Conceptos básicos de servoprensas para principiantes

¿Se ha planteado alguna vez el potencial de cambio de la tecnología de servoprensa en la fabricación? En este artículo, exploraremos cómo estas avanzadas máquinas están revolucionando la industria, ofreciendo una precisión, eficiencia y versatilidad sin precedentes. Nuestros expertos le revelarán las principales ventajas de las servoprensas y cómo pueden transformar su proceso de producción. Prepárese para descubrir el futuro del conformado de metales y llevar su fabricación al siguiente nivel.

Cosas que debe saber sobre la servoprensa

Índice

La industria de la estampación ha visto surgir una nueva generación de prensas que abordan las limitaciones de las prensas mecánicas tradicionales.

La solución reside en el uso de servomotores como fuentes directas de energía para las prensas, lo que se traduce en un movimiento deslizante de gran precisión y fácil control.

La servoprensa ofrece varias ventajas, como velocidad controlada del carro, versatilidad, eficiencia energética y respeto por el medio ambiente. Se considera el punzón de tercera generación y la tendencia actual en el desarrollo de la industria de estampación.

La capacidad de control programable del servomotor permite un control de precisión avanzado, incluido el control de la posición de la corredera de la prensa.

Los servopunzones se utilizan en líneas de producción como las de embutición, corte, plegado, forja en frío, estampado y comprobación de matrices.

La tecnología de accionamiento por servomotor de CA es un foco de investigación en equipos avanzados de forja y una nueva dirección de desarrollo para las prensas internacionales.

La servoprensa de CA ofrece varias ventajas, entre ellas alta productividad, flexibilidad, precisión, eficiencia energética y sostenibilidad medioambiental, lo que refleja la tendencia futura de la máquina de forja desarrollo de herramientas.

A medida que industrias como la siderurgia, la metalurgia no férrea, la aeroespacial, los ferrocarriles de alta velocidad, el transporte marítimo, la energía nuclear, la energía eólica y la militar exigen piezas de mayor rendimiento, crece la necesidad de equipos de estampación avanzados.

Prensas mecánicas presentan limitaciones tales como una carrera fija, dificultad para controlar la presión y escasa adaptabilidad a los procesos debido a las características fijas de movimiento de la corredera.

La servoprensa aborda estos retos proporcionando una prensa flexible que satisface los exigentes requisitos de las industrias modernas.

Qué es la servoprensa?

Servo se refiere a un sistema de control de retroalimentación para el desplazamiento mecánico y la aceleración, cuya función principal es seguir con precisión el desplazamiento de entrada o el desplazamiento angular con el desplazamiento mecánico de salida. La tecnología de servoestampado se refiere a un sistema de control de realimentación/seguimiento utilizado para seguir con precisión el proceso de estampado.

Una servoprensa es un tipo de prensa accionada y controlada por un servomotor. El servomotor acciona el engranaje excéntrico, lo que permite el movimiento de la corredera.

Con el uso de un control de electrificación avanzado, la servoprensa puede programarse para controlar con precisión la carrera, la velocidad y la presión de la corredera. Esto permite alcanzar el tonelaje nominal de la prensa a bajas velocidades.

Estructura de la servoprensa de CA

La estructura de una servoprensa de CA consta de un sistema de accionamiento principal, un actuador y un mecanismo auxiliar. El sistema de accionamiento principal transfiere la energía del servomotor al actuador, y puede lograrse a través de varios modos de transmisión, como la transmisión por engranajes, la transmisión por correa, la transmisión por tornillo o la transmisión por tornillo. transmisión hidráulica.

El actuador acciona el movimiento alternativo de la corredera para completar el proceso de forja y puede adoptar la forma de un mecanismo de corredera de manivela o de un mecanismo de cuña de manivela.

El mecanismo auxiliar mejora la fiabilidad de la servoprensa de CA y amplía sus aplicaciones de proceso, con componentes comunes que incluyen cilindros de equilibrado, frenos, dispositivos de elevación y dispositivos de detección de posición.

El sistema de accionamiento principal de la servoprensa puede dividirse en dos tipos en función del modo de accionamiento del servomotor: accionamiento directo y accionamiento con reductor. El accionamiento directo utiliza un servomotor de baja velocidad y alto par conectado directamente al actuador, lo que se traduce en una estructura sencilla, una alta eficiencia de transmisión y un bajo nivel de ruido.

Sin embargo, su par limitado restringe su uso a servoprensas de pequeño tonelaje.

El sistema de accionamiento principal ampliamente utilizado en las servoprensas comerciales emplea un mecanismo de deceleración y un mecanismo de aumento de fuerza, que pueden adoptar tres estructuras de transmisión diferentes: biela de manivela de deceleración del motor, biela acodada de manivela de deceleración del motor y biela acodada de tornillo de deceleración del motor.

Este enfoque permite que un servomotor de alta velocidad y bajo par accione prensas de gran tonelaje, lo que lo convierte en la tendencia actual en el desarrollo de servoprensas.

Cuadro 1 Comparación de los parámetros del proyecto

ProyectoLínea automática robotizadaLínea automática de manipulador de un solo brazoLínea de alta velocidad de transmisión de doble brazo con travesañoLínea de producción de una sola corredera y varias estaciones
Único automatización de líneas costeUnos 12 millones de yuanesUnos 20 millones de yuanesUnos 30 millones de yuanesUnos 15 millones de yuanes
Velocidad de línea / SPM5~106~1210~1512~25
Aplicabilidad a la producciónVariedad múltiple y lote pequeñoVariedad múltiple, lote medianoMúltiples variedades y grandes cantidadesVariedad, masa
Flexibilidad de la producciónaltacomúnmentecomúnmentebajo
Estabilidad de la producciónbajocomúnmentealta 
Tiempo de cambio de molde/min15155
Requisitos para la prensaModo de funcionamientoUna sola vezUna sola vezSimple, continuocontinuidad
Espaciado de la prensa / M6.5~86~94.5~7
Carrera deslizantePequeñomásgrandegrande
Altura del moldePequeñomásgrandegrande

Ventajas de la servoprensa

Mejora del ritmo

Como se muestra en la Tabla 1, el ritmo de la línea de alta velocidad de transmisión de doble brazo con barra transversal oscila entre 10 y 15 golpes por minuto (SPM). Utilizando una servoprensa, el batido de la línea de alta velocidad puede aumentarse hasta un máximo de 18 SPM.

Curva ajustable

Como se ilustra en la figura 1, la servoprensa tiene la capacidad de establecer diferentes curvas en función de la situación específica.

La servoprensa puede ajustar diferentes curvas

Fig. 1 La servoprensa puede ajustar diferentes curvas

Conservación de la energía

La figura 2 muestra el flujo de potencia durante las fases de aceleración y deceleración.

Dirección del flujo de corriente del servomotor durante el funcionamiento

Fig. 2 Sentido del flujo de corriente del servomotor durante el funcionamiento

Reducir la velocidad de dibujo

Como se muestra en la figura 3, la baja velocidad de embutición reduce el impacto en la matriz, lo que se traduce en una mejora de la vida útil de la matriz y una reducción de su coste.

Diagrama esquemático de la velocidad de dibujo

Fig. 3 Diagrama esquemático de la velocidad de trefilado

Huella reducida

Reducir el tamaño de los equipos puede disminuir la inversión en planta, infraestructuras y otras instalaciones. Como se muestra en la figura 4, utilizando la prensa de cuatro secuencias como ejemplo, una línea de producción de prensas mecánicas tradicional consta de una prensa multibrazo y tres prensas excéntricas, lo que requiere una longitud de cimentación de aproximadamente 25 metros. En comparación, una línea de producción formada por cuatro servoprensas sólo requeriría una longitud de cimentación de aproximadamente 16 metros.

prensa mecánica tradicional frente a servoprensa

Fig. 4 Comparación entre la prensa mecánica tradicional y la servoprensa

Mejorar la eficacia de la producción

En longitud de carrera puede ajustarse al mínimo necesario para la producción, y puede mantenerse la velocidad de conformado adecuada para el contenido de procesamiento.

1) Modo de carrera completa → La precisión del punto muerto inferior puede alcanzar ± 0,02 mm.

Modo carrera completa

2) Modo de media carrera (modo pendular) → la precisión del punto muerto inferior puede alcanzar ± 0,02 mm, mejorando el SPM.

Modo de media carrera

3) Modo inverso → Precisión del punto muerto inferior de hasta ± 001 mm.

Modo inverso

La calidad del producto es alta

El control de realimentación en bucle cerrado garantiza la precisión del punto muerto inferior, reduciendo la formación de rebabas en el producto y evitando la generación de productos defectuosos.

Función servo única de corrección automática de la altura del troquel:

El cambio de posición de la corredera puede medirse y corregirse a ±0,01 mm del valor preestablecido mediante el uso de un rejilla lineal escala en cada carrera, garantizando un alto grado de precisión en el punto muerto inferior.

Posición de la regla de rejilla lineal ↓

Posición de la regla de rejilla lineal

El servopunto muerto inferior dispone de una función de corrección automática que garantiza la precisión del punto muerto inferior en ±0,01 mm incluso después de una producción prolongada, garantizando así un alto rendimiento de los productos.

Función de corrección automática del punto muerto inferior del servo

Bajo nivel de ruido y larga vida útil del troquel

El modo de bajo ruido, que reduce la velocidad de contacto entre la corredera y el chapa metálicareduce significativamente el ruido en comparación con una prensa mecánica tradicional.

Además, el troquel experimenta vibraciones mínimas, lo que prolonga su vida útil.

Bajo nivel de ruido y larga vida útil del troquel

Controlabilidad del movimiento de la corredera

Los usuarios pueden utilizar esta función para crear un modo de movimiento de la corredera personalizado que se adapte a su tecnología de procesamiento, mejorando así la precisión y la estabilidad de los productos.

Esto se traduce en una mayor vida útil y productividad de las matrices, así como en un blanking más silencioso y la posibilidad de procesar una gama más amplia de materiales, entre ellos aleaciones de magnesio.

La servoprensa puede utilizarse para procesos como el troquelado, el estirado, el estampado y el plegado, y puede ofrecer curvas de rendimiento para distintos materiales. La posibilidad de pausar el deslizador manteniendo la presión mejora la calidad de la pieza conformada.

Controlabilidad del movimiento de la corredera

Ahorro de energía y protección del medio ambiente

Se han eliminado los componentes de la prensa mecánica tradicional que consumen energía, como el volante de inercia y el embrague, lo que se traduce en un menor número de piezas motrices y una estructura de transmisión mecánica simplificada.

La necesidad de aceite lubricante se reduce y la carrera es controlable. La reducción del consumo del motor conlleva una disminución significativa de los costes de explotación.

Aplicación práctica

El servopunzón se utiliza principalmente en procesos de producción como embutición, corte, plegado, forja en frío, estampación y prueba de matrices.

Gracias a la utilización de Control PLCCon tecnología digital y métodos de control de realimentación, el servopunzón ofrece un control de precisión avanzado. Esto incluye la capacidad de controlar la posición del deslizador de la prensa.

Aplicación de la servoprensa

El sistema de supervisión y el control de compensación permiten controlar la posición de la corredera con una precisión de ±0,01 mm. El modo de movimiento puede programarse, lo que permite controlar la velocidad y la trayectoria del deslizador.

Esto reduce la velocidad de estampación, el ruido y las vibraciones, mejorando el entorno de trabajo de estampación y alargando la vida útil de la matriz.

Además, la fuerza de salida de la corredera puede controlarse con una precisión de ±1,6% de la fuerza de salida máxima. Esto permite la formación de grandes paneles utilizando alta resistencia. acero y aleación de aluminio placas en la industria del automóvil.

Los materiales difíciles de conformar, como la aleación de magnesio, la aleación de aluminio y la aleación de titanio, pueden hacerse más fáciles de conformar mediante la combinación de diseño de troqueles y control de sistemas periféricos.

Servoestructura basculante

Servoestructura basculante

Servoestructura de accionamiento directo del cigüeñal

Servoestructura de accionamiento directo del cigüeñal

La figura 5 muestra la prensa multipuesto Schuler de doble servoaccionamiento inferior.

Prensa Schuler de doble servomotor inferior

Fig. 5 Prensa Schuler de doble servomotor inferior

La prensa de doble servo accionamiento inferior funciona con dos grupos separados de servomotores, uno a la izquierda y otro a la derecha. Estos motores accionan las cuatro columnas guía de cada lado, permitiendo el movimiento del bloque deslizante.

Los mecanismos de transmisión independientes en los lados izquierdo y derecho permiten que la mesa tenga grandes dimensiones en ambos lados, lo que la hace adecuada para mesas grandes y prensas de gran tonelaje, como se muestra en la figura 6.

Prensa multipuesto de doble servo

Fig. 6 Prensa multipuesto de doble servo

La prensa de doble servo accionamiento inferior utiliza el control preciso de dos grupos de servomotores para lograr el movimiento sincronizado de la corredera tanto en el lado izquierdo como en el derecho.

En caso de carga excéntrica en la corredera, el paralelismo de ésta puede ajustarse mediante control eléctrico, lo que la hace más flexible y adaptable a las necesidades del usuario.

En comparación con las prensas ordinarias, la prensa de accionamiento inferior tiene mejor resistencia a las cargas excéntricas y curvas de precisión. Sin dejar de cumplir los requisitos de precisión, ofrece una mayor resistencia a las cargas excéntricas y una mayor superficie para la aplicación de cargas excéntricas.

Tendencia de desarrollo

A medida que aumenta la competencia en la industria manufacturera, crece la demanda de servoprensas para fabricar con eficacia productos de alta precisión y calidad.

La servoprensa ofrece varias ventajas, como la composición, la alta eficacia, la precisión, la flexibilidad, el bajo nivel de ruido, la eficiencia energética y la sostenibilidad medioambiental, lo que encaja con la tendencia futura del desarrollo de máquinas de forja.

La servoprensa tiene la capacidad de ajustar la carrera y la velocidad de conformado para satisfacer diferentes requisitos de producción, garantizando la precisión del punto muerto inferior y reduciendo la aparición de rebabas en el producto. Además, la pequeña vibración de la matriz mejora su vida útil.

El diseño de la servoprensa representa un cambio con respecto a las prensas mecánicas tradicionales, ya que elimina el volante de inercia, el embrague y el freno, lo que reduce los costes de funcionamiento de la máquina.

Las servoprensas desempeñarán un papel cada vez más importante en industrias manufactureras clave como la electrónica y la automoción, así como en otros campos de la fabricación de precisión.

Cómo elegir una servoprensa

En primer lugar, depende de la precisión requerida de la servoprensa.

La precisión se refiere al grado de exactitud en el que la presión y la posición alcanzan el punto especificado para detenerse. Está relacionada con la resolución del controlador, la resolución del transmisor de presión, la precisión del servomotor y la velocidad de respuesta del equipo.

Con el control maduro e integrado del servomotor y el controlador, la precisión de repetición de la servoprensa es cada vez mayor, y su campo de aplicación es cada vez más amplio.

Si se requiere una gran precisión para la servoprensa, a la hora de elegir hay que centrarse en la configuración.

En segundo lugar, depende de la estructura de la servoprensa.

Generalmente, la estructura de la servoprensa producida por los fabricantes no es única. Las estructuras más comunes son las de cuatro columnas, las de una sola columna, las de tipo arco, las horizontales y las de bastidor.

La estructura de cuatro columnas es económica y práctica, mientras que las estructuras de una columna y de arco están diseñadas principalmente para facilitar el funcionamiento.

La estructura horizontal suele utilizarse para productos más largos, y la estructura de bastidor tiene la ventaja de ocupar un mayor tonelaje.

Por tanto, la selección de la estructura debe basarse en el tamaño y la estructura del producto.

Las funciones de la servoprensa incluyen la forja, el estampado, el montaje, el ensamblaje, el prensado y el conformado, rebordeary tirones superficiales.

Las diferentes funciones tienen diferentes diferencias estructurales, por lo que es necesario elegir la servoprensa adecuada según los requisitos del proceso del producto.

Conclusión

La industria de la estampación va a experimentar cambios significativos con la aparición del servopunzón, un producto que promete mejorar enormemente la competitividad de las empresas de estampación y repercutir positivamente en el desarrollo de diversas industrias de estampación.

Sin embargo, a pesar de sus ventajas potenciales, la tecnología sigue siendo cara e inestable debido a que la mayoría de los fabricantes no dominan del todo la tecnología básica del servopunzón.

Como resultado, es difícil para las empresas de estampación de bajo valor invertir en costosas servoprensas, especialmente durante la actual desaceleración económica y la reducción de beneficios de la industria manufacturera basada en el automóvil.

No obstante, con la mejora prevista de la economía en el futuro, se prevé que la demanda del mercado de servoprensas sea enorme, y se espera que los principales fabricantes desarrollen servoprensas rentables y estables en los próximos 5-10 años para impulsar la competitividad general de las empresas de estampación.

El uso de un servomotor de CA para accionar una prensa puede mejorar significativamente la flexibilidad, inteligencia y características operativas del equipo, que es la dirección de desarrollo de la próxima generación de servomotores de CA. equipos de conformado.

A medida que avanzan las tecnologías relacionadas y se intensifica la competencia con los productos importados, se espera que el precio de mercado de la servotecnología disminuya rápidamente, lo que conducirá a una mayor adopción en el campo de los equipos de conformado.

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Shane
Autor

Shane

Fundador de MachineMFG

Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.

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