伺服冲压技术在数控转塔冲床中的创新与应用

2 应用DECV阀技术的HDM型伺服液压系统

　　2.1 概述

　　过去的30多年，液压主传动技术一直主导数控转塔冲床的发展。当前，作为新一代技术的伺服电机直接驱动的主传动系统，以其快速高效及节能降耗的特点，在高性能机型中有逐渐替代液压系统而成为主流的趋势。然而，作为目前仍为主导类型的数控液压转塔冲床。

　德国VOITH H+L的HDM液压系统，采用DECV伺服驱动电机直驱主阀型系统技术，使液压主传动技术的发展步人了一个新的阶段。该系统在冲压效率及精度、技术性能与可靠性等方面较上一代产品有较大提升，实现了最大行程速度280mm／s、公称压力300kN、位置精度0．025mm、4mm行程冲头速度900hpm、lmm行程冲头速度2800hpm等优良的技术特性，并在系统成本、能源效率和市场竞争力等方面优势明显。

　　2.2 技术特点

　　HDM型液压系统主要由阀体油缸(图4a)、液压站与电子控制器等三部分组成。由其液压原理图(图4b)可见，通过采用DECV主阀1和80bar低压回路控制，实现在40kN以下冲压力时的快速节能运行；而在40kN以上冲压力时，通过高压泵6和转换阀2，控制285bar高压回路连通油缸上腔，使高压泵只在较大载荷冲压时建立压力并直接作用于油缸活塞4。通过冲压力与冲压速度的合理匹配，只需配置1 lkW主电机即可满足优良的技术性能，且明显降低系统成本并达到良好的能源效率。

图4 DECV阀技术的HDM型液压系统示意图

　　HDM液压系统的技术创新主要在于DECV主控制阀(图4c)，如何避免高压泵的高压及流速对控制阀的干扰也是其技术关键。该控制阀以德国VOITH H+L公司成熟的机械拷贝阀为基础．不同于通常的伺服阀通过电磁线圈控制，而直接由专门研制的FL56型伺服电机驱动，具有优化的磁电路与动态特性以及特有的机械结构。通过伺服电机精确检测和控制主阀阀芯位置，以及零侧隙齿轮齿条传动实现对阀芯的线性驱动，使NGl0规格的DECV阀的快速连续响应时间高达7ms。同时还具有故障安全功能，可对故障位阀芯进行精确的机械调整。

　　HDM型液压系统的技术创新还包括HS4型电子制器(图5a)，它同时兼容并提升了以往版本的电子控制器，适用于德国VOITH H+L公司多系列规格的液压系统。

图5 HS4型电子控制器与Punchmaster软件界面 

　　HS4型电子控制器基于32位CPU的CLC／PLC控制器，配置了RS一232、USB、以太网和现场总线如CAN、Profibus等通用接口，以及数字I／O、阀控状态、位置和压力传感器等信号接口，另外还包含了直接驱动DECV阀的SV2模块。在专门设计的固件程序控制下，可实现快速步冲与成形、滚压、刻印等特殊工艺的编程，并可针对不同的工艺和模具类型调整优化相应的参数。同时，在线跟踪记录传感器数据和冲压状态信息，并适时将出现故障时的相关信息记录于USB存储卡，用于故障分析与排除。专门用于调试和诊断的Punchmaster PC软件，可通过HS4型电子控制器在线跟踪加载数据或对已存储的数据离线分析(图5b)，还可通过以太网接口实现远程维护。上述可见，新一代DECV阀技术的HDM型液压系统，具有伺服驱动、高效率、低成本和调试、诊断与维护方便等特点，使数控液压转塔冲床性能与可靠性提升到新的水平。目前，应用DECV阀技术并沿承高低压双回路系统设计，具有更高性能的HDE型液压系统也已推出，它采用15kW电机即可满足300kN公称压力与3mm行程冲头速度1800hpm的要求，能够更好地发挥伺服液压技术特点并提高能源效率，节省功耗。