数控转塔冲床伺服主传动部件的分析

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  叠决方案 目回雹圆工薹ITi,■一/J/■■,曩簟,a叠■■■■■■■■■■■—■■■■—■■■■●——■■■■■■■●——●—一 陈曙光。吴宏样。马宏光 江苏金方圆数控机床有限公司,江苏扬州225127 摘要:介绍了数控转塔冲床伺服主传动部件的多种结构形式,分析了各种结构形式不同的性能特点,阐述了两台伺服 电机直接连接在曲轴两端所要解决的关键技术。 关键词:数控转塔冲床,交流伺服电机驱动.主传动结构 文章编号:1002—2333{2012)02—0112—03 中图分类号:TG385 文献标识码:A The Analysis of CHEN Main Drive Servo for CNC Turret Punch P弛姆 Shu-guang,WU Hong—xiang,MA Machine structure Hong—guang (Jiangsu Jinfangyaan CNC Abstract:This paper introduces many Co..Ltd,Yangzhou 225127,China) seiTo forms of main drive for NC turret punch press,analyzes the different performance characteristics of different structure.The key technology of connecting tWO¥ervo motor with both sides of crank is researched. Key words:NC turret punch press;AC electrical servo drive;main drive 1引言 AMADA公司及江苏金方圆公司已先后成功研制出双伺 服电机驱动的数控转塔冲床,最高冲压频次可达 1500rain。以上,25ram步距冲iL数可达500min~,性能指 数控转塔冲床作为一种自动化程度很高的金属板材 冲压及成形加工设备,至今已有近五十年的应用和发展。 广泛应用于机械、电子、汽车、军工、航空航天等多个重要 丁业领域。 数控转塔冲床主要由数控系统、主传动系统、床身、 送料机构及模具库等组成。作为冲压动力源的主传动系 统。一直是数控冲床技术进步的标志之一。主传动部分的 冲压频率直接影响数控冲床的生产效率,因此成为制造 商和用户关注的焦点01。 最初的机械式主传动系统由电机、飞轮、离合器与制 动器、曲轴、连杆和滑块等组成,飞轮经皮带与一直转动 的电机相连,并储存一定的能量01,通过飞轮传动驱动曲 轴连杆机构,通过离合器实现分离与结合,完成所需冲 压。但其运动特性单一,加工工艺范围窄,冲压频率低,噪 声大。 标达到了目前数控转塔冲床的高端水平。主传动结构如 图2所示。 经过近年来的发展。电伺服主传动系统出现了多种 不同的结构形式。本文将对不同的结构形式从承载能力、 运行效率、维护方便性等方面进行分析比较。 2J斜楔式主传动结构 1990年代以来,液压式主传动系统逐渐成为数控转 塔冲床的主流配置,液压站提供动力,油缸取代了曲柄连 杆等机械结构,液压站与油缸间由液压阀连接,通过专门 的电子卡程序化控制整个系统的动作”:。优点是:冲压工 艺性得到扩展。冲压频率得到提高,冲压噪音得以降低, 但存在油污染、高能耗、低可靠性、维护困难等缺点。 基于机械式主传动和液压式主传动的诸多缺点,已 经不能满足用户对机床高速度、高精度、低能耗、低噪音 的要求。而电伺服主传动系统具备高效、节能、低噪、环保 等特点,符合国际最新发展的要求。 斜楔式主传动结构如图3。伺服电机1、电机座2、联 轴器3组成的驱动系统驱动丝杠6转动,丝杠螺母座5 将旋转运动转变为直线连接,滚轮在斜楔面上往复运动;斜楔9与滑 2伺服电机驱动式主传动 上世纪末,日本MURATEC公司研制出主传动由伺 服电机驱动的数控转塔冲床,主传动结构如图l所示。随 着大扭矩伺服电机及驱动系统的开发与推广,日本 1 12 l机械工程师2012年第2期 万方数据 ■————■■—●●■■■■■■—■———■■—●——————■■——●I工艺I工薯/一一/链.,3111,tall,墟■/a鼍日雹四面墨 块11连接,滚轮组件的直线运动经斜楔后转变为滑块 11的上下运动。 解决方案 特点:滑块在整个运动行程的任意位置均能产生最 大工作载荷,滑块的运动速度及位置可根据需要调整。但 由于受滚珠丝杠强度及电机功率的限制,难以制造大吨 位的冲床…;而且冲床预压点到下死点的距离较小(一般 冲压厚度为1mm的板材,滑块行程为4ram),丝杠在短距 离内反复来回运动.局部温升较高.需要采取相应措施解 决丝杠的润滑与冷却问题。另外,丝杠带动滚轮组件在楔 面上作往复运动,滚轮的速度与加速度变化,容易造成各 运动零部件产生振动和冲击。 2.2肘杆式主传动结构 】.伺服电机2电机座3联轴器4驱动丝杠5.丝杠螺母 座6.滑枕及直线.销轴 !!:塑堑!!怎么找到AG官方网站,:兰堑!!:兰竺!!:兰兰兰塑垦 的滑枕连接.一端与丝杠螺母座5的端面连接,一端与水 平连杆8连接,由滑枕及直线将摆杆lo的摆动转变为滑块12的上下运动。 特点:摆杆10绕销轴9摆动,连杆1l的铰销到销轴 9的距离小于水平连杆8的铰销到销轴9的距离.这样. 由此元件构成了一个增力机构,在滑块需要产生同样大 的冲压力的前提下,大大降低丝杠的推动力,从而降低伺 服电机的扭矩及功率。但因丝杠在短距离内反复来回运 动,造成局部温升较高的问题。而且增力比也受元件结构 及安装空间的限制。 2.4曲柄连杆主传动结构 肘杆式主传动结构如图4。伺服电机1、电机座2、曲 柄3、臂4构成伺服驱动系统:由上侧肘杆5、铰销6,下侧 肘杆7构成肘机构;上连接杆8、下连接杆11及凸轮组件 9、凸轮传动缸10组成滑块变位机构;滑块12安装在滑 块变位机构的下方。由伺服电机通过减速机构驱动曲柄 转动,由连杆和过渡杆将驱动力传递给肘杆机构,再借助 于肘杆组件最终将动力传递到滑块…。 曲柄连杆主传动结构如图6、图7。由曲柄、连杆和滑 块级成。是最传统的压力机的主传动结构。伺服电机1 (单或双)直接安装在曲轴2的一端或两端,伺服电机驱 动曲轴转动,由连杆3将驱动力传递给滑块4。 图4肘杆式主传动结构 1.伺服电机2电机座3曲柄4.臂5上侧肘杆6.铰销 7.下侧肘杆8上连接杆9凸轮组件10凸轮传动缸1l下 连接杆12.精块13滑块导向座 特点:具有机械力放大作用。可减小伺服电机功率; 满负荷工作区域较长;调整或改变任何一杆的长度或曲 柄和摆杆铰销之间的距离,将会改变这个机构的运动和 动力特性。应用肘杆机构在冲压工艺要求方面有很大的 选择范围。工艺适应性更好…。电机通过行星减速箱驱动 肘杆机构实现冲压.这样可以适当降低伺服电机的额定 扭矩,但最高冲压频率被限制”】,因此,此结构难实现高速 冲压;而且,由于在冲孔动作时,需要承受大的冲击载荷, 对于动力传递机构而言,各杆件都需要有足够的强度,即 需要有足够大的尺寸.这样在高速冲孔时.存在自身质量 运动产生的惯性力所引起的振动问题。另外,此结构传动 元件多、传动链复杂,影响连杆机构动作的因素很多,制 造精度要求高.维护困难,同时使机械效率降低。 2.J摆杆式主传动结构 摆杆式主传动结构如图5。伺服电机I、电机座2、联 轴器3组成的驱动系统驱动丝杠4转动。丝杠螺母座5 将水平运动转变为直线底面与直线导轨 特点:无减速 机、飞轮等传动链, 噪声低;传动元件 少。结构简单,制造 维护方便。 与单伺服电机 驱动相比(图7)。采 用双伺服电机同步 ■一 冒 二!:::=::=:: 詈量:。里邕曼羹!:j 尺寸的电机获得大I 部热变形的现象。 BII 7单伺服电机驱动 扭矩,双伺服电机分别安装在曲轴两端,传递动力平衡, 改变了电机安装在曲轴一端使曲轴受偏心载荷作用及局 综上所述.双伺服电机驱动的曲柄连杆主传动系统具 机械工程师2012年第2期I 1 13 万方数据 蜀雹雹圆rE,工甍,曩真/诌●/IBm,维譬,馥蕾——●—■——■■■●■—■■■■■■■■■■■■————■—■——■■- 裾决方案 离心、迷宫式旋转动密封的组合运用 曹文知 (湖南中烟工业有限责任公司郴州卷烟厂,湖南郴州423000) 1引 设备漏油是企业中普遍存在的问题,也是设备管理 工作中的一个棘手问题。它不仅造成油料的浪费,而且污 一一一一~一一一一一一一一一一一一一 一洲枇黼渊一 一黼朋慨酗一 一嘲潞蝴鹇~ 言 和烟支切割部位,因刀头传动复杂,零件转速高,该部位 采用强制集中供油润滑,并带有冷却风机和散热器冷却。 卷制成型的长条烟在此处切割成一定长度的目标烟支, 漏油将产生油烟支,设备不能满足生产工艺质量要求,设 备停台处理。 蒜装一 一一一一一一一一瓯一一~ 染环境,给设备管理T作带来不少困难。烟草行业高速卷 烟设备普遍采用集中强制供油润滑,动作执行元件与机 架之间大部分采用非接触型旋转式动密封结构进行密 封。同时烟草制品类似食品,生产过程中绝不允许润滑油 泄漏而污染产品。所以,杜绝设备的漏油和渗油是设备维 护和管理的重要下作之一。本文针对MK9—5卷炯设备喇 叭嘴传动轴承座漏油问题,介绍了离心、迷宫式旋转动密 封的组合运用方法。 2 2.2零件的装配与润滑 如图1所示,在运转时,甩油环4与喇叭嘴传动轴10 同步运转,轴承座3固定在机架上,整个喇叭嘴传动轴10 是在刀头齿轮箱内。采取的润滑方式是集中强制供油润 滑,轴承7(6209)的润滑是通过油泵经喷油嘴12喷油润 滑。轴lO与甩油环4之间通过0型密封圈2密封,属静 密封。轴承座3与甩油环4采用非接触型旋转动密封结 构进行密封,属动密封,从结构上看,应为离心式动密封。 2.3轴承座与甩油环的密封原理及过程j 如图2所示,轴承座与甩油环的密封原理是:利用油 4结语 交流伺服驱动系统是21世纪的主流技术和产品。电 伺服主传动数控转塔冲床是数控冲床更新换代的产品, 是新一代成形设备发展的方向。研制性能稳定.过载能力 强的专用低速、大扭矩直驱电机及驱动,开发新的传动机 构以满足伺服控制及承载能力的需要,仍是影响高速电 伺服主传动数控转塔冲床发展的关键所在。 【参考文献】 [1]张力重,林红旗.交流伺服驱动机械式压力机的发展【J].装配制 造技术。2007(3):49—52. [2]卢秋霞,等.数控转塔冲床主传动的发展[J].仪器仪表用户。 2007(6):127—129. MK9-5卷烟设备喇叭嘴传动结构设计和原理分析 我厂从英国莫林公司引进使用六年的MK9—5卷接 2.J故障描述 设备喇叭嘴传动轴承座严重漏油,该部位处于刀头传动 有高传动效率及高承载能力,更能实现高速冲压。但在制 造、装配、调试及控制等方面存在需要解决的技术难题。 3双伺服电机直接驱动曲柄连杆机构要解决的关键技术 利用伺服电机驱动曲柄滑块机构,采用自适应扭矩 控制技术,通过计算机控制伺服电机的转速以及精确地 控制滑块相对于电机转角的位置…,能迅速方便地改变 输出运动规律;大大简化机械传动部件结构,提高其传 动效率。 关键技术之?在于电机的制造。安装在同一曲轴上 的电机需配对制造,保证两电机的性能要匹配,才能使两 个电机工作时出力一致。 关键技术之二在于两个同步电机的安装、调试与控 制。两个电机相对安装在同一曲轴上,电机工作时一个正 向运转,另一个反向运转,驱动同一根轴运动。如果两个 电机不同步,势必存在电机憋劲现象,导致电机工作时电 流过大.发热严重,噪声大,并且使电机使用寿命缩短。解 决同一根轴上两电机同步的方法主要有两个:一是通过 电机的制造及安装的方法来实现,保证安装在曲轴两端 的电机各部件完全对称;二是通过电气控制来实现,保证 两个匹配电机定转子的相对位置一致。 [3]刘振堂.国外数控冲床的现状和发展趋势(J].锻压机械,2002 (6):7—9. [4】马闯.肘扦式数控冲床的分析与优化[D】.南京:南京航空航天 大学,2007. (缡辑卒胜) 作者简介:陈曙先(1966-),女,高级工程师。主要从事敷控扳材加工 成套设备的设计和研究工作: 吴宏祥(1966-).男。研究员级高工。总经理.研究方向为数 控板材加工成套设备。 收稿日期:2011-“一10 1 14 I机械工程师2012年第2期 万方数据 数控转塔冲床伺服主传动部件的分析 作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 陈曙光, 吴宏祥, 马宏光, CHEN Shu-guang, WU Hong-xiang, MA Hong-guang 江苏金方圆数控机床有限公司,江苏扬州,225127 机械工程师 Mechanical Engineer 2012(2) 参考文献(4条) 1.张力重;林红旗 交流伺服驱动机械式压力机的发展 2007(03) 2.卢秋霞 数控转塔冲床主传动的发展[期刊论文]-仪器仪表用户 2007(06) 3.刘振堂 国外数控冲床的现状和发展趋势 2002(06) 4.马闯 肘杆式数控冲床的分析与优化[学位论文] 2007 引用本文格式:陈曙光.吴宏祥.马宏光.CHEN Shu-guang.WU Hong-xiang.MA Hong-guang 数控转塔冲床伺服主传动部件的分析[期刊论文]-机 械工程师 2012(2)