数控转塔冲床基础知识教材

  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施，其主体由电脑控制管理系统、机械或液压动力系统、伺服送料机构、模具库、模具选择系统、外围编程系统等组成。

  本文主要介绍了国内外数控转塔冲床现状及发展的新趋势并简要介绍了数控转塔冲床的整体的结构，对各分支结构的主要特征进行了分类介绍，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。

  数控转塔冲床于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比较高的企业，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。

  数控冲床可根据加工的形状及位置，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施。对于薄板（厚度在0.5－6.35之间）的冲孔及浅拉伸（拉伸后的凸出高度A、B工位6.35，C、D工位9.27以内的）的加工，不论是大小规格的板材，都可以按程序一次加工达到要求。

  浅拉伸功能冲圆凸台、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）。

  数控冲床主要大范围的应用于电气箱柜（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、厨房设施、洗涤设备、集装箱、金属结构、金属制作的产品、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

  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达到2000台以上，市场需求明显进入快速增长期

  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、丹阳沃得精机等厂家。

  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。

  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，近年来数控激光切割机逐步开始崭露头角，行业内也担心激光快速地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征是可进行复杂的成形加工，更适用于对板材成形要求比较高的企业，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，性能好价格低。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。

  了解数控转塔冲床的几种冲压类型，了解数控转塔冲床的冲切过程了解数控转塔冲床的主要技术参数指标。

  飞轮、曲轴、连杆的传统结构的机械冲压主传动，其优点是结构相对比较简单、维护、维修方便、常规使用的寿命长、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不一样的冲压运动模式、节能、高效、可以全冲程满负荷高速冲压，缺点是控制结构较为复杂、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不一样的冲压运动模式、维护简便、维护成本低，缺点是结构成本较高。

  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

  (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）软铝： 0.196kN/mm2(20kgf/mm2)

  各机型标配转盘有26、30、36、40、56工位。其中26、36标配两只B工位旋转工位，30标配六只D工位旋转工位,40标配两只D工位旋转工位, 56标配两只B/D工位旋转工位

  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工, 保证机床主体性能的稳定。

  X轴的丝杠、电机、直线导轨和夹持板料的夹钳、固定夹钳的X轴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Y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，技术方面的要求较高。

  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，进而影响到机床加工精度和模具常规使用的寿命。大致上可以分为转塔分薄转塔和厚转塔两种。

  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、偏载加工的常规使用的寿命长，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。

  客户产品复杂多变，要求慢慢的升高，数控转塔冲床转盘必须配备旋转模位来实现用户需求。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：

  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比较高，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。

  夹钳是夹持板料进行自动精确送料加工的重要部件。为了能够更好的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。

  夹钳的浮动功能，作用主要是应对板材适量变形引起的夹钳口高度变化，型式分为：

  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。

  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施。为了确认和保证自动化的高效加工的可靠性，以及保证设备正常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、护罩联锁安全保护装置、活动工作台联锁安全保护装置、夹钳死区保护设施、夹钳撞料及板料过度变形检测装置等。

  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。如机床接着来进行下一步的动作，就有几率发生或撞料、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相对有效的监测，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。从而能够避免发生后续的安全事故。

  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。从而能够尽可能的防止发生后续的安全事故。

  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，就有有几率发生人身伤害事故。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。从而能够避免发生后续的安全事故。

  夹钳夹持板料部位或附近位置（称为夹钳死区），可能有必需的冲压加工，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、并有冲压指令时，保护装置即会触发系统的停机报警。从而能够尽可能的防止发生后续的安全事故。

  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。从而能够避免发生后续的安全事故。

  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，且非常容易松动，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。

  数控转塔冲床送料系统的稳定性及精度保证很重要，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：

  滚珠丝杆传动是最常见的送料结构，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省本金采用精密轧制滚珠丝杠，但是由于精度不高，实际应用时需

  齿轮齿条近年应用愈来愈普遍，其优点是承载较大，传动速度高，价格实惠公道，容易加工，缺点是安装要求比较高，若加工安装精度差，容易

  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

  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。

  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

  公司目前主要是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：

  其中ECO采用了德国哈雷公司的低档液压系统，6mm冲程运动频次每分钟600次,HKL采用了德国哈雷公司的中高档的伺服液压系统，精度高（达到±0.2mm）有高精度慢成形功能、高精度滚筋功能、5mm冲程运动频次可达每分钟1000次,HRE采用了德国哈雷公司的高档的伺服液压系统，冲头运动的控制模式多、精度高（达到±0.1mm可滚切）、控制模式中的可控参数多（速度也可控）、打标工作频次可达每分钟1750

  次,HPPC则是哈雷公司推出的目前最高端的伺服液压系统，兼备其他系统的所有优点，且速度大幅度的提高，每分钟打标达3800次。

  哈雷液压系统油品统一采用美孚ATF220抗磨液压油，HIQ日清纺系统采用了美孚DTE25抗磨液压油。

  每台机床代号都有其特定含义，如亚威公司目前机床代号HPI-3048-40LA2，其中30代表冲压吨位30吨(20则代表20吨)，4代表Y轴行程

  1250mm（5则代表1500mm），8代表X轴行程2500mm,40代表了转塔为40工位，L 代表机床采用了长模具，A2则代表该机床配备了两只旋转模具。

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