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数控冲床的市场分布特点和发展方向

上传日期:2021-01-05 10:04:49 浏览次数览344

  自1984年济南铸锻所研制出国内第一台机械式J92K数控转塔冲床以来,数控冲床在我国的发展已经有近三十年的历史,这三十年正好是我国改革开发、经济快速发展的时期,市场的需求和繁荣推动了数控冲床在国内市场的快速发展。即使在2009年,全球经济受金融危机影响最重的一年,数控冲床的销售也位居前列。据中国机床工具协会资料统计,2009年数控冲床产值比2008年增长约12%左右。

  数控冲床是压力加工设备中最具生命力的成形机床,集机、电、液、微处理器和网络技术于一体,广泛用于各类金属薄板零件加工。数控冲床按主传动方式可分为机械式、液压式和电伺服驱动式三种,后两种占现在的市场主流;按模具更换方式可分为单冲头手工快速换模式、转塔自动换模式和直线移动换模式,转塔自动换模式占领市场多数,直线移动换模式的代表是德国通快集团。根据对国内钣金加工企业的调查了解,目前数控冲床的利用率要高于普通冲床20%之多。近几年由于激光切割机在国内的快速发展,行业也出现了激光切割能否替代数控冲床的争论,但从现在的情况看,两者各有特点,数控冲床的优势不可替代。下面就市场应用的主流数控冲床的特点、应用进行介绍分析。

  液压式数控冲床

  国产液压式数控转塔冲床自1994年问世以来,为诸多钣金设备厂家采用,现在仍然是钣金加工企业的主要设备。液压传动与机械式传动相比优点很多:

  ⑴采用比例伺服阀,全闭环控制,动、静态响应特性好,分辨率高,滞环小,受温度变化影响小,抗干扰能力强。目前国内液压系统主要采用的是德国产哈雷液压系统。

  ⑵冲压速度可调,可实现全行程时的快速移动及冲压时的低速运动,可精确控制下止点,有效提高加工质量,冲件质量达到很高的水平,并且实现冲压过程低噪声。

  ⑶冲压工艺得到进一步扩展。不仅可以高速打标,快速冲孔而且适合完成一些特殊工艺的加工,如百页窗、敲落孔、滚筋和滚剪等成形。

  ⑷生产效率和自动化程度高。过去的冲压次数为300~400次/min,现在成倍增加,普遍的冲压次数在1000次/min左右,先进的可达1500次/min,甚至1800次/min。

  选购液压数控转塔式冲床时,除了考虑冲床的技术性能指标外,还需要考虑转塔、模具和机身的性能。技术性能指标有能力参数如公称力、一次再定位可加工工件大小、模位数量等,效率参数有每分钟最高冲压次数、板材送料速度等,精度参数有孔间距精度、重复定位精度和滑块行程定位精度等,现在还应该考虑冲床的环保、噪声和节能指标。

  为减少模具磨损而停机更换的次数,还应该考虑模具及转塔的硬度和耐磨性。为了提高工件精度,提高模具寿命,还应该考虑机身的精度,减少角变形。现在的冲床,都在机身的优化设计、提高刚性、转盘整体一次性加工方面下功夫。

  我国数控冲床生产厂有近二十家,国外的有近十家,国内有代表性的企业有济南铸锻所捷迈机械有限公司、江苏扬力数控、江苏金方圆、江苏亚威、湖北黄石锻压等等,台湾的台励福,国外的企业有意大利EUROMAC、芬兰FINNEPOWER、日本的AMADA、日本MURATEC等。

  德国通快TRUMPC集团是数控直线移动换模冲床的代表,1955年获得专利的坐标导轨技术,将模具库装在移动工作台的X向滑枕上,模具随滑枕左右移动,直接向主滑块上安装和拆卸模具。通快自1968年开发出第1台数控冲床以来,现在已经是第5代数控冲床TruPunch5000。据了解该冲床的生产效率提高了15%,更换模具只需2.8s,更换多子模只需0.3s,线性模具库有18和21工位两种,最大冲裁板厚8mm,另外可配置从半自动上料到全自动的生产单元,并可将残料粉碎。

  伺服电机驱动式数控转塔冲床

  伺服电机驱动式数控转塔冲床是20世纪90年代中期出现的新产品,村田机械1994年开发出伺服驱动,是世界上最早的研发公司。日本另一大钣金设备企业,日本天田于2000年首家推出采用双伺服电机驱动式数控转塔冲床,技术指标达到数控转塔冲床的最高水平,之后天田全面推广该技术并于2005年宣布停止生产和销售机械式、液压式数控转塔冲床,全力开发生产伺服电机驱动式数控转塔式冲床。芬兰的芬宝与1998年研发成功E5型伺服电机驱动式数控转塔冲床以来,现在芬宝已推出E6和E8型电伺服冲床。近几年,国内数控冲床厂家也相继研发出电伺服数控冲床,如江苏扬力数控机床有限公司在2006年推出国内第一台全电伺服驱动肘杆式主传动的数控转塔冲床+全电伺服驱动的6轴数控折弯机+2台库卡机器人组成的一整套全自动化钣金加工生产线。江苏金方圆在2009年推出MT-200型电伺服数控转塔冲床。

  伺服电机数控转塔冲床有哪些优势?吸引钣金设备企业纷纷加强研制开发,电伺服数控转塔冲床具备了机械式和液压式的优点,摒弃了各自的缺点,同时还具有节能环保的特点。就拿村田公司的M2048LT/M2548来说,由于采用伺服电机直接驱动击打头的技术,在保持高速冲压(最高可达800次/min以上)工作的同时,可极大地减少电力用量。相对液压式机床而言,伺服电机转塔冲床的电力消耗是其1/3左右。其次,伺服电机驱动数控转塔冲床跟液压数控转塔冲床一样,冲压行程是可以进行调节的,所以调节成形模具也是非常方便,对滚筋、滚切模具可以像液压冲床一样进行加工,且可以降低噪声。采用伺服电机的转塔冲床对环境要求较低,无论何时,都可以立即启动,无需预热。由于不需要液压装置,没有更换驱动油的烦恼,而且环保。另外机床结构紧凑,占地面积小。

  日本天田公司最早开发的电伺服驱动数控冲床有EM系列,后来又开发了AC系列,最新的AC系列平均消耗电力仅4.5 kW。标准58工位,120mm厚转塔的使用增加了模具导向性能,延长了模具寿命,大大减少了模具更换次数,模具转塔上的模座内壁实施特殊强化热处理,能延长机床的使用寿命,提高了机床的生产效率和利用率。高刚性的O型机架,比以往C型机身冲床的机架更厚,高精度冲压变成现实。AMNC/PC控制系统具有网络功能,可与AP100网络系统直接连接,实现远程控制和预警。

  伺服电机驱动式数控转塔冲床因为其不可比拟的优势,正在得到广大用户的认可,上述两家日本企业的销售也屡创新高。天田最早开发的EM系列数控冲床已经销售1000台。村田的M2048LT,2006年在国内的销售量已超过500台。

  冲压剪切复合机

  数控冲床单机在迅速发展的同时,附属自动化装置及其延伸产品也有了长足进步。数控冲剪复合加工机就是其中之一,数控冲剪复合机是将数控冲床和数控直角剪板机组合在一起,共用一套数控系统、一个工作台和一个液压站,实现了结构紧凑,提高效率和优化工艺的目的。

  数控冲剪复合机床使用的过程中,板材冲孔、成形及剪切过程一次完成,由原材料直接生成工件,替代了传统的冲剪分离加工工序,减少加工时间约60%以上,节省材料达6%~10%,极大地提高了材料的利用率,加工效率,降低了生产成本。数控冲剪复合机还预留了可与仓库、自动上料机械手和堆垛等装置配套的接口,为进一步拓展自动化,构成数控冲剪板材柔性加工生产线提供了方便。

  数控冲剪复合机的生产企业有济南铸锻所捷迈机械有限公司、江苏金方圆数控机床有限公司、芬兰的芬宝和宁波哈姆渡等

  激光冲裁复合机

  2010年是激光技术诞生50周年,50年来激光应用在许多工业技术领域。冲压、激光组合机床在20世纪80年代实现了产品化,激光冲裁复合机是将激光作为特殊模具的替代品,主要用于加工任意形状和高质量冲孔的精密钣金产品。由于当时国内钣金行业发展的局限性,这种复合机的应用一直很少,随着钣金行业的迅速发展,激光切割机的普及应用,冲裁、激光复合机的应用将会越来越多。

  德国通快公司是最早生产冲裁、激光复合机的公司之一,最早生产的复合机在20世纪80年代后期推出,机型是TRUMIC180LW。90年代后期又推出TRUMIC600L 复合机,该机是直线型模具库,可同时安装18~19套模具,机架为C形,一个为冲裁头,一个为激光切割头。激光的功率有1800W和2400W两种,切割最大板材厚度为8mm,定位精度为±0.1mm。通快的冲裁、激光复合机现在已经发展到TRUMIC×××。

  日本天田也是较早生产冲裁、激光复合机的企业之一,在20世纪90年代,天田推出了APEL10Ⅱ-357、APEL10Ⅲ-357V激光、冲模回转头组合压力机。2005年,天田公司将最新研制的LC-C1NT系列产品推向市场,该机是将激光作为主体,再追加了冲压成形、攻丝等其他加工工序,LC-C1NT机床实现了产品无伤痕和激光高速加工,并且还缩短了激光模式和冲压模式的切换时间。与传统机型相比,时间缩短了约1/2,从冲压加工到激光加工、或从激光加工到冲压加工可在瞬间切换。通过同步控制,在嵌套排样及多件冲切加工中,以往在所有冲压加工结束后再进行激光加工的加工顺序可变为冲压和激光交替进行的加工,因此不会浪费时间。这样,消除了冲压加工中的材料应力等造成的累计误差,从而消除了影响成形加工品质的危险。

  除了通快、天田以外,日本村田在90年代中期也推出了激光冲裁复合压力机,并在1998年推出的组合压力机采用了最新的伺服马达驱动的曲柄连杆机构来驱动滑块,冲裁公称力为100kN,冲裁次数在25mm行程时为250次/min。国内江苏金方圆在1997年也推出过一台激光复合机。

  结束语

  数控冲床是钣金加工的三大机床之一,数控冲床的更新换代为钣金加工企业提高产品品质和效率提供了优良的装备。现在用户对数控冲床的要求基本体现在高速、多功能、柔性化和环保节能等方面。从市场应用情况看,国外品牌如通快、天田、村田、意大利优洛、芬宝等企业的数控冲床引领着产品的发展方向,国内品牌企业如济南铸锻所捷迈机械有限公司、扬力、金方圆、亚威和黄石锻压等企业发展也非常迅速。另外,还有天津埃佛茵、徐州锻压、黑龙江锻压、上海第二锻压、济南汇力以及无锡金力等公司,台湾的台励福生产的数控冲床也很有特点。

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