油压机-保定油压机

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油压机工作原理和发展现状。列举了若干基于交流伺服油压机的成形工艺实例，说明这种新型油压机在冲裁、拉深、挤压、精冲等工艺中的优良性能。较后就这种油压机的发展趋势进行了讨论。

传统的油压机，尤其是各种机械油压机，均以交流感应电机为动力，靠飞轮储存能量、离合器控制起停。其较大的缺点是滑块工作特性固定，无法调节，工作适应性差，缺乏“柔性”。交流伺服油压机是成形装备的较新发展，它以计算机控制的交流伺服电机为动力，通过螺旋、曲柄连杆、肘杆或其它机构将电机的旋转运动转化为滑块所需的直线运动。它不但可以保持机械驱动的种种优点，而且改变了其工作特性不可调的缺点，使机械驱动的成形装备也具有了柔性化、智能化的特点，工作性能和工艺适应性大大提高。还简化了结构，方便安装、减少维修、降低能耗、减轻重量。它是**与传统机械技术的结合，对于推动成形装备的更新换代，具有不可**的影响。短短十多年，其应用领域已经从注塑机发展到折弯机、机械油压机、数控回转头油压机、螺旋油压机等多种成形设备。日本各个着名的油压机制造厂商如AIDA、KOMATSU、AMINO、ENOMOTO等公司均投入大量人力物力进行开发，并已推出商品化的产品。AIDA公司将其开发的这种新型油压机称之为“*三代油压机”，认为具有划时代的意义。欧洲一些油压机厂商也加入到这一行列，如德国SCHULER公司在07年北京国际机床展（CIMT07）上推出了2,500—6,300kN的这类油压机系列产品。国内不少厂家较近也开始了这一技术的研究与产品开发。本文介绍交流伺服传动的基本原理及在油压机中的应用现状与发展趋势，介绍若干基于交流伺服油压机的冲压工艺。

1.电气传动与交流伺服驱动

　　以电动机为基础的电气传动技术诞生于十九世纪初，迄今已有近200年的历史，它已经成为包括锻压机床在内的各种机械装备的主要传动方式。

　　电气传动分直流和交流两大类。由于直流传动具有优越的调速性能，直到上世纪上半叶，高性能可调传动均采用直流电动机，而占电气传动总量80%以上的一般传动则采用交流电动机，不能调速，绝大部分锻压机械都属于这一类。“直流调速，交流不调速”形成了一种普遍的格局。尽管直流调速有许多优越性，但由于采用机械换向，存在有换向器寿命低、换向火花、造**等问题，电机容量和速度以及应用场合均收到一定限制，例如，其极限容量-速度积仅为106kW.RPM。

　　20世纪60-70年代，随着电力电子技术的发展，特别是大规模集成电路和计算机控制技术的出现，产生了高性能交流调速系统，它克服了直流调速系统的缺点，达到直流调速同样的性能。交流调速在近30年来得到迅速发展，已经取代直流调速系统，成为电气传动的主要发展方向。据统计，在2001年世界可调电气传动产品中，交流传动已经占到2/3以上。

　　伺服电机传动指电动机的转速或其它参数可以按照任意的输入信号而变化。长期以来，交流伺服电机仅仅作为执行元件，应用于伺服控制系统，功率不**过1千瓦。大功率交流伺服电机及其驱动控制装置的出现，使这一技术得以应用于机械装备的主传动，成为交流伺服驱动系统。正是在这种背景下，发达国家在上世纪末期，开始了将交流伺服传动技术应用于锻压机械的研究和产品开发，出现了交流伺服电动机驱动的油压机，十多年来得到了迅速发展。

（4）数控回转头油压机　数控回转头油压机的发展已经有数十年的历史。较初多采用机械驱动，步冲频率比较低，通常在200次/分以下。上世纪末期，数控回转头油压机越来越多地采用液压伺服驱动，步冲频率提高到600次/分以上。伺服电机驱动的数控回转头油压机的出现，性能有了进一步的提高。其主要优点是消除了油液泄漏；系统*预热，可直接快速启动；节电30％～40％；步冲频率较液压伺服驱动进一步提高。采用伺服驱动的MTORUM-2004EZ产品曾获日本**通产大臣奖。天田公司也推出EM2510NT产品，采用双伺服电机驱动，声称为“世界上较快的数控回转头油压机”。其步冲频率达1800次/分。

　　（5）螺旋油压机　电动螺旋油压机由于其一系列优点，近年来得到很大的发展，尤其在大吨位螺旋油压机中具有巨大的潜力，目前较大吨位已经达到320,000KN。

有人曾分析电动螺旋油压机电机的发热过程，由于螺旋油压机电机转差率大，引起转子发热，认为其传动效率不比普通摩擦油压机高，小能量打击时，效率甚至低于普通摩擦油压机。交流伺服电机驱动技术的出现，从根本上解决了这一问题。日本ENOMOTO公司在其电动螺旋油压机中，采用了交流伺服技术，开发了100—1000吨的伺服螺旋油压机。该产品获2002年日本新技术开发设计奖。其主要优点是节能和控制精确方便，据称，节能效果达50%。国内华中科技大学等单位也开发了类似产品。山东理工大学开发了开关磁阻电机驱动的电动螺旋油压机。

4.基于伺服油压机的成形工艺举例

　　（1）静音冲裁　在油压机上进行冲裁工作时，材料断裂的瞬间，工作负荷突然消失，积聚在机身和传动机构中的弹性变形能会在很短的时间里释放，因而产生剧烈的振动和巨大的噪音，不但损坏设备和模具，而且恶化生产环境、危害工人健康。如果能有效地控制滑块运动，使所储存的弹性变形能在材料完全断裂之前就基本释放完毕，有可能大大减少冲裁振动，降低噪音。这种“静音冲裁”可以在伺服油压机实现。KOMATSU公司声称，采用伺服油压机可以消除99%的冲裁噪音。这里，变速点的精确控制是关键。

静音冲裁

  （2）精密冲裁  精密冲裁时，冲裁速度与工件质量和模具寿命的有密切关系。日本KOMATSU公司在普通机械油压机和HAF伺服油压机上进行了精密冲裁对比试验，工件为空调机凸轮，尺寸40×13MM，负荷80吨，材料SPC。冲裁速度越低，冲裁断面剪切带厚度就越大，断面质量越好。普通油压机在2000-3000件后表面出现裂纹，但伺服油压机在3000件后断面仍保持完好。

精密冲裁

  （3）盒形件拉深  KOMATSU公司曾进行了不锈钢和软碳钢盒形件浅拉深的对比试验。工件高度为50MM，两种材料的极限拉深速度分别为220MM/S和400MM/S，对应的机械油压机工作频率分别为15SPM和30SPM。在机械油压机上拉深两种材料均出现裂纹；伺服油压机工作频率为36SPM，拉深时在行程48和25MM时两次减速，两种材料均获得完好的工件。高强度钢成形性能差，容易裂纹、起皱，采用变速拉深可以改善成形性能，提高成形极限20-30%，降低废品率。这对汽车覆盖件加工有重要的意义。