【论文分享】伺服锻造压力机优势探讨

伺服锻造压力机优势探讨

伺服技术的应用为现代机械的精确控制打开了一扇大门。经过多年的发展，伺服技术已经在金属切削机床领域得到了广泛应用。在金属成形压力机领域，经过众多从业技术人员的努力，伺服技术也已经开花结果，在金属冲压行业得到认可，开始为越来越多的冲压零部件生产企业所接受；而作为机械基础领域的锻造行业，伺服技术的应用仍处于探索阶段，但是，伺服技术在锻造压力机上的应用已经展示出其明显优势。

1.1皮带传动伺服压力机

皮带传动伺服压力机是指压力机采用伺服电机通过皮带向减速机构的齿轮传递扭矩。由于伺服电机轴同齿轮之间通过皮带连接，存在反馈略慢、有易损件等缺点，目前基本上是在小吨位冲床上应用。

1.2. 伺服直驱压力机

1.2.1伺服直驱技术（Servo Direct Drive）

伺服直驱技术是指机械压力机不再采用飞轮和离合器，而是采用伺服电机直接驱动减速机构的齿轮，从而带动滑块上下运动。压力机的变形力及能量不再靠蓄能的飞轮，而是由伺服电机的扭矩直接提供。由于是伺服电机直接驱动，因此通过控制伺服电机的输出可以实现对滑块的行程、速度、加速度进行精确控制。

一般将采用伺服直驱技术的伺服直驱压力机称为伺服压力机。下面介绍的也都是指伺服直驱压力机。

2. 伺服锻造压力机的优势

相对于传统离合器飞轮式锻造压力机，伺服锻造压力机在产品成形、自动化实现、模具寿命、能源利用、故障率等多个方面拥有明显的优势。

2.1优势一：扩展锻造材料、复杂锻件的生产范围

滑块曲线、滑块速度可以自由调节，系统中设置多种不同的运行模式，客户可根据所锻造产品的不同需求进行选择，也可以自己设置。既可以将速度设置为某种材料适合的成形速度，又可以设置在任意时间、任意行程进行保压操作，从而极大的拓宽了可锻造材料（钢、铝合金、铜等）、可锻造产品的范围。

由于伺服直驱技术是伺服电机输出扭矩传递给滑块，不像飞轮存在能量降低的限制，提供的成形能量较大，可以实现挤压、深拉伸等工艺。并可代替液压机进行高强钢板的热冲压。

同时，伺服直驱技术还可以实现在变形力区间像液压机一样带负荷行程。

2.2优势二：提高模具寿命

冷锻和热锻的模具寿命同滑块的速度密切相关。

2.2.1冷锻模具寿命提高

冷锻模具寿命与模具同坯料的接触速度密切相关。速度过大，形成冲击，会缩短模具寿命。采用伺服直驱技术，可以对滑块的速度进行设置，保证模具同坯料之间实现柔性接触，从而有效地提高模具寿命。

2.2.2热锻模具寿命提高

相应的，热锻模具寿命与模具同坯料的接触时间密切相关，时间过长，热量从坯料传导到模具上，会大大缩短模具寿命。采用伺服直驱技术设置滑块曲线，尽量缩短模具同坯料的接触时间，可减少坯料向模具的热量传递，从而有效地提高热锻模具寿命。

2.3优势三：提高零件精度

冷锻、冷挤压或冷精整时，在下死点加压时，可停滞0.1-0.3秒，可以大大提高加工精度。对于高精密模具采用柔性接触，不仅可以提高模具寿命，还能保持模具精度。

2.4优势四：彻底解决热模锻压力机的闷车问题，模具调试简单快捷

伺服电机带有扭矩异常检测功能，在运行过程中如发现扭矩异常（压力异常），会及时做出反应，电机反转，滑块回程，从而彻底解决了热模锻压力机的闷车问题。

伺服电机的采用可实现滑块满负荷下以任意速度随意上下运动或停滞，大大缩短了模具调试时间，使模具调试变得简单快捷。

2.5优势五：结构简单、故障率低、维护简单容易

据统计，企业不愿意使用机械压力机的原因主要有结构复杂、故障率高等原因，其中有近50%的故障来自离合器。伺服锻造压力机采用伺服电机直接同减速机构的齿轮连接，不再需要离合器、飞轮等易发生故障的部件，结构变得简单、易维护，运行故障率低，维护方便。

2.6优势六：容易实现整机的自动化

伺服锻造压力机滑块曲线可以随意设置和改动，其特性容易满足步进梁、机器人、模具喷淋装置联机自动化的要求，容易实现整台压力机的自动化，运行稳定可靠。

2.7优势七：节能、减振、降噪、环保

伺服锻造压力机相对于传统离合器飞轮式压力机，其伺服电机可根据滑块速度曲线实现随时变速或停止，避免了空转能源消耗，节能效果在30%以上。由于不再需要离合器、飞轮等部件，有效的降低了噪音，减轻了振动，是一种真正环保的机械压力机。

2.8优势八：提高生产效率

通过设置滑块的曲线，令滑块快速下行和回程，缩短工作周期，可有效的提高生产效率。

伺服压力机在锻造压力机上的应用受到伺服电机发展水平的制约。锻压机械上采用的伺服电机为低速大扭矩伺服电机。低速大扭矩伺服电机是指转速在400转/分以下，可提供高达上万甚至十几万N.m大扭矩的电机。以前低速大扭矩伺服电机主要靠进口，品牌如西门子、安川等，价格较高，应用到锻压机械上造成压力机成本太高，性价比很低。近两年，国产伺服电机厂商已经成功研发出低速大扭矩伺服电机与驱动器，成本比进口电机便宜很多，也促进了国产伺服压力机的发展。像江苏中兴西田等压力机厂商已经成功研发出国产伺服压力机，面向市场销售了上百台，经客户现场验证，工作稳定，比传统压力机具有明显优势。相信在不久的将来，随着国内伺服电机的发展，伺服压力机将会在整个锻压行业逐渐普及。