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智慧化伺服鍛壓成形技術應用

摘要"

近年來隨著先進國家採用伺服鍛機應用於高機能產品生產逐漸增加的趨勢,以因應不同材料與製程條件,滿足強度、品質、外型與產率等生產要求。伺服鍛機具有可任意設定行程曲線及加工速度達到成形多樣化,且能使鍛造製程智慧化、成形後產品精度高、模具壽命長以及生產效率提升等優點,已廣泛應用在各產業關鍵零組件製作上。本文將針對伺服鍛機之伺服鍛造成形製程技術優勢及其應用進行介紹。

關鍵詞:智慧化、伺服鍛機、伺服鍛壓

前言

目前車輛及機器人等產業產品市場高度成長,但傳統在進行車輛以及機器人等產業中複雜且高精度關鍵零組件多以機械加工生產,此種加工方法具有得料率低、生產效率低以及成形後之工件機械強度不足的問題存在,以無法應付日漸龐大的市場需求,因此如何開發與運用智慧機械因應不同材料與製程條件,滿足強度、品質、外型與產率等生產要求,已成為業界目前在產品及製程技術上最迫切的需求。
目前國外大廠在在金屬成形製程技術上,已逐漸往模具模組化、製程智慧化方向發展,期望能提升加工精度、良率穩定性,達到快速生產高性架比之產品,強化市場競爭力,因此伺服成形設備之應用已成為歐美日等先進國領先指標廠之發展趨勢。德國德西福格公司採用Schuler公司2000噸伺服鍛機,以彈性客製化生產訴求投入福斯汽車之高精度傳動軸鍛件生產,其成形後功能面無需再機械加工即可達研磨等級;而日本Syvec Corporation採用與日本網野(Amino)以及上瀧精機(Kohtaki Precision Machine)聯手開發的伺服鍛機及其CAE分析成功發展出電動車用擺線齒輪之冷板鍛製程,成形後之擺線齒輪齒面的表面粗糙度在不用後續機械加工即可達到Ra1.6µm,而在外形精度方面齒面輪廓度以及厚度方向的直角度均達到40µm(一般板鍛產品的精度為100~150µm),而利用此擺線齒輪的擺線減速機效率在有負荷的情況下為80%,幾乎達到機械加工之擺線齒輪的效率,如圖1所示。

伺服鍛壓沖床設備

目前業界大多以機械式鍛機或者液壓式鍛機進行鍛造成形製程,機械式鍛機以馬達帶動機械結構 (例如曲軸、連桿或偏心齒輪等)來帶動滑塊移動,具有飛輪能儲存能量、生產效率高及成形噸位大等優點,但有行程長度無法調整的問題。液壓鍛機雖然有能夠調整行程長度及鍛造過程中壓力皆為固定的優點,但卻有生產效率差油壓系統維護困難的問題。而此兩種鍛機皆具有運動曲線只有固定一種,無法調整曲線特徵,因此無法進行較困難的加工形狀,因此開始發展出以伺服馬達為動力來源的伺服鍛機。其以伺服馬達驅動機械結構或者油壓幫浦等方式驅動滑塊進行直線運動,並利用伺服馬達可編程化控制的特性,達到任意設定行程曲線及加工速度達到成形多樣化的需求,且能使鍛造製程數位化,使用者能夠由所建立之製程資料庫提取加工參數,能夠達到產品精度高,使用模具壽命長以及生產效率提升等優點,如圖2、圖3所示。...更多內容,請見《機械新刊》雜誌。

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