数控转塔冲床的冲压系统及加工技术的应用与发展.pdfVIP

数控转塔冲床以其高效、精确、快捷适用于许多薄板件金属制品行业，

广泛应用于电气、电力设备、电气箱柜、电子设备、厨房设备、铁路设备

等行业，而冲压动力系统作为数控转塔冲床的关键部件历经多年发展及技

术革新，逐步实现节能环保、低噪声以及高效率的目标。本文对数控转塔

冲床冲压技术发展、加工工艺及工作效率优化做出简述。

数控转塔冲床冲压技术的发展

数控转塔冲床根据冲压系统结构可划分为三种类型:

⑴机械驱动数控转塔冲床。

早期机械驱动数控转塔冲床采用电动机带动大飞轮高速转动下压，利

用自身重量产生的惯性作用力向下进行冲压，通过离合装置控制运动过程

中的动力传输。该机型传动结构原理简单、制造简便，但其缺点也很明显：

①传动结构飞轮转动一整圈，冲头才完成一次冲压，每分钟冲压频次低于

300次；②工作下死点无法调节，需要调整模具高度才能满足不同高度成

形冲压需求；③工作噪声高，由于速度不可调节，在接触板材时速度较快，

冲击噪声较大。

⑵液压驱动数控转塔冲床。

图1液压控制单元

图2机械伺服数控转塔冲床

随着市场需求不断扩大以及液压技术的成熟度及稳定性的提升，市场

上出现液压系统应用于数控转塔冲床上，图1是哈雷公司生产的液压冲头

系统及控制器，这类液压冲头系统通过电磁阀控制液压缸上下运行完成各

种复杂的成形工作，比如滚筋、凸包、桥型、百叶窗、滚剪、滚切等，与

机械式冲床相比有了质的提升，但液压机型也因为自身特性有着一些难以

解决的问题，主要有以下几点：①液压油属于消耗品，长时间使用由于液

压元器件的磨损冲击，导致油品变质，一般2年左右就需要更换一次液压

油来确保系统长期稳定的工作；②对环境温度要求较高，温度太低需提前

将油泵开启预热，当温度达到5℃以上才可以正常工作，而温度过高时，油

品粘度变稀，导致液压控制元器件的位置控制精度偏差较大；③液压冲床

油泵运转能耗较高，每小时综合耗电量达到10kW以上。

⑶机械伺服冲头传动结构的数控转塔冲床。

传统机械式和液压机型均存在一定的缺陷，各家主机生产厂商不断寻

找更加节能高效的方案，通过力矩伺服电机驱动的机械伺服数控转塔冲床

逐步被推向市场，并迅速挤占传统液压机型的市场份额，图2是亚威公司

的双伺服机械伺服数控转塔冲床，这类伺服冲床与传统冲床相比有几大优

点：①机床待机状态时相比液压机型能耗降低70%；②机械伺服冲头工作

时可以由伺服电机控制停留在任意位置，特别在进行成形工艺时优势明显，

且伺服控制位置精确，确保工件的加工品质；③伺服控制技术可提前规划

运动曲线轨迹，在遇到负载前提前减速，降低冲击噪声，在击穿位置设定

快速回程，提高综合加工效率。

数控转塔冲床的加工工艺应用

数控转塔冲床冲压流程如图3所示，其主要的运行区间包含从预压点

起始位置动作，接触板材后进行下压击穿板料，到达下死点后快速回程到

预压点，等待下次冲压；但是在用户处需要根据不同的工况采用不同的冲

压工艺进行加工，满足用户的使用需求，下面对几种常见的加工工艺进行

逐一分析。

图3冲压流程图

⑴高速加工工艺曲线。图4采用的高速工作模式，这种工况下机构从

预压点启动，冲压过程中以最大加速度到达下死点击穿板材后快速回程，

实现高效加工，该加工模式适用于一些轻负载薄板加工，效率最高。

图4高速工作曲线

⑵静音加工工艺曲线。图5工作模式属于静音冲压模式，在该模式下

冲头从预压点快速下行，在接近板材上表面处降低冲头速度，慢速击穿板

材，到达下死点后高速回程，实现低噪声工作，提高操作舒适度，这种工

作模式在冲压厚板时效果明显，能够大幅度降低噪声，抑制机床振动，但

是会损失部分工作效率。

图5静音冲压曲线

⑶成形加工工艺曲线。图6工作模式属于成形冲压模式，在该模式下

冲头从预压点快速下行，在接近板材上表面处降低冲头速度，到达下死点

位置时停止，保压一段时间后回程，确保工件成形后不反弹，这种工艺广

泛应用于百叶窗、桥型模、凸包等特殊成形要求的工