金屬板材加工設備發(fā)展新動向

　　去年6月30日至7月2日，在上海國際展覽中心舉辦了為期3天的2008中國國際金屬板材、管材、型材及線材切割、沖壓、成形、制作技術及設備展覽會(簡稱國際金屬板材成形設備展覽會)。在此之前，還召開了相應的技術研討會，由中國鍛造協(xié)會主辦，國內(nèi)外著名的成形技術和設備制造商介紹了板材加工技術的新發(fā)展。

　　日本、意大利、瑞士、瑞典、德國、美國和中國共70家廠商參加了展出。就設備方面來講，規(guī)模雖不算大，但是一些國際著名公司，例如德國舒勒(Schuler)、日本川崎(Kawasaki)、會田(Anl8-da)、村田(Murata)、小松(Komatsu)等公司均參加了展出。從展覽會中可以看出目前世界板材加工設備一些新的發(fā)展動向。本文就筆者參觀展覽會的若干體會，做一概述。

　　二、高速精密壓力機

　　高速化和精密化一直是沖壓生產(chǎn)追求的目標。在這次展覽會上，日本YAMADA BOBY、瑞士BRUDERER等公司展出了他們的最新產(chǎn)品，產(chǎn)品性能達到了相當高的水平。如日本KYORI公司生產(chǎn)的Mach系列超高速精密壓力機，最高行程次數(shù)可達到4.000spm;而瑞士BRUDERER公司25t壓力機也可達到1500spm。壓力機下死點位置精度均可控制在0.01mm左右。

　　從這次展覽會的產(chǎn)品來看，技術上具有如下特點：

　　l、采用新材料、新結構、盡量減少運動部件質(zhì)量

　　如KYORI公司Mach系列超高速精密壓力機，滑塊采用了陶瓷一鋁合金復合材料，使慣性力下降了40%；將封閉高度調(diào)節(jié)機構置于橫梁部位，不但使調(diào)節(jié)范圍加大，而且運動部件質(zhì)量得到進一步降低。

　　2.采取有效措施，減少溫度對運動精度的影響，顯著改善滑塊運動特性

　　日本KYORI公司BeatANEX系列高速壓力機采用對稱曲柄一肘桿機構，連桿和肘桿的熱變形互相抵消，不但減少了熱變形對滑塊運動位置精度的影響，而且降低了滑塊在下死點附近的速度，提高了加工性能。由于采用了熱平衡設計和結構上的其它措施，所展出的日本KYORI的高速精密壓力機產(chǎn)品，其運轉8小時內(nèi)下死點位置的變化以及速度調(diào)節(jié)后，下死點位置的變化均能控制在0.01mm左右。瑞士BRUDERER公司的產(chǎn)品則還設有油-水冷卻器以控制溫度的變化，確保其工作精度。

　　3.改善滑塊導向，提高運動精度

　　瑞士BRUDERER公司的壓力機產(chǎn)品，其導向軸承可自動補償熱變形，且導向元件與條料位于同一平面，以確保沖載時的導向精度。日本KYORI公司Mach系列產(chǎn)品則采用新型的動靜壓混合導向機構，以提高導向精度，該機構正申報專利。

　　4.進一步提高自動化水平和工作可靠性

　　瑞士BRUDERER產(chǎn)品采用計算機控制、圖形顯示、滑塊位置、送料長度均能實現(xiàn)實時檢測和控制，采用人機對話可存儲500套模具參數(shù)，大大節(jié)省了換模調(diào)節(jié)時間。選擇適當?shù)目偩€系統(tǒng)還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理。

　　三、數(shù)控回轉頭壓力機

　　數(shù)控回轉頭壓力機由于其加工的萬能性和高度的自動化，一直受到廠家的注視，成為現(xiàn)代化沖壓設備的主力之-，其地位可與切削加工中的加工中心媲美。

　　數(shù)控回轉頭壓力機的發(fā)展已經(jīng)有數(shù)十年的歷史，其技術已經(jīng)比較成熟，但從展覽會來看這一技術并未走到盡頭，還仍然在向前發(fā)展，其主要表現(xiàn)在：

　　1、新的驅動方式

　　最初的回轉頭壓力機，大多采用機械驅動，步?jīng)_頻率比較低。上世紀末期，數(shù)控回轉頭壓力機越來越多的采用液壓伺服驅動技術，步?jīng)_頻率提高到600／min以上。這次展覽會上日本村田和天田公司動折彎機。該機摒棄了液壓驅動，采用交流伺服電機-滾珠絲桿驅動方式。除類似于交流伺服電機驅動回轉頭壓力機所具有的優(yōu)點外，其突出的特點是克服了液壓系統(tǒng)速度切換時的短暫停頓現(xiàn)象?；瑝K運動更加敏捷，生產(chǎn)效率更高。加上操作方便、調(diào)整容易等其它優(yōu)點，據(jù)稱其整體效率較液壓式提高了1倍以上。

　　2.減少滑塊變形及其影響，提高彎曲精度

　　(1)提高滑塊的剛度小松PAS系列折彎機滑塊尺寸加大，質(zhì)量增加到原來的三倍，而剛度則增加到原來的3.8倍，工作時滑塊變形大大減少。

　　(2)撓度補償除了采用楔塊、液壓等傳統(tǒng)補償方式外，一些折彎機采用了新的補償方式。如小松的PAS折彎機在滑塊上安裝了四個獨立的驅動裝置，自動計算補償曲線，分配各軸運動進行補償。天田公司則采用了自動撓度補償機構，可自動補償，無需復雜的計算。該機構正申請專利。

　　(3)彎曲回彈的修正折彎工件回彈一直是困擾折彎機工作精度的一個大問題。盡管先進的折彎機控制系統(tǒng)可根據(jù)不同材料和尺寸以及經(jīng)驗控制彎曲力，角度等方法來解決，取得了較好的效果，但還不能完全解決回彈問題。日本天田公司推出了一種數(shù)字角度測量儀DIGIPRO，它與折彎機控制軟件OPERATEUR結合，對于修正折彎角度是一個較好的解決方法。

　　五、伺服曲柄壓力機

　　此次展覽會上，日本小松和會田分別展出了各自開發(fā)的交流伺服電機驅動1500kN曲柄壓力機，并進行了現(xiàn)場演示。該壓力機新穎的工作原理，良好的工作性能，引起了參觀者極大的興趣。AIDA的伺服曲柄壓力機傳動簡圖。伺服電機經(jīng)一級齒輪傳動直接驅動曲柄一一連桿機構工作，中間無離合器。可設置位移傳感器檢測滑塊的運動，實現(xiàn)閉環(huán)控制。這種壓力機的主要優(yōu)點是：

　　1、提高了壓力機智能化程度

　　由于其伺服功能，滑塊運動曲線不再僅僅是正弦曲線，而是可根據(jù)工藝要求進行優(yōu)化設計的任意曲線。例如，可以在控制器中預存適于沖裁、拉深、壓印、彎曲等工藝以及不同材料的特性曲線，使用時，不同工藝、不同材料調(diào)用不同曲線。這就大大提高了壓力機的加工性能，擴大了加工范圍。其加工性能完全可以與液壓機媲美。

　　2.提高了生產(chǎn)率

　　由于它保留了曲柄壓力機的優(yōu)點，尤其是生產(chǎn)率遠高于液壓機，體現(xiàn)了"液壓機的加工質(zhì)量、機械壓力機的生產(chǎn)效率"。不僅如此，伺服曲柄壓力機還可根據(jù)工件的不同，調(diào)整滑塊行程，在一個工作循環(huán)中，曲柄無須完成360度旋轉，而僅進行一定角度的擺動來完成沖壓工作。這就進一步縮短了循環(huán)時間。

　　3.節(jié)能

　　由于省去了飛輪，電機在沖壓時才旋轉，普通曲柄壓力機飛輪空轉的耗能得以節(jié)省。又由于沒有了離合器，又省下了這部分的能耗。據(jù)稱，該壓力機較常規(guī)曲柄壓力機節(jié)能30%以上。

　　4.減少噪音

　　可以設計特殊的工作特性曲線，控制沖裁時沖頭的速度，從而減少沖裁的振動和噪音，提高模具使用壽命。據(jù)小松提供的數(shù)據(jù)，該壓力機的沖裁噪音較常規(guī)曲柄壓力機降低了100倍。又由于沒有空轉，不工作時可以完全沒有噪音。小松伺服曲柄壓力機滑塊運動曲線與普通壓力機的對比，它不但縮短了工作行程，提高了工作效率，而且可實現(xiàn)靜音沖裁。

　　六、結論與體會

　　(1)盡管鍛壓機械在上世紀就已趨成熟，并實現(xiàn)了數(shù)控化，驅動、結構、控制等多方面都達到了近乎完美的程度，但是隨著社會的發(fā)展，技術的進步，它亦與時俱進，繼續(xù)改進，向更高的水平邁進?！　?/P>

　　(2)由于電機技術、變頻技術和計算機控制技術的發(fā)展，交流伺服電機驅動已經(jīng)改變了過去只能用于進給一類的小功率的應用范圍，正大力向鍛壓裝備一類的重載領域進軍。它與機械傳動技術結合，正形成一門新技術一一數(shù)字重載機械驅動。此次展覽會展示的這一技術在數(shù)控回轉頭壓力機、折彎機、曲柄壓力機、螺旋壓力機的初步應用，顯示出了它獨特的優(yōu)勢，大有取代傳統(tǒng)的液壓伺服驅動的可能，具有巨大的優(yōu)勢和潛力。

　　(3)國內(nèi)鍛壓裝備制造業(yè)近年在追趕國際先進水平方面取得了一定進展。展覽會上展出了一些國產(chǎn)先進的板材加工設備，如數(shù)控回轉頭壓力機、數(shù)控折彎機、高速精密壓力機等，但總體水平仍落后于國外技術先進的國家，尤其是缺乏具有自主知識產(chǎn)權和核心技術的產(chǎn)品。

　　(4)基于交流伺服電機的數(shù)字重載機械驅動技術作為鍛壓裝備中的一種嶄新的技術，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，在國外發(fā)達國家也起步不久，離普及和大規(guī)模生產(chǎn)尚有一定距離。為縮短與世界先進水平的差距，我國在這一新興技術剛開始發(fā)展的時候就應該在研究和開發(fā)上給予足夠的重視和支持