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新世代伺服沖床 功能與應用實例-協易機械

摘要"

沖壓加工技術的發展,雖到目前為止聚焦在模具方面,但在現今生產工廠全球化的情況下,陷入了商業拓展的瓶頸,海外當地模具技術人員的缺乏,已經成為了無法忽視的問題。
如果能善加利用伺服沖床的沖壓曲線,則將可運用較簡易的模具做到高度衝壓成型,亦可更加順利地深化以工業4.0技術為基礎的全球戰略。
在本篇文章中,將為各位讀者簡單介紹運用協易機械的新世代伺服沖床的功能、適用於全球的加工技術及應用實例。

關鍵詞:協易機械、伺服沖床、沖壓加工、沖壓曲線、智慧機械

伺服沖床的活用方法

伺服沖床的最大特徵,在於能夠控制衝頭的運動及速度,並配合不同的加工目的,使用最適合之沖壓曲線,達到最大的生產效率。然而,要做出最適化的沖壓曲線並非易事,我們常常碰到客戶在詢問,要如何找到這條最適當的沖壓曲線。
為找出最佳沖壓曲線,我們先將衝頭動作的目的分成兩個部分觀之。
1. 與成形加工直接相關的衝頭動作
這是模具與材料直接接觸,施加力量並進行成形的動作。這項動作的設計目的,有縮短工程、提升成形效果、提高加工精度、延長模具壽命、降低加工噪音等,目的相當多樣化。
2. 與成形加工無直接相關的衝頭動作
模具與材料接觸前或是在成形結束後,衝頭運動循環之間的接續。而衝頭動作曲線的設計目的,即在於提升產線的產能。
上述第2點的衝頭動作的最適化,因與實際的成形加工內容無直接相關,故應屬於是沖床製造商的領域。至於能夠提升多少的產能,相當大的部分要視沖床及自動化裝置的性能而定。由於各家廠商的衝頭動作曲線設計的步驟並不相同,因此洽詢自己所使用沖床的製造商尋求建議,應能獲得最佳的結果。
上述第1點的衝頭動作的最適化,則是伺服沖床最受期待的一項效果,不過要做到此點,會受到實際的製品形狀、材料性質、工程設計、設備性能等因素盤根錯節的相互影響,關於這方面系統化的研究尚未見發表。
但是依本公司與客戶的經驗交流及共同研究之下獲致了一些成果,茲將衝頭運動模式與其預期的效果整理如下,供讀者作為設計沖壓曲線時的參考。
1. 低速加工曲線
此為降低衝頭速度進行加工的曲線。這也可謂是伺服沖床一項代表性的功能。
其預期效果為:
• 降低下料加工時發生的震動及噪音
• 減少加工時的發燙、與模具耗損
• 提升成形效果
• 增加製品精度的穩定性
• 延長模具壽命
2. 持壓曲線
此為讓衝頭停止一段時間,持續進行加壓的曲線。
其預期效果為:
• 提高模具形狀的轉印性。特別適用於鋁合金、高張力鋼板等難成型素材上。
3. 多段震動曲線
此為讓衝頭快速地上下震動的同時,進行加壓加工的曲線。亦有衝頭不向上拉回的step曲線。
其預期效果為:
• 抑制抽引加工時工件產生板厚變化,並防止工件發生起皺、破裂情形。
• 使加工潤滑油的流動順暢,從而降低潤滑油的使用量。
• 減少加工時的發燙、與模具耗損
• 提高下料加工的斷面品質。

 


4. 壓印曲線
此為在鍛壓部分進行多次回壓的曲線。最多的案例是在下死點上使用這種曲線。
其預期效果為:
• 提升鍛壓部分的形狀轉印性,適用於超高張力鋼板等回彈量大、成形精度不穩定的難成形素材上。
接下來將介紹本公司的一些加工樣品,讓各位讀者能更為瞭解上述的沖壓曲線模式及其效果。

伺服沖床應用實例
1. 圓筒深抽(如照片1)
• 材料:相當於SPCD之材料、板厚2mm
• 使用沖壓曲線:多段震動曲線+低速加工曲線(如圖1)
• 特徵:將直徑50mm的板片加工為外徑26mm、高55mm的圓筒。一般要抽引出這種圓筒,需要至少4~5工程的加工,此外加工時會發生劇烈的溫度上升,故在模具的材質、冷卻方法、加工油種類等許多方面下功夫。使用本公司伺服沖床的特殊沖壓曲線,只需單一工程即可完成。成形後的樣品厚度的變化量低(如照片2),並且抑制了加工時模具及工件的發燙,深抽後的成品可以直接用手拿取。
2. 1500MPa級超高張力鋼板的冷間成形(如照片3)
• 材料:SSAB Docol 1500M、板厚1mm
• 使用沖壓曲線:低速加工曲線+下死點壓印曲線+下死點持壓曲線(如圖2)
• 特徵:在進行超高張力鋼板的冷間成形時,有著許多困難,其中一點便是回彈量大造成成形形狀不穩定。本例為使用本公司的高剛性伺服沖床搭配特殊沖壓曲線,控制超高張力鋼板冷間成形的回彈量。在與使用了同樣設備、材料、與模具,採一般的曲軸曲線加工出的成形品進行比較下,其測量尺寸的差異相當明顯。(如圖3)

 


3. 精密下料(如照片4)
• 材料:相當於SM490之材料、板厚4mm
• 使用沖壓曲線:低速加工曲線
• 特徵:使用低速加工曲線降低下料時的震動與噪音,並減少模具的磨耗,從而降低模具的間隙。透過本公司的泛用伺服沖床加工,即便未使用專用的精密下料沖床,亦能夠獲得平滑的剪斷面。

SEYI伺服沖床

為有效活用伺服沖床,在此簡單為各位介紹本公司伺服沖床的特徵。
1. 直驅式結構與專用的低轉速、高扭矩伺服馬達系統
SEYI伺服沖床的動力部構造,採用主流的直驅式結構,馬達軸直接連接驅動齒輪。且使用的沖床專用伺服馬達,是借助日本該技術領域第一人,所開發出的新型低轉速、高扭矩特性的大型伺服馬達,以及伺服控制系統,並在台灣實現了量產化。
同時兼具高出力動力源的穩定控制,與馬達動作的高速控制功能,滿足了伺服沖床所被要求的強大衝壓能力、正確且高速的衝頭動作。
2. 高剛性機架設計
隨著伺服沖床衝頭動作的進化,實現了以往難以加工的高強度材料、高精度製品的成形。SEYI伺服沖床的構造設計也因應了新世代的潮流,強化機架剛性,並採用了在複雜的衝頭動作及偏心荷重下亦能保持穩定的立體機架結構。
3. 電源平準化功能
採用符合新型伺服系統的電力組件與電容器迴路設計,將沖壓加工時與衝頭加減速食的電力負荷變化平穩化,以期降低電源容量與電費成本。

結語

本公司成立於1962年,為全球客戶提供沖床產品。自本公司於2011年發表了新世代伺服沖床SD1-200後,致力於伺服沖床的開發,提供客戶單機生產外,亦能組成連線或搭配傳送裝置,實現自動化生產線等,提供符合客戶需求的全方位解決方案。我們並提供80噸到2400噸的伺服沖床產品,支援廣泛的噸數需求。
本公司今年迎接創立56周年,未來也將持續隨著客戶的腳步,在全球推動伺服沖床產品,並以朝向更加成長為發展目標。

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