限制打擊力避免過載（安全功能）。在打擊完成后，滑塊減速。在左側的加速電機切換到恢復模式，所產生的減速能量用于恢復飛輪能量。

MEERtorque?伺服驅動概念提供的加速角度為120°，約為傳統離合制動驅動系統加速角10°～15°的8倍，因此MEERtorque?驅動所需的傳遞扭矩約為傳統驅動系統的八分之一（僅有12.5%），這就是為什么MEERtorque?驅動與傳統的離合制動驅動系統相比小得多并且更具經濟性的原因。

此外，奧姆科哈森克萊沃MT系列偏心壓力機在設計過程中兼顧了性能、精度以及當今和未來產量的要求，基于高剛性和堅固的成形設備單元，具有大尺寸模具面積和精確的滑塊導向。

壓力機的分體拉桿機架設計基于久經考驗和高耐用的奧姆科哈森克萊沃偏心壓力機，并通過最新的有限元設計工具進行了進一步的優化。該機架設計為大開窗尺寸，適合模具和模座的更換以及自動化生產。全新的創新性設計在無需拆卸蓋板的情況下即可進行各種維護和檢查工作，非常簡單方便。

所有主要的機架部件均為鑄鋼，不會因為焊接結構的熱變形而產生殘余應力。滑塊裝配在可調節、對角布置不受熱效應影響的超長導向上。即使在全自動模式下，通過一個與蝸輪相連的電機，滑塊的下行程位置也可以按照0.1mm為單位在行程之間進行調節。

使用MEERtorque?伺服驅動的壓力機具有以下優點：⑴由于降低了模具接觸時間而增加了模具的壽命；⑵由于減少了機械部件的磨損（例如在連續運行時無需制動），以及采用幾乎無損耗的離合器，降低了維護成本；⑶由于出色的可靠性和改進的性能，增加了產量；⑷由于去除了制動和傳動系統，運行更平穩，噪聲小更安靜。

SONA BLW Praezisionsschmiede GmbH是第一家獲得全新MT系列模鍛壓力機的用戶，MEERtorque?驅動概念壓力機作為其全自動鍛造生產線的核心，用于精密動力總成零件的溫鍛，圖3所示為MT系列模鍛壓力機的生產現場。在投產的第一年度，該鍛造線上生產了超過500萬件精密鍛造部件。圖4所示為MT模鍛壓力機生產的鍛件。

圖3 MT系列模鍛壓力機生產現場

圖4 MT系列模鍛壓力機生產的鍛件

西馬克集團堅信，鍛造壓力機主驅動的未來將是力矩驅動技術。與其他鍛造壓機制造商相反，MEERtorque?驅動概念完美的結合了扭矩驅動的效率和動力，以最有效的方式通過一個旋轉的飛輪存儲和積蓄所需的成形能量。與用于車輛動力系統的現代混動概念相同，在減速階段，力矩電機驅動偏心軸所產生的電流，將用于重新加速飛輪。傳統的伺服壓力機制造商避免使用飛輪來存儲能量。然而，為了分配足夠的打擊能量，傳統的伺服壓力機需要高能量消耗，這需要配備超高的連接功率。MEERtorque?驅動概念大大降低了功率需求，實現更加經濟的生產，開拓了伺服驅動壓力機發展的新視野。