5分快3数控转塔冲床基础知识教材全文

  课程编码ZN-L数控转塔冲床基础 知识介绍培训教程 冲床分厂技术部 编辑 2012 江苏亚威机床股份有限公司前言 数控转塔冲床集机、电、液、气于一体化, 是在板材上进行冲孔加工、浅拉深成型的压力加工设备,其主体由电脑控制系统、 机械或液压动力系统、伺服送料机构、模具库、模具选择系统、外围编程系统等组 本文主要介绍了国内外数控转塔冲床现状及发展趋势并简要介绍了数控转塔冲床的主体结构,对各分支结构的主要特点进行了分类介绍,对比了国内外同行的结 构并作了简单分析,希望能对初学者起到引导作用。 目录 第一章数控转塔冲床的用途及应用行 1.1数控转塔冲床的定义 1.2数控 转塔冲床的工艺用途 11.3数控冲床的应用行 41.4数控转塔冲床行业发展现状 1.4.1市场需求 1.4.2国内外同 41.5数控转塔冲床行业未来发 4第二章数控转塔冲床主要冲压结构及冲切原 52.1数控转塔冲床的三种主要冲压结构 62.3数控转塔冲床的主要技术参数指 标组成 6第三章数控转塔冲床的主要结构................................... 83.1 机架 83.2横梁 83.3转盘 93.4旋转模 93.5夹钳 93.6数控转塔冲床的安全防护系统 103.6.1 脱模检测装 103.6.2 夹钳脱料检测装置 103.6.3 护罩及活动工作台联锁安全装置 113.6.4 夹钳死区保护装 113.6.5 板料过度变形检测装置 113.7数控转塔驱动方式 113.8数控转塔冲床的送料系 123.8.1 滚珠丝杆传动特点 123.8.2 齿轮齿条特点 123.9数控转塔冲床工作 123.10数控转塔冲床数控操作系统 123.11数控转塔冲床液压系统类型 133.12数控转塔冲床机型 代号含义 第四章数控转塔冲床的模 144.1 数控转塔冲床模具按功能可分为: 144.2 模具按结构划分: 154.3 模具冲头结构划 154.4 模具材料特性: 154.5 模具间隙的选择: 154.6 模具订购三要 164.7 模具的刃磨注意事项 16第一章 数控转塔冲床的用途及应用行业 学习要求: 了解数控转塔冲床的基本 概念,了解数控转塔冲床的工艺用途 主要生产厂家。 1.1 数控转塔冲床的定义 控转塔冲床于1955 年由美国威德曼公司在 1955 年正式推出,对钣金事业提到了 新的发展高度。早期对于较大尺寸规格的薄板加工,一般采取人工划线钻床打孔或 震动剪孔。对加工孔的尺寸精度要求较高的企业,会特殊定购多台大吨位的深喉口 冲床配套冲压模具来实现各种对应的定位和冲压加工,严重制约了加工范围及加工 精度。 数控冲床可以按照加工的形状及位置,自动更换模具、自动精确送料并完成 加工,加工效率和加工精度与普通的深喉口冲床都有明显的区别。 在薄板加工的现 代工艺中,数控冲床是一项关键的重要加工设备。对于薄板(厚度在 0.5-6.35 工位6.35,C、D 工位 9.27 控转塔冲床的工艺用途数控转塔冲床的主要工艺用途是冲孔、浅拉伸、压印。 拉伸功能冲圆凸台、孔周翻边、冲百页窗、桥形孔、敲落孔、步冲百页窗、步冲压筋、滚筋、滚剪、滚台阶、冲铰链(2 模组合、3 次冲压)。 压印功能打标、冲压 标记、字符、刻印。 1.3 数控冲床的应用行业 数控冲床主要广泛应用于电气箱柜 (高低压开关、电气、电力、电子设备行业)、机床护罩钣金行业、电梯、铁路机 车、汽车箱体、纺织机械、厨房设备、洗涤设备、集装箱、金属结构、金属制品、 供热、照明、空调、冰柜等家电行业、太阳能热水器行业、仓储设备、轻工配件、 五金制作、墙幕制作、装饰行业等 1.4 数控转塔冲床行业发展现状 1.4.1 市场需求 目前数控转塔冲床的使用价值已被市场广泛认可。市场需求呈现逐步增长的势头, 尤其国内市场的需求正在加速增长。近年来国内的年需求均已?锏?2000台以上,市 场需求明显进入快速增长期 1.4.2 国内外同行 目前国内生产数控转塔冲床的其他 厂家主要有:金方圆、扬力、济南捷迈、广东梁发记、台湾的台历福、黄石合资的 LVD;还有产量较少的徐州锻压、无锡锻压、中龙精机、济南汇力、广东大同、丹 国外先进公司生产数控转塔冲床主要是日本天田,村田的产品,还有芬兰的芬宝,德国通快。国外同行由于起步早,发展较快,目前已经逐步淘汰 传统液压系统,采用更加节能环保的机械伺服冲压系统。 1.5 数控转塔冲床行业未 来发展 随着时代发展及技术水平的提高,钣金加工手段也不仅局限与冲床,近年来 4数控激光切割机逐步开始崭露头角,行业内也担心激光高速发展会制约冲床未来发 展,下面我们来分析下两种产品的各自特点: 数控转塔冲床主要特点是可进行复杂 的成形加工,更适用于对板材成形要求较高的企业,如电子设备行业,机床护罩钣 金行业,门业等。加工效率相似的数控冲床与激光相比整机价格只有其三分之一左 右,且后续维护保养成本低廉,性价比高。数控冲床模具冲压的使用成本相对于激 光切割机消耗氮气或氧气要低很多。 激光的主要优势是能够加工各种小间距不规则 外形零件,不受模具大小限制,也无需频繁更换模具,速度较快。相对数控冲床可 以加工较厚板材。 思考题: 数控转塔冲床的应用范围? 数控转塔冲床与数控激光切割机的优缺点对比? 第二章 数控转塔冲床主要冲压结构及冲切原理 ?了解数控转塔冲床的主要技术参数指标。 2.1 数控转塔冲床的三种主要冲压结构 飞轮、曲轴、 连杆的传统结构的机械冲压主传动,其优点在于结构简单、维护、维修方便、使用 寿命长、成本低,缺点是效率低、冲压运动不能调节,冲压工艺应用功能少、冲压 时噪音大、能耗高。 高速液压主传动的优点是可根据不同的冲压工艺选择不同的冲 压运动模式、节能、高效、可以全冲程满负荷高速冲压,缺点是控制结构复杂、同 等寿命的使用维护成本较高。 机械伺服冲压主传动的优点是高效、节能环保、低噪 音、可根据不同的冲压工艺选择不同的冲压运动模式、维护简便、维护成本低,缺 点是结构成本较高。 2.2 冲切原理及精度分析 冲切过程主要挤压、变形、拉裂、 分离 上下模同心度影响刃口间隙及模具寿命,目前公司通过高精度校模工装将上下 模同心度误差控制在 0.02mm 之内 kN=模具外周尺寸mm板厚mm抗拉强度kN/mm2 tonf=模具外周尺寸mm板厚mm抗拉强度 kgf/mm2/1000 抗拉强度值如下(已含 30%安全系数,以下均按抗拉强度计算, 实际应该采用剪切强度) 0.196kN/mm220kgf/mm2硬铝: 0.490kN/mm250kgf/mm2 碳钢: 0.490kN/mm250kgf/mm2 不锈钢: 0.735kN/mm275kgf/mm2 2.3 数控转塔冲床的主要技术参数指标组成 冲压公称吨位 HPH、HPI、HPQ、HPC、HIQ标准冲压力均为 30tHPH 可选配 50t 机型 速度频次HPH 600次/min,HPI 1000次/min,HPQ /min,HPC冲频3800 次/min,HIQ 1500次/min 1mm 步距、6mm 冲程工作 速度频次 HPH 320次/min,HPI 530次/min,HPQ 690次/min, HPC 冲频700 次/min,HIQ 750次/min 25.4mm 步距、6mm 冲程工作速度 频次 HPH 230次/min,HPI 295次/min,HPQ 330次/min,HPC 冲频350 次/min,HIQ 350次/min 轴一次最大送料行程 2500mm, 轴一次最大送料行程1250mm 最大送料速度 102m/min 位数、旋转模位规格和数量各机型标配转盘有 26、30、36、40、56 工位。其中 26、 36 标配两只 工位旋转工位,5分快3,30标配六只 工位旋转工位40标配两只 位旋转工位56 标配两只 工位旋转工位冲孔精度 毛刷工作台0.15钢球工作 台0.1 最大加工孔径 φ88.9mm 转盘最大转速 30r/min 思考题: 数控转塔冲床有哪些冲压结构? 2.数控转塔冲床的技术参数指标? 3.数控转塔冲床的冲切力的 计算? 第三章数控转塔冲床的主要结构 学习要求: 了解数控转塔冲床的主要 组成结构,了解数控转塔冲床各结构细分类型 3.1 机架 机架是机床各部件的载体, 主要分为分闭式、开式两种,均为钢板焊接结构。 闭式机架结构紧凑、稳定、强度 刚性高; 开式机架操作开放性好、加工方便但对焊接结构及焊接应力时校处理要求 亚威数控转塔冲床的机架完成焊接后进行高温回火去除内应力,进口的西班牙DANOBAT(丹诺巴特)4 轴大型加工中心上,一次装夹完成重要表面的高精度加 保证机床主体性能的稳定。3.2 横梁 横梁是传动部件中最重要一环,送料精度 控制的基体。 溜板等零部件均安装在横梁上。横梁要求有足够的刚性和尽量小的运动惯性,避免 轴驱动负载过大,降低速度。其结构的合理与否直接影响送料精度和速度以及机床的稳定性,技术要求较高。 3.3转盘 转塔也是机床的核心部件之一,其精度直 接影响到模具工作定位精度,从而影响到机床加工精度和模具使用寿命。主要分为 薄转塔成本低、刚性低、导向性能差、普通炭钢材质加工变形大。 厚转塔刚度高、导向性能好、能吸收工作震动、高级合金铸铁材质精 度稳定性高,模具高速步冲、偏载加工的使用寿命长,使用变形小,目前亚威公司 采用的厚转塔结构,上转盘 100mm,下转盘 90mm。 3.4 旋转模位 客户产品复杂 多变,要求越来越高,数控转塔冲床转盘必须配备旋转模位来满足客户需求。旋转 模位上的模具可按要求旋转到任意需要的角度,冲压所需的切边角度。在使用滚轮 模具加工时,配合送料系统,实时调整滚动方向角度,按照系统设定的滚压路径运 行。旋转刀具类型可划分为: 常啮合结构形式,该结构优点是精度高,工位不易跑 偏,但是扩展性较差。 分体式旋转结构,在实际使用时通过驱动装置啮合工作,该 结构对装配及加工精度要求较高,但是扩展性很好,比如芬宝公司转塔有数十个旋 转工位,便是采用此种结构。 3.5 夹钳 夹钳是夹持板料进行自动精确送料加工的 重要部件。为了保证送料精度和速度,夹钳需要有足够的强度与整体安装刚度,同 时夹钳的自身重量也要尽可能的轻。 目前夹钳主要按结构功能可分为下列几项: 动式夹钳的重量轻、使用寿命长、浮动灵敏。平动式夹钳的钳口在上下浮动时 向的尺寸理论上保持不变。夹钳夹紧功能,作用主要是夹紧板材,型式分为: 气动夹紧,节能环保,安装方便。夹钳位置的调整功能,作用主要是移动夹钳到指定位置,型式分为: 数控转塔冲床 使用中对于不同的工件板材,需要前移动和调整夹钳的位置和间距。 手动夹钳,调 整时扳动把手松开锁紧装置,推动夹钳到所需位置,再扳紧把手完成调整。 自动夹 钳,调整时在加工程序中设定各夹钳的位置,由机床在夹板前自动将各夹钳调整到 所需的位置,精确又快捷。 3.6 数控转塔冲床的安全防护系统 数控转塔冲床属于 高速度、高精度、高自动化的现代钣金加工设备。 为了确保自动化的高效加工的可 靠性,以及保证设备运行时操作人员的安全和设备的安全。 数控转塔冲床具有一系 列的安全防护装置,由此组成了安全防护系统。主要包含:脱模检测装置、夹钳脱 料检测装置、护罩联锁安全装置、活动工作台联锁安全装置、夹钳死区保护装置、 夹钳撞料及板料过度变形检测装置等。 3.6.1 脱模检测装置 冲模在高速连续冲压加 工的过程中,偶尔会发生上模卡在板料中不能顺利及时复位的现象。如机床继续进 行下一步的动作,就可能发生或撞料、或带料、或夹钳撞模具等安全事故,脱模检 测装置能够对上模的及时复位进行有效的监测,如果检测到上模在冲压后未能及时 复位,该装置即会触发系统的停机报警。从而可以避免发生后续的安全事故。 3.6.2 夹钳脱料检测装置 夹钳夹持板料进行连续冲压加工的过程中,可能发生废料反弹等 现象引起的板料被卡住的情况,如果夹钳继续回拉板料时就会发生板料被拉脱掉一 个夹钳或全部的夹钳。夹钳脱料后如果机床继续下一步的工作就会发生或撞料、或 错误位置冲压等事故。夹钳脱料检测装置能够对夹钳脱料现象进行有效的监测,一 但发生,该装置即会触发系统的停机报警。从而可以避免发生后续的安全事故。 10 3.6.3 护罩及活动工作台联锁安全装置 机床在自动加工的过程中,如果护罩或活动 工作台被人打开进去操作,就有可能发生人身伤害事故。因此机床的活动护罩和活 动工作台都带有联锁安全装置。如果在机床自动加工过程中,人为打开护罩或拉开 活动工作台,联锁装置即会触发系统的停机报警。从而可以避免发生后续的安全事 3.6.4夹钳死区保护装置 ,可能有必需的冲压加工, 夹钳夹持板料部位或附 近位置(称为夹钳死区)如果没有相应的保护措施,加工时模具会冲压到夹钳,导 致模具或夹钳的部分损坏。夹钳死区保护装置,就是针对这一情况配备的自动保护 设施,该装置通过一组感应开关(大小规格不同的模具对应不同的感应开关),在 机床自动加工的过程中,当夹钳进入死区、5分快3并有冲压指令时,保护装置即会触发系 统的停机报警。从而可以避免发生后续的安全事故。 3.6.5 板料过度变形检测装置 夹钳夹持板料进行连续冲压加工的过程中,可能发生废料反弹等现象引起的板料被 卡住的情况,接下来如果夹钳继续推送板料时就会发生板料被顶弯变形的撞料事故; 工件毛坯板料如果原本就有过大的变形(翘曲总高度达 20mm 时),在送进转塔 时会与转塔产生碰撞事故。 夹钳撞料及板料过度变形检测装置能够及时对板料的过 大变形触发系统的停机报警。从而可以避免发生后续的安全事故。 3.7 数控转塔驱 动方式 目前主流产品转塔驱动方式主要有下列两种: 链条传动,此类结构通过电 机驱动减速机带动链条驱动转塔工作,结构比较可靠,缺点是噪音大,且比较容易 松动,需要定期调节。 同步带传动,采用此结构公司目前不是太多。工作噪音小, 其对同步带受力较高,长时间使用容易使齿变形。 11 3.8 数控转塔冲床的送料系统 数控转塔冲床送料系统的稳定性及精度保证非常重要,尤其是长行程对送料要求更 高,下面为主流厂家目前使用的送料形式: 3.8.1 滚珠丝杆传动特点 滚珠丝杆传动 是最为常见的送料结构,滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动 运动运转阻力小,所以能得到较高的运动效率,成熟的加工体系是高精度的保证。 无侧隙、刚性高,可实现高速送料,发热低其缺点在于加工成本高昂,承载较小。 另外现在部分公司为了节约成本采用精密轧制滚珠丝杠,但是由于精度不高,实际 应用时需要分段参数补偿,难以控制产品质量的稳定性。 3.8.2 齿轮齿条特点 齿轮 齿条近年应用越来越广泛,其优点在于承载较大,传动速度高,价格便宜,容易加 工,缺点是安装要求较高,若加工安装精度差,容易引起磨损,噪音大。 3.9 数控 转塔冲床工作台 数控冲床工作台按照结构可区分为: 固定工作台,半随动工作台, 全随动工作台。 按照功能可划分为 毛刷工作台,钢球工作台,实际冲孔精度由于 毛刷台面摩擦阻力较大精度在0.15 mm 钢球工作台精度在0.1mm 3.10 数控转塔 冲床数控操作系统 目前数控转塔冲床系统主要是下列几种: 日本 FANUC 数控系 德国SIEMENS 数控系统 力士乐 MTX 数控系统 12 另外也有其他一些数控 系统冲床行业应用较少,如西班牙 FAGOR 数控系统,日清纺冲床数控系统等。 3.11 数控转塔冲床液压系统类型 数控冲床用的液压系统可以分为两大类: 一类是 采用大流量变量泵和伺服阀控制主油路,由数控系统编程控制冲头运动的直接伺服 液压系统;直接伺服液压系统的特点 优点: 数控系统直接控制冲头的冲压运动模 式,控制方式灵活多样,最大冲压力也可在用户程序中设定。 缺点:能耗高、成本 高、液压油品质要求高、用户后期维护使用成本高、定期换油维护时易产生轻微油 污染引起的伺服阀失控的严重故障(更换伺服阀成本较大) 另一类是采用高、低压 双联泵供油,高、低压双油路分别有高速换向阀协调控制冲头运动,液压系统自带 专用的高速伺服控制电路单元,由数控系统选用冲头的运动模式并输入相关参数的 间接伺服液压系统。间接伺服液压系统的特点 优点:高效、节能、控制简单、经济、 可靠、耐用、维护方便; 缺点:工作时最大冲压力不能用程序设定、调节。 公司 目前主要采用的液压系统是德国哈雷公司制造的液压冲头系统,对应机型如下: HPH 系列——ECO 液压系统,油箱容积 180L HPI 系列——HKL 液压系统,油 箱容积 200L HPQ 系列——HRE 液压.