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交流伺服压力机及其关键技术(上)

发布时间:2014-01-27 作者:孙友松 周先辉 黎勉 魏良模 黄开胜 何宏肃  来源:万方数据
交流伺服电机驱动是目前成形装备发展的一个新方向,不但可以实现成形装备柔性化和智能化,还可以提高生产率和产品质量、节能环保。本文介绍了交流伺服传动的基本原理、交流伺服压力机发展现状并就其中若干关键技术问题发表了看法:大功率交流伺服电机及其驱动控制技术;交流伺服传动过程能量的回收;无飞轮压力机传动系统设计;重载高效精密螺旋传动技术;基于伺服压力机的成形工艺优化等。文章还就交流伺服压力机的发展趋势进行了展望。

3 交流伺服压力机的特点

  3.1 实现柔性化和智能化工作性能提高

  由于原动机由不能调节和控制的普通感应电机改为CNC控制可任意调节的伺服电动机,因此自动化、智能化程度提高,工作效率提高;可以获得任意的滑块特性,设备的工艺适应性扩大;可以根据不同的工艺采用相应的优化曲线,提高工作性能。例如,在伺服压力机上拉深,成形极限可以提高25%。

  3.2 精度高

  一方面,伺服压力机的运动可以精确控制,一般均装有滑块位移检测装置和滑块行程调节装置,滑块的任意位置(包括下死点)可以准确控制。伺服压力机滑块位置精度一般可以达0.01 mm;另一方面,滑块运动特性可以优化,例如,拉深、弯曲、压印时,适当的滑块曲线可减少回弹,提高制件精度。

  3.3 简化传动环节,减少维修和节省能量

  伺服压力机省去飞轮、离合器,甚至采用直接传动,传动环节大大减少,维修工作量亦相应减少。伺服压力机节能主要体现在以下几个方面。

  (1)伺服电动机较普通感应电机效率高。

  (2)交流伺服电动机采用变频调速,效率高,损耗小。

  (3)减速时采用电磁制动,制动能量可储存回收。与机械制动和液压传动的节流调速相比,可大大节省能量。

  (4)在普通压力机中,飞轮空转耗能约占总能耗的6%~30%。伺服压力机没有飞轮,仅在工作时电机才旋转,这一部分能量得以节省。

  (5)在普通压力机中,离合器(主要指摩擦离合器)耗能约占总能量的20%,伺服压力机取消了离合器,这一部分能量得以节省。

  (6)大多数中小型机械压力机,采用摩擦制动器。制动器每周期均工作,消耗能量;伺服压力机制动器仅在停车时才起作用,制动耗能得以节省。当然,节能效果尚决定于变流以及储能和再利用的效率。总体而言,伺服压力机较普通机械压力机和液压机都要节能。例如,采用这一技术的全电动注塑机较传统液压式注塑机节能25%-60%,而日本村田公司交流伺服数控回转头压力机比液压式也节能30%-40 oA;日本ENOMOTO公司开发的基于这一技术的螺旋压力机节能达50%。而AMINO公司声称所开发的伺服压力机较油压机节能2/3。小松AMERICA曾进行过300 t压力机连续工作功耗对比试验,结果证明伺服压力机节能32%~42%。

  3.4 环保

  伺服压力机的环保特性体现在其具有液压机的性能,但是又没有液压系统,完全消除了油液污染;又由于传动系统简化,传动噪音大大减少;滑块运动特性优化,减少工艺噪声,实现静音冲裁,极大地改善生产环境。AMINO的25000 kN伺服机械压力机噪音仅为75 db(A),较普通压力机减少10--20 db。

  3.5 提高模具寿命和生产率

  由于振动减少,模具寿命可以提高3倍,设备寿命也相应提高。

  由于伺服压力机行程可以方便地调整,可以根据成形工艺需要,使压力机在必要的最小行程工作,生产效率得以提高。其工作频率不但高于液压机,而且可以高于普通机械压力机。

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