交流伺服電機驅(qū)動是目前先進鍛壓設(shè)備研究的熱點，是國際壓力機發(fā)展的新方向。交流伺服壓力機具有高生產(chǎn)率、高柔性、高精度和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，充分體現(xiàn)了鍛壓機床的未來發(fā)展趨勢。本文重點介紹了伺服壓力機的傳動方式、工作原理、伺服壓力機的分類及其技術(shù)優(yōu)勢，并對伺服壓力機的發(fā)展前景進行了展望。隨著我國鋼鐵、有色冶金、航空航天、鐵路高速機車、船舶、核電、風(fēng)電和軍工等行業(yè)的快速發(fā)展，對高性能零件的需求量越來越大，而機械壓力機是電子信息、電器、機械、汽車、儀器、辦公設(shè)備等行業(yè)中最主要的工藝裝備之一。但傳統(tǒng)壓力機行程固定，壓力不易控制，尤其是滑塊運動特性固定不變，對工藝的適應(yīng)性差。近年來，隨著科技的發(fā)展、新型材料的出現(xiàn)以及產(chǎn)品形狀復(fù)雜化，對沖壓設(shè)備的工作性能提出了更嚴(yán)格的要求，需要開發(fā)新一代柔性壓力機。
伺服壓力機介紹
伺服壓力機通常指采用伺服電機進行驅(qū)動控制的壓力機。它是通過一個伺服電機帶動偏心齒輪來實現(xiàn)滑塊的運動過程。通過復(fù)雜的電氣化控制，伺服壓力機可以任意編程滑塊的行程、速度、壓力等，甚至在低速運轉(zhuǎn)時也可達到壓力機的公稱噸位。
交流伺服壓力機的結(jié)構(gòu)
交流伺服壓力機的結(jié)構(gòu)主要由主傳動、執(zhí)行機構(gòu)和輔助機構(gòu)等組成。交流伺服壓力機主傳動機構(gòu)的主要作用是將鍛壓所需的能量從伺服電機傳到執(zhí)行機構(gòu)，常見的傳動方式有齒輪傳動、帶傳動、螺桿傳動和液壓傳動等。執(zhí)行機構(gòu)的主要作用是帶動滑塊做往復(fù)運動，完成鍛壓過程，常見的執(zhí)行機構(gòu)有曲柄-滑塊機構(gòu)和曲柄楔塊機構(gòu)等。輔助機構(gòu)的主要作用是提高交流伺服壓力機工作的可靠性、擴大伺服壓力機的工藝用途等，常見的輔助機構(gòu)有平衡缸、制動器、頂料裝置、位置檢測裝置等。根據(jù)伺服電機驅(qū)動方式，伺服壓力機主傳動系統(tǒng)可分為伺服電機直接驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)和伺服電機通過減速機驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)兩種類型。直接驅(qū)動形式的伺服壓力機，采用低速大扭矩伺服電機與執(zhí)行機構(gòu)直接連接，無減速機構(gòu)，傳動鏈短，結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高，噪聲低。但受伺服電機扭矩的限制，該主傳動系統(tǒng)僅適用于小噸位伺服壓力機。目前商品化的伺服壓力機廣泛采用伺服電機-減速-增力機構(gòu)的主傳動系統(tǒng)，可分為電機-減速-曲柄連桿，電機-減速-曲柄-肘桿，電機-減速-螺旋-肘桿等三種傳動結(jié)構(gòu)。采用減速機構(gòu)和增力機構(gòu)作為伺服壓力機主傳動系統(tǒng)可實現(xiàn)高速、小扭矩伺服電機驅(qū)動大噸位壓力機，已成為伺服壓力機發(fā)展的主流趨勢。
伺服壓力機優(yōu)勢
節(jié)拍提升
如表1所示，橫桿式雙臂傳輸高速線節(jié)拍為10～15SPM，如果采用伺服壓力機高速線節(jié)拍可以提升到最大18SPM。
可設(shè)定曲線
如圖1所示，伺服壓力機可根據(jù)不同情況設(shè)定不同的曲線。
節(jié)約能源
降低拉延速度
如圖3所示，拉延速度低，減少了對模具的沖擊，模具壽命提高且模具成本降低。
占用空間減少
縮小設(shè)備尺寸則可降低廠房、基礎(chǔ)等設(shè)施的投資。如圖4所示，以四序壓力機為例：傳統(tǒng)的機械壓力機生產(chǎn)線由一臺多連桿壓力機和三臺偏心壓力機組成，四臺壓力機基礎(chǔ)通長約為25m，而四臺伺服壓力機基礎(chǔ)通長約為16m。
實際應(yīng)用
圖5所示為我公司現(xiàn)使用的舒勒雙伺服底傳動多工位壓力機。雙伺服底傳動壓力機是由左、右兩個伺服電機組分別驅(qū)動左、右兩側(cè)四根導(dǎo)柱，帶動滑塊做上下往復(fù)運動，由于左、右兩側(cè)傳動機構(gòu)是獨立的，因此臺面左右尺寸可以做到很大。適用于大臺面、大噸位壓力機（圖6）。雙伺服底傳動壓力機通過對兩個伺服電機組的高精度控制，實現(xiàn)滑塊左右兩側(cè)的同步運動。同時在滑塊出現(xiàn)偏載時，通過電氣控制對滑塊平行度進行補償，使滑塊的平行度變得靈活可控，更大程度地滿足用戶使用要求。且底傳動壓力機偏載強度曲線和精度曲線都優(yōu)于普通壓力機。在滿足精度要求的前提下，底傳動壓力機不僅具有更強的抗偏載性能，還允許有更大的偏載區(qū)域。
發(fā)展趨勢
隨著制造業(yè)國際競爭日益激烈，高效率制造高精度、高品質(zhì)產(chǎn)品的伺服壓力機的需求越來越強烈。伺服壓力機所具有的復(fù)合性、高效性、高精度、高柔性、低噪聲、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，充分體現(xiàn)了鍛壓機床的未來發(fā)展趨勢。伺服壓力機可根據(jù)不同的生產(chǎn)需要設(shè)定不同的行程和成形速度，其能夠始終保證下止點的成形精度，有效抑制了產(chǎn)品毛刺等問題的出現(xiàn)，同時，模具振動小，可大幅度提高模具壽命。伺服壓力機突破了常規(guī)機械壓力機的設(shè)計概念，去掉了傳統(tǒng)機械壓力機的飛輪、離合器、制動器部分，大大降低了機器使用成本。伺服壓力機將在一些重要制造領(lǐng)域，如電子產(chǎn)品、汽車等精密制造領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。
結(jié)束語
交流伺服電機驅(qū)動的壓力機可大大提高設(shè)備的柔性化和智能化水平，改善壓力機的工作特性，是新一代成形設(shè)備的發(fā)展方向。隨著國內(nèi)相關(guān)技術(shù)的開發(fā)以及與進口產(chǎn)品的競爭，市場價格會迅速降低，伺服技術(shù)在成形裝備的應(yīng)用領(lǐng)域也會越來越廣。
