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數（shù）控轉塔衝床伺服控製技術的開發與應用

2016-8-30 來源：濟南（nán）鑄造鍛壓機械研究所有（yǒu）限公司作者：李兵

摘要：本公司基於（yú）SVR伺服主傳動專利技術研製的SP21250一OS型數控伺服轉塔衝（chōng）床，在國內率先（xiān）開發應用了MTX型開放式數（shù）控（kòng）係統控製技術。通過對有（yǒu）關技術方案與內容的介紹，表明開放式數控係統在伺服（fú）衝專利技術深度開發以及係統性能提升方麵的技術優勢，同時為讀者進一步了解當前數控轉塔衝床的技（jì）術動態與進展提供一些有益參考。

關鍵詞：數控轉塔衝床（chuáng）；SVR伺服主傳（chuán）動專利技術；MTX開（kāi）放式（shì）數控係統；伺服衝壓（yā）控製技術

近年來，濟（jì）南鑄（zhù）造鍛壓機械研究所有（yǒu）限公（gōng）司成功研發的SP數控伺服轉塔衝床，應（yīng）用SVR可（kě）變連（lián）杆（gǎn）伺服主傳動、雙（shuāng）排模（mó）位、互換轉模、多子模等發明專利技術，配（pèi）套進口整體（tǐ）一體化數控係統與驅動係（xì）統（tǒng），具有技術領先、高速度、高精度、高效率、低能耗以及性（xìng）價比高、可靠性強等優（yōu）勢。

最新研發成功（gōng）並於CIMT2015中國國際機床展（zhǎn）推出（chū）的SPE21250一OS型數控伺服轉塔衝床(圖1)，率先在國內實現基於德國力（lì）士樂MTX型（xíng）數控係統，實現數控伺服轉塔衝床控製技術的開發與應用，不僅發揮出SVR可變連杆伺服主傳動發明專利（lì）技術特點，刻印1800次／分，lOmm衝程、lmm步距1000次／分（fèn）等主要（yào）指標居國內領先、國際先進水平；主伺服電機（jī）功率僅（jǐn）為同類產品力矩電機的1，3，平均能耗低70％，同時實現了ACN連續衝、自動降噪、GUI界麵、CAM軟（ruǎn）件（jiàn）、NC模（mó）具庫、模式優化、3D仿真等“智能化”技術應用。

1、主要技（jì）術開發與應用內容

1．1確立基於專（zhuān）利技（jì）術的伺服衝智能化（huà）技術（shù）平台

(1)為滿足SP係列伺服衝專利技術的深層次開發需求並進一（yī）步提升智能化技術水（shuǐ）平，突破以往專用控（kòng）製係（xì）統開發局限，以（yǐ）更為開放型數控係統技術建立新的技術平台，包括開發發揮專利（lì）技術優勢的伺服衝控製係統、交互式人機界麵操作係統、一體化自動編程軟件係（xì）統等，實現加工過程自（zì）適應、加工參數的優化選擇、故障自診斷與自修複、故障回放與仿真、伺服驅動能量優化（huà）等智能化功能，提升綜合性能與技術附加值（zhí）。

本係（xì）統硬件部分主要由工（gōng）控機、控製器、操作麵板、多軸驅動器以及伺服電機等組成。其中，工控機用於（yú）機（jī）床信息的顯示、錄入，以及工件加工程序的存放、修改，控製器用於執行邏輯運算、順序控製、定時計數與算（suàn）術操作（zuò）等麵向用（yòng）戶的指令，驅動器控製伺服電機完成指令動作。工控機與控製器之間通過工（gōng）以太網Ethernet電纜（lǎn）連（lián）接，控製器、操作麵板、驅動器之（zhī）間通過工業以太（tài）網SERCOS—III電纜連接（jiē），並形成一個閉環控製。

該係統標準配置為（wéi）5個數控軸，分別為P、X、Y、丁、C。其中，P軸為（wéi）伺（sì）服衝壓（yā）軸，x、l，為板材送進定位軸，丁軸為轉塔旋轉選模軸，C軸為模具旋轉分度軸（zhóu）。在此基礎上可增配y1軸或X1、X2軸，擴展為同步（bù）雙y軸或三伺服夾鉗送料軸等配（pèi）置。數控係統總體方案如圖2所示。

(2)基於專利技術的伺服（fú）衝智能化技術平台的確立，不僅使伺（sì）服主傳動核心專利技術(CN201 1 102191487)優勢得到高（gāo）性能綜合（hé）發揮，並在數控轉塔衝床（chuáng）的轉盤選模（mó）係統、高速送進係統（tǒng）、數控係統及軟件技（jì）術（shù）等方麵，進行相應（yīng）係統控製程序與軟件深層設計開發，進而提升多轉模或雙排模具（jù）轉盤(CN201 1203063451)、多重模具互換型轉模(CN201 I 102413950)及（jí）多子模（mó）(CN201 1203063447)、伺服夾鉗送進係統(CN2010101913856)等多項（xiàng）創新技術的高效應用，並通（tōng）過CAM自動編程係統與伺服衝壓數控係統軟件相集成，從而進一步提升整機性能和可靠性，形成自主知識產權的係列新產品，綜合技術（shù）性能指標保持國內領先、國際先進水平。係統開（kāi）發應用效（xiào）果如圖3所示。

該平台硬件（jiàn）係統（tǒng）采用德國BOSCH承EXROTH公司IndraMotionMTX型（xíng）開放式數控係統及伺服驅動係統；而本行業國際技（jì）術領先的德國通快TRUMPF公司，也正是基於此係統自主開發出專有控製模（mó）式與軟件，實現了其衝床單旋轉衝頭、直列式模具庫、無廢料衝切等獨樹一幟的功能；同時，TRUMPF公司與BOSCH—REXROTH公司均是德國Industry 4．0計劃實施中最早加入者，其各自代表的（de）行業領先技術也正是今後“智能生產”技術發展的方向。

1．2開發專（zhuān）利主傳動的伺服衝壓控製技術

1．2．1確立專用的（de）係統伺服衝壓控製方式

為保證伺服衝的（de）高衝壓速度，同時保證其穩定性，係統采用（yòng）驅（qū）動模塊配置的CPU進行衝頭驅動控製，衝壓P軸運行於獨立通道，其驅動器與係統（tǒng）直接（jiē）交換信息；基於係統的開放性設計平台，開發衝壓P軸專用的底層驅動（dòng）程序，實現衝（chōng）壓軸與進給軸的緊密配合與優化控製，保證高精度下（xià）的高速衝壓，如圖4所示。

1．2．2開發獨有伺服主傳動的衝（chōng）壓控製（zhì）模（mó）式

伺服衝壓P軸控製指令可分別對衝壓周期（qī）內上下死（sǐ）點、送料點位置與曲軸回轉的速度、加速度等特性進（jìn）行參數化設定調整（zhěng），單（dān）側擺、雙（shuāng）側擺（bǎi）、連續衝、變速衝等（děng）伺服衝（chōng）壓模式，分別適應於打（dǎ）標（biāo）、刻印、單衝步衝、成（chéng）型滾壓（yā）及降（jiàng）噪衝壓等工藝（yì）要求。其中，變速衝壓模式可根據每個模具衝壓（yā）負載力大小，選擇降噪模式後自動調（diào）整（zhěng）參數降低衝頭進入板材時的速率，從而有效降低衝壓噪聲5分（fèn）貝以上。

連續衝壓模式是基於應用高速小（xiǎo）慣量伺服電（diàn）機特點的可變連杆專利係統，在該係統平台上開發的（de）

1．2．3專用於伺服（fú）衝（chōng）床的各種功能開發

基於力士樂係統的高（gāo）度開放性，使係統（tǒng）底層程序（xù）的設計更靈活，並使各項基本功能的（de）開發能夠更好地發揮特色、提升技術性能。例如，r軸轉塔模具（jù）係統包括標準模、轉模、多子模、轉盤鎖定、手動換模等控製功能；C軸模具分度係統包

StudioLite軟件開發設計專用人機界麵，包括係統診斷、維護（hù）監控、狀態顯示、操作指導和圖（tú）標顯示（shì）等功能；文本信息和日誌界麵可提供係（xì）統信息及用於故（gù）障排除的提示幫助等；監控維護界麵用於日常工況管理、模具狀態監控、故障記錄等。人機界麵示意圖如圖8所示。

(2)采用標準OPC服務器並應用高級語（yǔ）言編程，設計開發的專有GUl人機界麵，通過開放式界麵與特有（yǒu）功能化設計，可實（shí）現加工模式自（zì）適應、工藝數據采集（jí）與加工參數優選、加工過程仿真（zhēn）與故障診斷與自檢等深層次應用（yòng），其中的3D圖形實時模擬監控功能也更具特色，如圖9所示。

(3)開（kāi）發係統一體化伺服衝自動編程軟件並與開（kāi）放式係（xì）統相集成，不僅實現係統的實時（shí）切換與編程操作，還可將係（xì）統開發的工藝數據應用（yòng）等功能與自動編程係（xì）統（tǒng）無縫對接（jiē），利用數（shù）控係統監測功（gōng）能跟蹤采集衝壓數據，建立衝壓速度、板料特征（zhēng）、衝壓圖形等參數的（de）優化匹配模型，開發（fā）相應的控製模式及程序軟件，使從圖紙到（dào）工件的過程更直接，提升了伺服衝加工效率與“智能化”水（shuǐ）平，如圖10所示（shì）。

2、結束語

當前數控轉塔衝床伺服衝（chōng）壓主傳動技術（shù）的發展趨勢，主要（yào）特（tè）征（zhēng）體現為高速、高效、節能、高可靠性、複合化、智能化與網絡化等（děng）。近（jìn）年來，濟南鑄造鍛壓機（jī）械研究所有限公司在積極（jí）跟（gēn）蹤國際先進數（shù）控伺服衝壓技術的同時，著力於提高關鍵技術與核心技（jì）術的自主研發能力（lì）、提升產品的技術水平、加強創新和前瞻性技術的研究與應用。

SPE21250一OS型數控伺（sì）服轉（zhuǎn）塔衝床的成功研製，突破現有傳統控製係統開發局限，以更為開放型數控係統技術建立新的技術平台，進一步提升（shēng）SP係列伺服（fú）衝“智能化”技術水平，使該係列產品技術領先（xiān）、高速度、高精度、高效率、低能耗以及性價比（bǐ）優、可靠性強等優勢得到更加充（chōng）分的體現，在滿足相關行業用戶高效精密衝（chōng）壓加工的需要的同時，為企業開拓了（le）新的產品市場，並將成為未來發展的主導係列產品，也對提升我國（guó）此類數控板金加工技術與（yǔ）裝備的水平起到積極的作用。

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