數(shù)控折彎機的應用及發(fā)展

數(shù)控折彎機的應用及發(fā)展數(shù)控折彎機性能未來的發(fā)展趨勢折彎機作為一種新興的大型機械，隨著生產(chǎn)模式的要求越來越高，生產(chǎn)設備的技術革新也在不斷發(fā)展。數(shù)控折彎機在面對多道折彎時，通過數(shù)控系統(tǒng)進行控制，擋料和滑塊行程就能得到精準控制，可以連續(xù)不斷的對成批的工件進行多道折彎，并且可以保證同批產(chǎn)品具有相同的成形精準度，因此被廣大生產(chǎn)廠家所接受和認可。從目前來看，數(shù)控折彎機性能的未來發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下四個方面：高精度、高生產(chǎn)效率、多軸化、智能化和柔性化。1.高精度、高生產(chǎn)效率對加工企業(yè)而言，折彎機床的加工效率以及加工質(zhì)量始終是加工過程管控的重點。作為制造業(yè)的重要性能指標，數(shù)控折彎機床的加工精度、加工效率是評估其技術水平的重要參考指標。參考現(xiàn)有數(shù)控機床的研發(fā)、設計與制造經(jīng)驗，在數(shù)控折彎機床設計階段引入高速CPU芯片、多CPU控制系統(tǒng)、交流數(shù)字伺服系統(tǒng)等技術，能夠極大地提升機床的加工效率，滿足加工企業(yè)在工件加工的檔次與質(zhì)量等方面的實際需求。以市場需求為導向，未來數(shù)控折彎機床的生產(chǎn)將持續(xù)關注產(chǎn)品的精度、速率，以精密化、智能化、高速化等為特征的超精密機床的研發(fā)與技術升級，將推動新一代數(shù)控機床的發(fā)展。2.多軸化目前，數(shù)控系統(tǒng)的多軸控制取得了重要的發(fā)展成果。以提升數(shù)控機床的加工參數(shù)控制精度，對整個加工過程進行更加便捷、更加精準的操作控制，數(shù)控折彎機床的制造單位積極進行多軸控制技術的研發(fā)，以增加運動軸數(shù)量的方式來實現(xiàn)操作精度的進一步提升。在數(shù)控加工領域，多軸化是數(shù)控機床性能升級的重要方向，對折彎加工機床而言，合理應用多軸聯(lián)動加工技術，符合現(xiàn)階段加工企業(yè)在工件折彎加工層面的現(xiàn)實需求，對折彎加工的效率有一定的提升作用。依靠多軸聯(lián)動加工，作業(yè)人員能夠在一臺設備張完成多項操作。例如，在零件一次裝夾完畢后，作業(yè)人員可根據(jù)折彎加工任務執(zhí)行自動換刀、旋轉(zhuǎn)工作臺等各項操作，以滿足實際加工任務的特殊需求。從多軸化的應用效果來看，持續(xù)關注多軸化機床的研發(fā)，科學研發(fā)適用于折彎加工的多軸聯(lián)動加工技術，對完成多表面、多工序的復合加工任務有著重要意義，能夠幫助加工企業(yè)進一步拓寬加工業(yè)務的范疇，適應市場需求。3.智能化數(shù)控機床的智能化發(fā)展，是在原有機床研發(fā)經(jīng)驗的基礎上疊加數(shù)控技術、智能技術等現(xiàn)代化技術與方法的重要產(chǎn)物，與一般意義上的自動化設備相比，智能化的數(shù)控折彎機有著更加優(yōu)越的性能。首先，對于加工過程的控制，智能技術的引入能夠提高整個加工控制單元的運行質(zhì)量，保證數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其次，在數(shù)控機床設備出現(xiàn)故障以后，系統(tǒng)能夠依靠智能模塊、配套傳感器等要素的支持，完成故障的自行診斷，并及時將診斷信息反饋給運維人員。最后，智能化發(fā)展給工件折彎加工的全自動實現(xiàn)提供了一種概念與實現(xiàn)路徑，在自適應控制、前饋控制、專家系統(tǒng)研發(fā)、模糊控制以及學習控制等相關技術難題取得突破以后，數(shù)控折彎機床的性能也將步入新的階段。4.柔性化柔性化是目前數(shù)控折彎機床生產(chǎn)的一項難題，是完成多品種折彎加工任務的必要條件。目前，解決數(shù)控折彎機床的柔性化設計問題，已經(jīng)成為行業(yè)的重要課題，以實現(xiàn)數(shù)控機床的柔性加工功能為目的，新一代模塊化設計正持續(xù)影響著數(shù)控折彎機系統(tǒng)的研發(fā)設計。從工件的折彎加工實踐來看，以擴大功能覆蓋面積、滿足柔性加工需求為目的設計的數(shù)控系統(tǒng)，能夠滿足不同用戶在工件折彎加工參數(shù)、加工方式等方面的不同需求;在同一群控系統(tǒng)的支持下，數(shù)控系統(tǒng)能夠根據(jù)輸入的生產(chǎn)流程信息自動完成信息流的動態(tài)調(diào)整，繼而有序組織不同的加工任務?？偨Y：在機床設備自動化、智能化水平快速提升的背景之下，數(shù)控折彎機的發(fā)展也面臨新的發(fā)展挑戰(zhàn)。面對數(shù)控機床行業(yè)的新發(fā)展形勢，以及用戶的多元化需求，依托人才、資金與技術積累的優(yōu)勢，目前國內(nèi)的數(shù)控折彎機床制造企業(yè)開始圍繞數(shù)控系統(tǒng)的升級、輔助軟件系統(tǒng)的開發(fā)以及柔性化等制定發(fā)展規(guī)劃，數(shù)控機床性能的穩(wěn)步提升，將給機床行業(yè)以及工業(yè)制造行業(yè)的進步、發(fā)展做出重要貢獻。

油電混合數(shù)控折彎機的技術發(fā)展及應用一、概述在市場競爭越發(fā)激烈、人工成本越來越昂貴的背景下，市場對鈑金制造設備高效、節(jié)能、環(huán)保方面的要求越來越高，降低產(chǎn)品生產(chǎn)制造成本是企業(yè)不得不面對的問題，“節(jié)能降耗，綠色環(huán)保”成為其首選的主題。設備的電耗已經(jīng)成為企業(yè)生產(chǎn)成本中重要的一部分，降低折彎機的能耗成為企業(yè)降低成本、提高產(chǎn)品競爭力的有效途徑之一。隨著工業(yè)技術不斷向前發(fā)展，市場競爭日趨激烈，傳統(tǒng)的電液數(shù)控折彎機由于在控制原理上存在壁壘，其節(jié)流發(fā)熱、無功功耗高的缺陷越來越突出。為了滿足市場需要，提高產(chǎn)品在同行業(yè)的競爭力，助力更多的鈑金生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，我公司在高端折彎機領域不斷加大研發(fā)力度，不斷探求技術革新，在此背景下，推出全新一代折彎控制技術是一種必然，油電混合數(shù)控折彎機應運而生。該機型是瑞鐵機床多年以來一直致力于節(jié)能型和智能化鈑金成形機床的研發(fā)與推廣的成果，其中油電混合數(shù)控折彎機是其中研發(fā)時間較早、市場批量應用較多的產(chǎn)品，已經(jīng)成為我公司的優(yōu)勢主打產(chǎn)品，其突出的性能在實際的生產(chǎn)中也得到驗證，并為客戶創(chuàng)造了最大的經(jīng)濟效益與價值。二、產(chǎn)品簡介油電混合數(shù)控折彎機（見圖1）搭載了兩個獨立的不銹鋼油箱，結構簡單緊湊，清潔方便，減少對液壓油的二次污染。為實現(xiàn)高效平穩(wěn)的折彎效率，主油缸采用特殊的增速缸結構設計。數(shù)控系統(tǒng)通過兩個伺服動力單元驅(qū)動油缸、并通過光柵尺（或磁柵尺）檢測和反饋來控制折彎機油缸同步運行，實現(xiàn)對工件高精度的加工。該機型具有高速、節(jié)能省電、低噪環(huán)保等特點。圖1油電混合數(shù)控折彎機外觀圖

三、技術創(chuàng)新及優(yōu)勢1.控制原理與對比（1）電液同步數(shù)控（閥控）系統(tǒng)原理及現(xiàn)存問題電液同步數(shù)控折彎機（見圖2）的結構是通過普通三相異步電機控制定量液壓泵，通過溢流閥節(jié)流的方式，改變流經(jīng)比例壓力閥的流量，實現(xiàn)雙缸同步最終達到折彎加工的精度要求，稱為“閥控”。此種技術存在能量損耗以及發(fā)熱過高的缺陷，液壓系統(tǒng)的能量損耗會使系統(tǒng)的總效率下降、油溫升高、油液變質(zhì)，進而導致折彎機發(fā)生故障。

圖2電液同步數(shù)控折彎機

為了保持油液熱平衡，通常采取加大液壓油量的方法，與此同時帶來的問題便是廢棄油液處理的成本增加，以及可能對環(huán)境造成的污染影響。而且電液同步數(shù)控折彎機的噪音較大，對周圍的環(huán)境帶來一定的噪聲污染。（2）油電混合數(shù)控（泵控）系統(tǒng)原理油電混合數(shù)控（泵控）折彎機（見圖3）包括與數(shù)控系統(tǒng)連接的動力單元、控制閥組。動力單元包括伺服電機及與伺服電機連接的單向定量泵、獨立式的油箱;控制閥組包括溢流閥、卸荷閥、單向閥、換向閥、背壓閥、提動閥、安全閥及充液閥。通過數(shù)控系統(tǒng)控制動力單元伺服電機的轉(zhuǎn)速，進而控制與之相連接的油泵的排量，從而實現(xiàn)對執(zhí)行元件（油缸）的位移速度控制。通過數(shù)控系統(tǒng)對伺服電機的扭力設定，實現(xiàn)左右執(zhí)行元件（油缸）輸出力的控制。

圖3油電混合數(shù)控（泵控）折彎機通過位移傳感器（光柵尺或磁柵尺）將左右執(zhí)行元件（油缸）的位移讀數(shù)，反饋到數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)進行比較后對左右動力單元進行控制，從而實現(xiàn)左右執(zhí)行元件（油缸）的同步、定位的閉環(huán)控制。位移傳感器構成內(nèi)部反饋環(huán)節(jié)，用以提高系統(tǒng)的控制精度。（3）電液壓同步數(shù)控（閥控）與油電混合數(shù)控（泵控）的對比:①高效:2小時設備90%負載運行,效率提高6%~10%。②節(jié)能:2小時設備90%負載運行,節(jié)能提高43%~50%。③低噪:2小時設備90%負載運行,噪聲降低10~13db，大幅優(yōu)化工作環(huán)境。④環(huán)保:2小時設備90%負載運行,液壓油量減少50%~75%。⑤溫控:2小時設備90%負載運行，油溫控制優(yōu)越，利于整機運轉(zhuǎn)。⑥安裝簡潔大方且美觀，無外部管路。通過以上兩種控制方式的比較，我們可以明顯看到，油電混合數(shù)控（泵控）系統(tǒng)具有高效、節(jié)能，低噪、環(huán)保等特點。2.獨特的增速缸結構瑞鐵機床公司的油電混合數(shù)控折彎機最獨特的技術是采用了具有自主專利技術的板料折彎機用增速缸（專利號:ZL201721644984.2）。傳統(tǒng)的電液同步數(shù)控折彎機主油缸為單作用活塞缸，主要依靠滑塊本身的自重來實現(xiàn)快下動作，不好進一步獲得較高的運行速度。而在單作用活塞缸上改變其內(nèi)部設計結構，使其變?yōu)樵鏊俑?，在不受其滑塊重量的制約下來實現(xiàn)油缸高速下行動作，極大地提高折彎效率。油電混合數(shù)控折彎機的同步性更好、真正節(jié)能高效、結構簡易、速度更快，雙伺服油電混合數(shù)控（泵控）系統(tǒng)中應用單向定量泵、增速缸，這兩個關鍵要素是瑞鐵機床雙伺服油電混合系統(tǒng)的最大特點。單向定量泵比雙向定量泵具備更好的經(jīng)濟性，增速缸則把穩(wěn)定高效的特點展現(xiàn)出來。四、行業(yè)應用及推廣情況隨著越來越多的應用經(jīng)驗積累、技術改進及優(yōu)化，瑞鐵機床公司生產(chǎn)制造的油電混合數(shù)控折彎機在鈑金生產(chǎn)制造企業(yè)得到了較廣泛的應用，主要服務于船舶制造、軌道交通、電氣開關柜、建筑裝飾、5G通訊等行業(yè)。油電混合數(shù)控折彎機屬于節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，其技術優(yōu)越性在實際生產(chǎn)應用中得到了充分體現(xiàn)，既響應了國家倡導建設節(jié)能環(huán)保型的綠色社會環(huán)境的號召，又滿足了企業(yè)日益高精高效生產(chǎn)需要，深受用戶的一致好評，未來有部分替代傳統(tǒng)數(shù)控折彎機的趨勢，市場前景十分廣闊。

?雙伺服油電混合數(shù)控折彎機的技術發(fā)展及應用隨著折彎機設備的廣泛應用和市場競爭進一步加劇，對于使用折彎機的廠家來說，電耗已經(jīng)成為其生產(chǎn)成本的重要部分，因此降低折彎機的能耗成為工廠降低成本、提高產(chǎn)品競爭力的有效途徑。瑞鐵機床（蘇州）股份有限公司（以下簡稱“瑞鐵機床”）致力于節(jié)能型和智能化鈑金制作折彎機床的研發(fā)與推廣，油電混合數(shù)控折彎機是其中研發(fā)時間較早、市場批量應用較多的產(chǎn)品，已經(jīng)成為我公司的優(yōu)勢產(chǎn)品，如圖1所示。圖1UBB系列折彎機伺服油電混合系統(tǒng)是采用兩臺伺服電機及伺服泵控制左右油缸，伺服電機根據(jù)程序設定控制油泵的輸出流量，進而來控制滑塊的運動速度以及位置定位，整個過程沒有節(jié)流現(xiàn)象。所以油泵輸出的能量全部供給了左-右油缸。這種控制方式不存在任何能量的損耗，節(jié)能效果非常突出。由于油電混合幾乎不存在能耗損失，所以整個過程不會導致油溫的明顯上升，進而這種機型的用油量也明顯少于電液同步數(shù)控折彎機，一般伺服油電混合的用油量是普通電液同步數(shù)控折彎機用油量的30%左右，對于大噸位特別是重型數(shù)控折彎機而言優(yōu)勢更為突出，也就是說其僅需要三分之一的用油量。油電混合與電液同步折彎機油耗分析表見表1。表1油電混合與電液同步折彎機油耗分析表電液同步數(shù)控（閥控）系統(tǒng)原理及現(xiàn)存問題電液同步數(shù)控折彎機使用普通三相異步電機控制定量液壓泵，通過溢流閥節(jié)流的方式，改變流經(jīng)比例壓力閥的流量，實現(xiàn)雙缸同步最終達到折彎加工的精度要求，稱為“閥控”。此種技術存在能量損耗以及發(fā)熱過高的缺陷，液壓系統(tǒng)的能量損耗會使系統(tǒng)的總效率下降、油溫升高、油液變質(zhì)，進而導致折彎機發(fā)生故障。為了保持油液熱平衡，通常采取加大液壓油量的方法，與此同時帶來的問題便是廢棄油液處理的成本增加，以及可能對環(huán)境造成的污染影響。電液同步數(shù)控折彎機的噪聲較大，會對操作人員產(chǎn)生一定的影響。油電混合數(shù)控（泵控）系統(tǒng)原理油電混合數(shù)控（泵控）折彎機包括與數(shù)控系統(tǒng)連接的動力單元、控制閥組，動力單元包括伺服電機及與伺服電機連接的單向定量泵、獨立式的油箱；控制閥組包括溢流閥、卸荷閥、單向閥、換向閥、背壓閥、提動閥、安全閥及充液閥。通過數(shù)控系統(tǒng)控制動力單元伺服電機的轉(zhuǎn)速，進而控制與之相連接的油泵的排量，從而實現(xiàn)對執(zhí)行元件（雙桿油缸）的位移速度控制。通過數(shù)控系統(tǒng)對伺服電機的扭力設定，實現(xiàn)左右執(zhí)行元件（雙桿油缸）輸出力的控制，如圖2所示。圖2數(shù)控系統(tǒng)控制動力單元伺服電機通過位移傳感器（光柵尺或磁柵尺）將左右執(zhí)行元件（雙桿油缸）的位移讀數(shù)，反饋到數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)進行比較后，對左右動力單元進行控制，從而實現(xiàn)左右執(zhí)行元件（雙桿油缸）的同步、定位的閉環(huán)控制。位移傳感器構成內(nèi)部反饋環(huán)節(jié)，用以提高系統(tǒng)的控制精度。油電混合驅(qū)動（泵控）電液系統(tǒng)的優(yōu)勢由于油電混合數(shù)控折彎機在待機時，電機不轉(zhuǎn)，因而機器在不工作時處于零噪聲狀態(tài)；由于油電混合數(shù)控機器用油量只有電液同步機器的三分之一，而且油溫可控，因此一般三年內(nèi)不需要更換液壓油；由于伺服電機的頻響遠高于比例閥，因而，油電混合數(shù)控折彎機一個折彎循環(huán)的時間比電液同步數(shù)控折彎機快30%。以110t折彎機為例，一般電液同步數(shù)控折彎機每分鐘完成12次折彎，而油電混合數(shù)控折彎機可高達16次。通過兩種控制方式的比較，我們可以明顯看到，油電混合數(shù)控（泵控）系統(tǒng)具有高效節(jié)能，精度高、噪聲低、環(huán)保等特點，具體優(yōu)點包含以下10點。⑴泵控技術取代常規(guī)閥控技術，消除節(jié)流損失，沒有溢流損失，節(jié)能顯著；⑵伺服電機在短時間內(nèi)可顯著過載，實際安裝功率僅為理論安裝功率的50%；⑶油箱容積減小75%，大大減少液壓油的使用量；⑷熱平衡溫度低，無需冷卻裝置，液壓部件壽命延長；⑸空閑、快下、保壓、返程狀態(tài)下噪聲明顯下降，改善工作環(huán)境；⑹伺服電機比普通電機響應速度更快，緊急情況下壓力、流量切換更快；⑺油液顆粒敏感度降低，從NS7級降為NS9級；⑻溫度敏感度下降，工作溫度從-10～60℃，拓寬到-10～80℃；⑼特定條件下快下和返程最大速度可達300mm/s；⑽工進速度可以大幅提高，可達20～25mm/s。油電混合數(shù)控折彎機的同步性更好、真正節(jié)能高效、結構簡易、速度更快，但是價格較高，如何做到合理的成本和穩(wěn)定的性能，即較高的性價比是企業(yè)形成批量化生產(chǎn)，并得到市場接受的前提。雙伺服油電混合數(shù)控（泵控）系統(tǒng)中應用單向定量泵，雙桿油缸（即增速缸），這兩個關鍵要素是瑞鐵機床雙伺服油電混合系統(tǒng)的最大特點。單向定量泵比雙向定量泵具備更好的經(jīng)濟效益，雙桿油缸則把穩(wěn)定高效的特點展現(xiàn)出來。圖3是瑞鐵機床生產(chǎn)的大噸位油電混合數(shù)控折彎機在河南安陽的應用案例。結束語油電混合型數(shù)控折彎機屬于節(jié)能環(huán)保型產(chǎn)品，既響應國家倡導建設節(jié)能環(huán)保型的綠色社會環(huán)境的口號，又滿足企業(yè)日益增長的高精、高效的使用需要，未來有部分替代傳統(tǒng)數(shù)控折彎機的趨勢，市場前景廣闊。

數(shù)控折彎機系統(tǒng)發(fā)展趨勢折彎機是利用所配備的模具(通用或?qū)Ｓ媚＞?將冷態(tài)下的金屬板材折彎成各種幾何截面形狀的工件。折彎機一般采用折彎機專用數(shù)控系統(tǒng)，坐標軸已由單軸發(fā)展到12軸，可由數(shù)控系統(tǒng)自動實現(xiàn)滑塊運行深度控制、滑塊左右傾斜調(diào)節(jié)、后擋料器前后調(diào)節(jié)、左右調(diào)節(jié)、壓力噸位調(diào)節(jié)及滑塊趨近工作速度調(diào)節(jié)等等。數(shù)控可使折彎機方便地實現(xiàn)滑塊向下、點動、連續(xù)、保壓、返程和中途停止等動作，一次上料完成相同角度或不同角度的多彎頭折彎。數(shù)控折彎機系統(tǒng)是為冷軋鈑金加工設計的板材成型機械，廣泛應用于汽車、飛機制造、輕工、造船、集裝箱、電梯、鐵道車輛等行業(yè)的板材折彎加工。數(shù)控折彎機系統(tǒng)與機器人的結合型生產(chǎn)線改造，從經(jīng)濟實用性考慮，整個自動化改造項目成本嚴格控制下，需綜合評估機器人手臂活動范圍與作業(yè)區(qū)間尺寸的匹配性、抓手自重重量及抓取金屬管后的重心偏離因素、以及機器人末端有效負載衰減曲線，整體來說比較推薦6軸關節(jié)機器人。改造后數(shù)控折彎機自動化生產(chǎn)線的成效：·高產(chǎn)能高效率如眾多自動化系統(tǒng)功效一樣，關節(jié)機器人為工廠折彎效率的提升做出了很有說服力的貢獻，解決了人工作業(yè)的勞動強度與安全風險難題，同時，可24小時連續(xù)無疲勞作業(yè)的特性是無與倫比的?！じ呷嵝愿叻€(wěn)定性關節(jié)機器人通過數(shù)控一樣的便捷性操作，其自帶的多功能人體工程學示教器，工廠設備工程師可通過示教器快速進行新產(chǎn)品適應性的程序切換?！じ咂焚|(zhì)高一致性重復定位精度高，75,000+小時平均無故障間隔，以實力獲得市場認可