A indústria de estamparia viu o surgimento de uma nova geração de prensas que atendem às limitações das prensas mecânicas tradicionais.
A solução está no uso de servomotores como fontes diretas de energia para prensas, resultando em um movimento deslizante altamente preciso e facilmente controlado.
A servoprensa oferece diversas vantagens, como velocidade controlada do controle deslizante, versatilidade, eficiência energética e respeito ao meio ambiente. É considerado o punção de terceira geração e a tendência atual no desenvolvimento da indústria de estamparia.
As capacidades de controle programáveis do servo motor permitem um controle avançado de precisão, incluindo o controle da posição do controle deslizante da prensa.
Os punções servo são usados em linhas de produção, como trefilação, estampagem, dobra, forjamento a frio, estampagem e teste de matrizes.
A tecnologia de acionamento de servo motor AC é um foco de pesquisa em equipamentos avançados de forjamento e uma nova direção de desenvolvimento para impressoras internacionais.
A servoprensa AC oferece vários benefícios, incluindo alta produtividade, flexibilidade, precisão, eficiência energética e sustentabilidade ambiental, refletindo a tendência futura de desenvolvimento de máquinas-ferramenta de forjamento.
À medida que indústrias como ferro e aço, metalurgia não ferrosa, aeroespacial, ferrovias de alta velocidade, transporte marítimo, energia nuclear, energia eólica e militar exigem peças de maior desempenho, cresce a necessidade de equipamentos avançados de estampagem.
As prensas mecânicas têm limitações como curso fixo, dificuldade em controlar a pressão e pouca adaptabilidade aos processos devido às características de movimento fixo do controle deslizante.
A servoprensa enfrenta esses desafios fornecendo uma prensa flexível que atende aos exigentes requisitos das indústrias modernas.
O que é servo-prensa?
Servo refere-se a um sistema de controle de feedback para deslocamento mecânico e aceleração, cuja principal função é rastrear com precisão o deslocamento de entrada ou deslocamento angular com o deslocamento mecânico de saída. A tecnologia de estampagem servo refere-se a um sistema de controle de feedback/sistema de acompanhamento usado para acompanhar com precisão o processo de estampagem.
Uma servoprensa é um tipo de prensa alimentada e controlada por um servo motor. O servo motor aciona a engrenagem excêntrica, permitindo o movimento do controle deslizante.
Com o uso de controle de eletrificação avançado, a servoprensa pode ser programada para controlar o curso, a velocidade e a pressão do controle deslizante com precisão. Isto permite que a tonelagem nominal da prensa seja alcançada em baixas velocidades.
Estrutura da servo-prensa AC
A estrutura de uma servoprensa AC consiste em um sistema de acionamento principal, um atuador e um mecanismo auxiliar. O sistema de acionamento principal transfere energia do servo motor para o atuador e pode ser alcançado por meio de vários modos de transmissão, como transmissão por engrenagem, transmissão por correia, transmissão por parafuso ou transmissão hidráulica.
O atuador aciona o movimento alternativo do controle deslizante para completar o processo de forjamento e pode assumir a forma de um mecanismo deslizante de manivela ou de um mecanismo de cunha de manivela.
O mecanismo auxiliar aumenta a confiabilidade da servoprensa AC e expande suas aplicações de processo, com componentes comuns, incluindo cilindros de equilíbrio, freios, dispositivos de elevação e dispositivos de detecção de posição.
O sistema de acionamento principal da servoprensa pode ser dividido em dois tipos com base no modo de acionamento do servo motor: acionamento direto e acionamento com redutor. O acionamento direto utiliza um servo motor de baixa velocidade e alto torque conectado diretamente ao atuador, resultando em uma estrutura simples, alta eficiência de transmissão e baixo ruído.
No entanto, seu torque limitado restringe seu uso a servoprensas de pequena tonelagem.
O sistema de acionamento principal amplamente utilizado em servoprensas comerciais emprega um mecanismo de desaceleração e um mecanismo de aumento de força, que pode assumir três estruturas de transmissão diferentes: biela da manivela de desaceleração do motor, biela da manivela de desaceleração do motor e biela do parafuso de desaceleração do motor.
Essa abordagem permite que um servo motor de alta velocidade e baixo torque acione prensas de grande tonelagem, tornando-se a tendência atual no desenvolvimento de servoprensas.
Tabela 1 Comparação dos parâmetros do projeto
Projeto | Linha automática de robô | Linha automática de manipulador de braço único | Linha de alta velocidade de transmissão de braço duplo de barra transversal | Linha de produção de múltiplas estações com controle deslizante único | |
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Custo de automação de linha única | Cerca de 12 milhões de yuans | Cerca de 20 milhões de yuans | Cerca de 30 milhões de yuans | Cerca de 15 milhões de yuans | |
Velocidade da linha / SPM | 5~10 | 6~12 | 10~15 | 12~25 | |
Aplicabilidade de produção | Multi variedade e lote pequeno | Multi variedade, lote médio | Múltiplas variedades e grandes quantidades | Variedade, massa | |
Flexibilidade de produção | alto | comumente | comumente | baixo | |
Estabilidade de produção | baixo | comumente | alto | ||
Tempo de troca de molde/min | 15 | 15 | 5 | 5 | |
Requisitos para imprensa | Modo de operação | Única vez | Única vez | Único, contínuo | continuidade |
Espaçamento de imprensa / M | 6,5~8 | 6~9 | 4,5~7 | / | |
Curso deslizante | Pequeno | mais | grande | grande | |
Altura do molde | Pequeno | mais | grande | grande |
Vantagens da servo-prensa
Melhoria de batida
Conforme mostrado na Tabela 1, a batida da linha de alta velocidade de transmissão de braço duplo da barra transversal está entre 10 a 15 golpes por minuto (SPM). Usando uma prensa servo, a batida da linha de alta velocidade pode ser aumentada para um máximo de 18 SPM.
Curva configurável
Conforme ilustrado na Figura 1, a servoprensa tem a capacidade de definir diferentes curvas dependendo da situação específica.
Fig. 1 A servo-prensa pode definir diferentes curvas
Conservação de energia
A Figura 2 mostra o fluxo de potência durante as fases de aceleração e desaceleração.
Fig. 2 Direção do fluxo de corrente do servo motor durante a operação
Reduza a velocidade de desenho
Conforme ilustrado na Figura 3, a baixa velocidade de trefilação reduz o impacto na matriz, levando a uma melhoria na vida útil da matriz e a uma redução no custo da matriz.
Fig.3 Diagrama esquemático da velocidade de desenho
Pegada reduzida
A redução do tamanho do equipamento pode diminuir o investimento em instalações, infra-estruturas e outras instalações. Conforme mostrado na Figura 4, usando a prensa de quatro sequências como exemplo, uma linha de produção de prensa mecânica tradicional consiste em uma prensa multi-link e três prensas excêntricas, exigindo um comprimento de fundação de aproximadamente 25 metros. Em comparação, uma linha de produção composta por quatro servoprensas exigiria apenas um comprimento de fundação de aproximadamente 16 metros.
Fig. 4 Comparação entre prensa mecânica tradicional e servoprensa
Melhore a eficiência da produção
O comprimento do curso pode ser definido para o mínimo necessário para a produção e a velocidade de formação apropriada para o conteúdo de processamento pode ser mantida.
1) Modo de curso completo → a precisão do ponto morto inferior pode atingir ± 0,02 mm.
2) Modo meio curso (modo pêndulo) → A precisão do ponto morto inferior pode atingir ± 0,02 mm, melhorando o SPM.
3) Modo reverso → menor precisão do ponto morto em até ± 001 mm.
A qualidade do produto é alta
O controle de feedback em malha fechada garante a precisão do ponto morto inferior, reduzindo a formação de rebarbas no produto e evitando a geração de produtos defeituosos.
Função servo exclusiva de correção de altura da matriz automática:
A mudança de posição do controle deslizante pode ser medida e corrigida para ±0,01 mm do valor predefinido através do uso de uma escala de grade linear em cada curso, garantindo um alto grau de precisão no ponto morto inferior.
Posição da régua da grade linear ↓
O ponto morto inferior do servo possui uma função de correção automática que garante a precisão do ponto morto inferior em ± 0,01 mm mesmo após produção prolongada, garantindo assim um alto rendimento dos produtos.
Baixo ruído e longa vida útil
O modo de baixo ruído, que reduz a velocidade de contato entre o controle deslizante e a chapa metálica, reduz significativamente o ruído em comparação com uma prensa mecânica tradicional.
Além disso, a matriz sofre vibração mínima, levando a uma vida útil prolongada.
Controlabilidade do movimento do controle deslizante
Os usuários podem usar esse recurso para criar um modo de movimento deslizante personalizado que seja adequado à sua tecnologia de processamento, melhorando assim a precisão e a estabilidade dos produtos.
Isso leva a uma maior vida útil e produtividade da matriz, bem como a um corte silencioso e à capacidade de processar uma ampla gama de materiais, incluindo ligas de magnésio.
A servoprensa pode ser usada para processos como corte, estiramento, estampagem e dobra, e pode fornecer curvas de desempenho para diferentes materiais. A capacidade de pausar o controle deslizante enquanto mantém a pressão melhora a qualidade da peça formada.
Economia de energia e proteção ambiental
Os componentes que consomem energia da prensa mecânica tradicional, como o volante e a embreagem, foram eliminados, resultando em menos peças de acionamento e em uma estrutura de transmissão mecânica simplificada.
A necessidade de óleo lubrificante é reduzida e o curso é controlável. O consumo reduzido do motor leva a uma diminuição significativa nos custos operacionais.
Aplicação prática
O punção servo é utilizado principalmente em processos de produção como trefilação, estampagem, dobra, forjamento a frio, estampagem e teste de matrizes.
Graças à utilização de controle PLC, tecnologia digital e métodos de controle de feedback, o servo puncionador oferece controle de precisão avançado. Isso inclui a capacidade de controlar a posição do controle deslizante de pressão.
O sistema de monitoramento e o controle de compensação permitem que a posição do controle deslizante seja controlada com uma precisão de ±0,01 mm. O modo de movimento pode ser programado, permitindo o controle da velocidade e trajetória do controle deslizante.
Isso reduz a velocidade de estampagem, o ruído e a vibração, melhorando o ambiente de trabalho de estampagem e prolongando a vida útil da matriz.
Além disso, a força de saída do controle deslizante pode ser controlada com uma precisão de ±1,6% da força máxima de saída. Isso permite a formação de grandes painéis utilizando placas de aço de alta resistência e ligas de alumínio na indústria automobilística.
Materiais difíceis de moldar, como liga de magnésio, liga de alumínio e liga de titânio, podem ser facilitados através da combinação do design da matriz e do controle do sistema periférico.
Alternar estrutura servo tipo
Estrutura servo de acionamento direto do virabrequim
A Figura 5 mostra a prensa multiestação Schuler com servo duplo e acionamento inferior.
Fig. 5 Prensa de acionamento inferior duplo servo Schuler
A prensa de acionamento inferior com servo duplo é alimentada por dois grupos separados de servo motores, um à esquerda e outro à direita. Esses motores acionam as quatro colunas guia de cada lado, permitindo a movimentação do bloco deslizante.
Os mecanismos de transmissão independentes nos lados esquerdo e direito permitem que a mesa tenha grandes dimensões em ambos os lados, tornando-a adequada para mesas grandes e prensas de alta tonelagem, conforme mostrado na Figura 6.
Fig. 6 Prensa multiestação servo duplo
A prensa de acionamento inferior servo duplo usa o controle preciso de dois grupos de servo motores para obter movimento síncrono do controle deslizante nos lados esquerdo e direito.
No caso de carga excêntrica no cursor, o paralelismo do cursor pode ser ajustado através de controle elétrico, tornando-o mais flexível e adaptável para atender às necessidades do usuário.
Em comparação com prensas comuns, a prensa de acionamento inferior possui melhor resistência à carga excêntrica e curvas de precisão. Embora ainda atenda aos requisitos de precisão, oferece maior resistência a cargas excêntricas e uma área maior para aplicação de carga excêntrica.
Tendência de desenvolvimento
À medida que a competição na indústria de manufatura se torna cada vez mais intensa, há uma demanda crescente por servoprensas para produzir produtos de alta precisão e alta qualidade com eficiência.
A servoprensa oferece vários benefícios, incluindo composição, alta eficiência, precisão, flexibilidade, baixo ruído, eficiência energética e sustentabilidade ambiental, o que se alinha com a tendência futura de desenvolvimento de máquinas de forjamento.
A servoprensa tem a capacidade de ajustar o curso e a velocidade de formação para atender a diferentes requisitos de produção, garantindo a precisão do ponto morto inferior e reduzindo a ocorrência de rebarbas no produto. Além disso, a pequena vibração da matriz melhora a vida útil da matriz.
O design da servoprensa representa um afastamento das prensas mecânicas tradicionais, pois elimina o volante, a embreagem e o freio, reduzindo os custos operacionais da máquina.
As servoprensas desempenharão um papel cada vez mais importante nas principais indústrias de manufatura, como eletrônica e automotiva, bem como em outros campos de fabricação de precisão.
Como escolher uma prensa servo
Primeiro, depende da precisão necessária da servo-prensa.
Precisão refere-se ao grau de precisão em que a pressão e a posição atingem o ponto especificado para parar. Está relacionado à resolução do driver, à resolução do transmissor de pressão, à precisão do servo motor e à velocidade de resposta do equipamento.
Com o controle maduro e integrado do servo motor e do acionador, a precisão de repetição da servo-prensa está cada vez maior e seu campo de aplicação está cada vez mais amplo.
Se for necessária alta precisão para a servoprensa, o foco deve estar na configuração ao escolher.
Em segundo lugar, depende da estrutura da servoprensa.
Geralmente, a estrutura da servoprensa produzida pelos fabricantes não é única. As estruturas mais comuns são estruturas de quatro colunas, coluna única, tipo arco, horizontais e de pórtico.
A estrutura de quatro colunas é econômica e prática, enquanto as estruturas de coluna única e arco são projetadas principalmente para fácil operação.
A estrutura horizontal é comumente utilizada para produtos mais longos, e a estrutura do pórtico tem a vantagem de ocupar uma tonelagem maior.
Portanto, a seleção da estrutura deve ser baseada no tamanho e na estrutura do produto.
As funções da servo-prensa incluem forjamento, estampagem, montagem, montagem, prensagem, conformação, flangeamento e tração superficial.
Diferentes funções possuem diferentes diferenças estruturais, por isso é necessário escolher a servoprensa adequada de acordo com as necessidades do processo do produto.
Conclusão
A indústria de estamparia passará por mudanças significativas com o surgimento do servo punção, produto que promete aumentar muito a competitividade das empresas de estamparia e impactar positivamente o desenvolvimento de diversas indústrias de estamparia.
No entanto, apesar dos seus benefícios potenciais, a tecnologia permanece cara e instável devido à maioria dos fabricantes não terem dominado totalmente a tecnologia central do servopunção.
Como resultado, é difícil para as empresas de estampagem de baixo valor investir em servo-prensas dispendiosas, especialmente durante a actual desaceleração económica e os benefícios reduzidos da indústria automóvel.
No entanto, com a melhoria esperada da economia no futuro, prevê-se que a procura do mercado por servoprensas seja enorme, e espera-se que os principais fabricantes desenvolvam servoprensas estáveis e económicas nos próximos 5 a 10 anos para impulsionar a produção global. competitividade das empresas de estamparia.
O uso de um servo motor CA para acionar uma prensa pode aumentar significativamente a flexibilidade, a inteligência e as características operacionais do equipamento, que é a direção de desenvolvimento da próxima geração de equipamentos de conformação.
À medida que as tecnologias relacionadas avançam e a concorrência com produtos importados se intensifica, espera-se que o preço de mercado da tecnologia servo diminua rapidamente, levando a uma adoção mais ampla no campo dos equipamentos de formação.