數控轉塔沖床的主要結構
1:數控沖床機架
機架是機床各部件的載體,主要分為分閉式、開式兩種,均為鋼板焊接結構。
閉式機架結構緊湊、穩定、強度剛性高;
開式機架操作開放性好、加工方便但對焊接結構及焊接應力時校處理要求高
亞威數控轉塔沖床的機架完成焊接后進行高溫回火去除內應力,進口的西班牙DANOBAT(丹諾巴特)4軸大型加工中心上,一次裝夾完成重要表面的高精度加工, 保證機床主體性能的穩定。
2:橫梁
橫梁是傳動部件中最重要一環,送料精度控制的基體。
X軸的絲杠、電機、直線導軌和夾持板料的夾鉗、固定夾鉗的X軸溜板等零部件均安裝在橫梁上。
橫梁要求有足夠的剛性和盡量小的運動慣性,避免Y軸驅動負載過大,降低速度。其結構的合理與否直接影響送料精度和速度以及機床的穩定性,技術要求較高。
3:轉盤
轉塔也是機床的核心部件之一,其精度直接影響到模具工作定位精度,從而影響到機床加工精度和模具使用壽命。主要分為轉塔分薄轉塔和厚轉塔兩種。
薄轉塔成本低、剛性低、導向性能差、普通炭鋼材質加工變形大。
厚轉塔剛度高、導向性能好、能吸收工作震動、高級合金鑄鐵材質精度穩定性高,模具高速步沖、偏載加工的使用壽命長,使用變形小,目前亞威公司采用的厚轉塔結構,上轉盤100mm,下轉盤90mm。
4:旋轉模位
客戶產品復雜多變,要求越來越高,數控轉塔沖床轉盤必須配備旋轉模位來滿足客戶需求。旋轉模位上的模具可按要求旋轉到任意需要的角度,沖壓所需的切邊角度。在使用滾輪模具加工時,配合送料系統,實時調整滾動方向角度,按照系統設定的滾壓路徑運行。旋轉刀具類型可劃分為:
常嚙合結構形式,該結構優點是精度高,工位不易跑偏,但是擴展性較差。
分體式旋轉結構,在實際使用時通過驅動裝置嚙合工作,該結構對裝配及加工精度要求較高,但是擴展性很好,比如芬寶公司轉塔有數十個旋轉工位,便是采用此種結構。
5:夾鉗
夾鉗是夾持板料進行自動精確送料加工的重要部件。為了保證送料精度和速度,夾鉗需要有足夠的強度與整體安裝剛度,同時夾鉗的自身重量也要盡可能的輕。
目前夾鉗主要按結構功能可分為下列幾項:
夾鉗的浮動功能,作用主要是應對板材適量變形引起的夾鉗口高度變化,型式分為:
擺動式夾鉗的重量輕、使用壽命長、浮動靈敏。
平動式夾鉗的鉗口在上下浮動時Y方向的尺寸理論上保持不變。
夾鉗夾緊功能,作用主要是夾緊板材,型式分為:
液壓夾緊,維護不便,夾緊力較大,不易脫料。
氣動夾緊,節能環保,安裝方便。
夾鉗位置的調整功能,作用主要是移動夾鉗到指定位置,型式分為:
數控轉塔沖床使用中對于不同的工件板材,需要前移動和調整夾鉗的位置和間距。
手動夾鉗,調整時扳動把手松開鎖緊裝置,推動夾鉗到所需位置,再扳緊把手完成調整。
自動夾鉗,調整時在加工程序中設定各夾鉗的位置,由機床在夾板前自動將各夾鉗調整到所需的位置,精確又快捷。
6:數控轉塔沖床的安全防護系統
數控轉塔沖床屬于高速度、高精度、高自動化的現代鈑金加工設備。 為了確保自動化的高效加工的可靠性,以及保證設備運行時操作人員的安全和設備的安全。 數控轉塔沖床具有一系列的安全防護裝置,由此組成了安全防護系統。主要包含:脫模檢測裝置、夾鉗脫料檢測裝置、護罩聯鎖安全裝置、活動工作臺聯鎖安全裝置、夾鉗死區保護裝置、夾鉗撞料及板料過度變形檢測裝置等。
6.1:脫模檢測裝置
沖模在高速連續沖壓加工的過程中,偶爾會發生上??ㄔ诎辶现胁荒茼樌皶r復位的現象。如機床繼續進行下一步的動作,就可能發生或撞料、或帶料、或夾鉗撞模具等安全事故,脫模檢測裝置能夠對上模的及時復位進行有效的監測,如果檢測到上模在沖壓后未能及時復位,該裝置即會觸發系統的停機報警。從而可以避免發生后續的安全事故。
6.2:夾鉗脫料檢測裝置
夾鉗夾持板料進行連續沖壓加工的過程中,可能發生廢料反彈等現象引起的板料被卡住的情況,如果夾鉗繼續回拉板料時就會發生板料被拉脫掉一個夾鉗或全部的夾鉗。夾鉗脫料后如果機床繼續下一步的工作就會發生或撞料、或錯誤位置沖壓等事故。夾鉗脫料檢測裝置能夠對夾鉗脫料現象進行有效的監測,一但發生,該裝置即會觸發系統的停機報警。從而可以避免發生后續的安全事故。
6.3:護罩及活動工作臺聯鎖安全裝置
機床在自動加工的過程中,如果護罩或活動工作臺被人打開進去操作,就有可能發生人身傷害事故。因此機床的活動護罩和活動工作臺都帶有聯鎖安全裝置。如果在機床自動加工過程中,人為打開護罩或拉開活動工作臺,聯鎖裝置即會觸發系統的停機報警。從而可以避免發生后續的安全事故。
6.4夾鉗死區保護裝置
夾鉗夾持板料部位或附近位置(稱為夾鉗死區),可能有必需的沖壓加工,如果沒有相應的保護措施,加工時模具會沖壓到夾鉗,導致模具或夾鉗的部分損壞。夾鉗死區保護裝置,就是針對這一情況配備的自動保護設施,該裝置通過一組感應開關(大小規格不同的模具對應不同的感應開關),在機床自動加工的過程中,當夾鉗進入死區、并有沖壓指令時,保護裝置即會觸發系統的停機報警。從而可以避免發生后續的安全事故。
6.5板料過度變形檢測裝置
夾鉗夾持板料進行連續沖壓加工的過程中,可能發生廢料反彈等現象引起的板料被卡住的情況,接下來如果夾鉗繼續推送板料時就會發生板料被頂彎變形的撞料事故;工件毛坯板料如果原本就有過大的變形(翹曲總高度達20mm時),在送進轉塔時會與轉塔產生碰撞事故。
夾鉗撞料及板料過度變形檢測裝置能夠及時對板料的過大變形觸發系統的停機報警。從而可以避免發生后續的安全事故。
7:數控轉塔驅動方式
目前主流產品轉塔驅動方式主要有下列兩種:
鏈條傳動,此類結構通過電機驅動減速機帶動鏈條驅動轉塔工作,結構比較可靠,缺點是噪音大,且比較容易松動,需要定期調節。
同步帶傳動,采用此結構公司目前不是太多。工作噪音小,其對同步帶受力較高,長時間使用容易使齒變形。
8: 數控轉塔沖床的送料系統
數控轉塔沖床送料系統的穩定性及精度保證非常重要,尤其是長行程對送料要求更高,下面為主流廠家目前使用的送料形式:
滾珠絲桿傳動是最為常見的送料結構,滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動運動,運轉阻力小,所以能得到較高的運動效率,成熟的加工體系是高精度的保證。無側隙、剛性高,可實現高速送料,發熱低,其缺點在于加工成本高昂,承載較小。另外現在部分公司為了節約成本采用精密軋制滾珠絲杠,但是由于精度不高,實際應用時需要分段參數補償,難以控制產品質量的穩定性。
齒輪齒條近年應用越來越廣泛,其優點在于承載較大,傳動速度高,價格便宜,容易加工,缺點是安裝要求較高,若加工安裝精度差,容易引起磨損,噪音大。
9:數控轉塔沖床工作臺
數控沖床工作臺按照結構可區分為:
固定工作臺,半隨動工作臺,全隨動工作臺。
按照功能可劃分為
毛刷工作臺,鋼球工作臺,實際沖孔精度由于毛刷臺面摩擦阻力較大,精度在0.15 mm, 鋼球工作臺精度在0.1mm
10:數控轉塔沖床數控操作系統
目前數控轉塔沖床系統主要是下列幾種:
日本FANUC數控系統
德國SIEMENS數控系統
力士樂MTX數控系統
另外也有其他一些數控系統沖床行業應用較少,如西班牙FAGOR數控系統,日清紡沖床數控系統等。
11:數控轉塔沖床液壓系統類型
數控沖床用的液壓系統可以分為兩大類:
一類是采用大流量變量泵和伺服閥控制主油路,由數控系統編程控制沖頭運動的直接伺服液壓系統;直接伺服液壓系統的特點
優點: 數控系統直接控制沖頭的沖壓運動模式,控制方式靈活多樣,最大沖壓力也可在用戶程序中設定。
缺點:能耗高、成本高、液壓油品質要求高、用戶后期維護使用成本高、定期換油維護時易產生輕微油污染引起的伺服閥失控的嚴重故障(更換伺服閥成本較大)
另一類是采用高、低壓雙聯泵供油,高、低壓雙油路分別有高速換向閥協調控制沖頭運動,液壓系統自帶專用的高速伺服控制電路單元,由數控系統選用沖頭的運動模式并輸入相關參數的間接伺服液壓系統。間接伺服液壓系統的特點
優點:高效、節能、控制簡單、經濟、可靠、耐用、維護方便;
缺點:工作時最大沖壓力不能用程序設定、調節。
公司目前主要采用的液壓系統是德國哈雷公司制造的液壓沖頭系統,對應機型如下:
HPH系列——ECO液壓系統,油箱容積180L
HPI系列——HKL液壓系統,油箱容積200L
HPQ系列——HRE液壓系統,油箱容積275L
HPC系列——HPPC液壓系統,油箱容積275L
HIQ系列——日清紡液壓系統,油箱容積350L
其中ECO采用了德國哈雷公司的低檔液壓系統,6mm沖程運動頻次每分鐘600次,HKL采用了德國哈雷公司的中高檔的伺服液壓系統,精度高(達到±0.2mm)有高精度慢成形功能、高精度滾筋功能、5mm沖程運動頻次可達每分鐘1000次,HRE采用了德國哈雷公司的高檔的伺服液壓系統,沖頭運動的控制模式多、精度高(達到±0.1mm可滾切)、控制模式中的可控參數多(速度也可控)、打標工作頻次可達每分鐘1750次,HPPC則是哈雷公司推出的目前最高端的伺服液壓系統,兼備其他系統的所有優點,且速度大幅提升,每分鐘打標達3800次。
哈雷液壓系統油品統一采用美孚ATF220抗磨液壓油,HIQ日清紡系統采用了美孚DTE25抗磨液壓油。
HPH、HPI、HPQ、HPC、HIQ各系列液壓沖頭沖壓噸位均為30t,HBL液壓沖頭沖壓力50t.
12:數控轉塔沖床機型代號含義
每臺機床代號都有其特定含義,如亞威公司目前機床代號HPI-3048-40LA2,其中30代表沖壓噸位30噸(20則代表20噸),4代表Y軸行程1250mm(5則代表1500mm),8代表X軸行程2500mm,40代表了轉塔為40工位,L 代表機床采用了長模具,A2則代表該機床配備了兩只旋轉模具。