伺服電機驅(qū)動是目前成形裝備發(fā)展的一個新方向,，不但可以實現(xiàn)成形裝備柔性化和智能化，還可以提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,、節(jié)能環(huán)保。——孫友松

孫友松主要社會職位有：全國鍛壓學(xué)會副理事長,、設(shè)備委員會副主任,，廣東省機械工程學(xué)會副理事長,，廣東省鍛壓學(xué)會副理事長，廣州市鍛壓學(xué)會理事長,，廣州市機電工程學(xué)會副理事長,，廣州歐美同學(xué)會副會長，廣東省工業(yè)設(shè)計學(xué)會理事長,，《工業(yè)工程》雜志主編,，《塑性工程學(xué)報》、《鍛壓技術(shù)》,、《鍛壓裝備與制造技術(shù)》等雜志編委,。

伺服電機驅(qū)動是目前成形裝備發(fā)展的一個新方向，不但可以實現(xiàn)成形裝備柔性化和智能化,，還可以提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,、節(jié)能環(huán)保。傳統(tǒng)的壓力機,，尤其是各種機械壓力機,，均以交流感應(yīng)電機為動力，靠飛輪儲存能量,、離合器控制起停,。其最大的缺點是滑塊工作特性固定，無法調(diào)節(jié),，工作適應(yīng)性差,，缺乏“柔性”。伺服壓力機是成形裝備的最新發(fā)展,，它以計算機控制的交流伺服電機為動力,，通過螺旋、曲柄連桿,、肘桿或其它機構(gòu)將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為滑塊所需的直線運動,。它不但可以保持機械驅(qū)動的種種優(yōu)點，而且改變了其工作特性不可調(diào)的缺點,，使機械驅(qū)動的成形裝備也具有了柔性化,、智能化的特點，工作性能和工藝適應(yīng)性大大提高,。還簡化了結(jié)構(gòu),，方便安裝、減少維修,、降低能耗,、減輕重量。它是高新技術(shù)與傳統(tǒng)機械技術(shù)的結(jié)合,，對于推動成形裝備的更新?lián)Q代,，具有不可限量的影響,。

伺服電機傳動指電動機的轉(zhuǎn)速或其它參數(shù)可以按照任意的輸入信號而變化。正是在這種背景下,，發(fā)達國家在上世紀(jì)末期,，開始了將伺服傳動技術(shù)應(yīng)用于鍛壓機械的研究和產(chǎn)品開發(fā)，出現(xiàn)了交流伺服電動機驅(qū)動的壓力機,，十多年來得到了迅速發(fā)展,。

伺服壓力機的特點

（1）實現(xiàn)柔性化和智能化，工作性能提高 由于原動機由不能調(diào)節(jié)和控制的普通感應(yīng)電機改為CNC控制可任意調(diào)節(jié)的伺服電動機,，自動化智能化程度提高,，工作效率提高；可以獲得任意的滑塊特性,，設(shè)備的工藝適應(yīng)性擴大,；可以根據(jù)不同的工藝采用相應(yīng)的優(yōu)化曲線，提高工作性能,。例如在伺服壓力機上拉深,，成形極限可以提高25%。

（2）精度高 一方面,，伺服壓力機的運動可以精確控制,，一般均裝有滑塊位移檢測裝置和滑塊行程調(diào)節(jié)裝置，滑塊的任意位置（包括下死點）可以準(zhǔn)確控制,。伺服壓力機滑塊位置精度一般可以達0.01mm,；另一方面，滑塊運動特性可以優(yōu)化,，例如拉深,、彎曲、壓印時,，適當(dāng)?shù)幕瑝K曲線可減少回彈提高制件精度,。

（3）簡化傳動環(huán)節(jié)，減少維修和節(jié)省能量 伺服壓力機省去飛輪,、離合器甚至采用直接傳動，傳動環(huán)節(jié)大大減少,，維修工作量亦相應(yīng)減少,。

伺服壓力機節(jié)能主要體現(xiàn)在以下幾個方面：伺服電動機較普通感應(yīng)電機效率高。伺服電動機采用變頻調(diào)速,，效率高,，損耗小。減速時采用電磁制動,，制動能量可儲存回收,。與機械制動和液壓傳動的節(jié)流調(diào)速相比,，可大大節(jié)省能量。在普通壓力機中,，飛輪空轉(zhuǎn)耗能約占總能耗的6—30%,，。伺服壓力機沒有飛輪,，僅在工作時電機才旋轉(zhuǎn),，這一部分能量得以節(jié)省。在普通壓力機中,，離合器（主要指摩擦離合器）耗能約占總能量的20%,，伺服壓力機取消了離合器，這一部分能量得以節(jié)省,。大多數(shù)中小型機械壓力機,，采用摩擦制動器。制動器每周期均工作,，消耗能量,；伺服壓力機制動器僅在停車時才起作用，制動耗能得以節(jié)省,。

當(dāng)然,，節(jié)能效果尚決定于變流以及儲能和再利用的效率?？傮w而言,，伺服壓力機較普通機械壓力機和液壓機都要節(jié)能。例如,，采用這一技術(shù)的全電動注塑機較傳統(tǒng)液壓式注塑機節(jié)能25-60%,。

（4）環(huán)保 伺服壓力機的環(huán)保特性體現(xiàn)在它具有液壓機的性能，但是又沒有液壓系統(tǒng),，完全消除了油液污染,；又由于傳動系統(tǒng)簡化，傳動噪音大大減少,；滑塊運動特性優(yōu)化,，減少工藝噪聲，如靜音沖裁,，極大地改善生產(chǎn)環(huán)境,。

（5）提高模具壽命和生產(chǎn)率　由于振動減少，模具壽命可以提高3倍,，設(shè)備壽命也相應(yīng)提高,。由于伺服壓力機行程可以方便地調(diào)整，可以根據(jù)成形工藝需要，使壓力機在必要的最小行程工作,，生產(chǎn)效率得以提高,。其工作頻率不但高于液壓機，而且可以高于普通機械壓力機,。

電動螺旋壓力機由于其一系列優(yōu)點,，近年來得到很大的發(fā)展，尤其在大噸位螺旋壓力機中具有巨大的潛力,，目前最大噸位已經(jīng)達到320,000KN,。

有人曾分析電動螺旋壓力機電機的發(fā)熱過程，由于螺旋壓力機電機轉(zhuǎn)差率大,，引起轉(zhuǎn)子發(fā)熱,，認(rèn)為其傳動效率不比普通摩擦壓力機高，小能量打擊時,，效率甚至低于普通摩擦壓力機,。伺服電機驅(qū)動技術(shù)的出現(xiàn)，從根本上解決了這一問題,。日本ENOMOTO公司在其電動螺旋壓力機中,，采用了伺服技術(shù)，開發(fā)了100—1000噸的伺服螺旋壓力機,。該產(chǎn)品獲2002年日本新技術(shù)開發(fā)設(shè)計獎,。其主要優(yōu)點是節(jié)能和控制精確方便，據(jù)稱,，節(jié)能效果達50%,。

結(jié)論與討論

（1）伺服壓力機的發(fā)展前景 伺服壓力機在性能上具有許多優(yōu)越性，這已經(jīng)被證實,。但是這種壓力機究竟有多大的發(fā)展前景,，業(yè)界并沒有一致的看法，世界上真正實現(xiàn)了商品化生產(chǎn)的國家也不多,。普通交流電動機+飛輪的傳動方式具有價廉,、簡單、可靠等一系列優(yōu)點,，有悠久的歷史,，已經(jīng)在鍛壓機械中得到廣泛應(yīng)用，在可預(yù)見的將來,，不可能也沒有必要在所有的壓力機中都采用伺服驅(qū)動,。但是伺服驅(qū)動為壓力機帶來的一系列優(yōu)點，尤其是柔性化和節(jié)能減噪等的確為鍛壓設(shè)備展示了誘人前景,。鍛壓生產(chǎn)在節(jié)能、環(huán)保和高性能方面的要求日益提高,，將使它的競爭力越來越大,。

大功率伺服電機及其控制系統(tǒng)目前價格昂貴,，是這一技術(shù)推廣應(yīng)用的主要障礙。造成這一問題的主要原因是大功率伺服電機及其驅(qū)動控制系統(tǒng)目前基本為國外產(chǎn)品所壟斷,。隨著國內(nèi)技術(shù)的開發(fā),，與進口產(chǎn)品開展競爭，市場價格就會迅速降低,，這一技術(shù)在成形裝備的應(yīng)用領(lǐng)域也會越來越廣,。可以預(yù)見,，伺服壓力機將在一些重要的制造領(lǐng)域,，如電子產(chǎn)品、汽車等精密制造領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用,。它將部分地取代液壓機,、普通機械壓力機、螺旋壓力機,。

（2）伺服驅(qū)動的能耗和電動機容量　　如上所述,，普通壓力機中，電機的負(fù)荷相對比較穩(wěn)定,，即便是工作周期的非工作時段,，飛輪也要消耗能量以恢復(fù)飛輪轉(zhuǎn)速，全周期均消耗能量,，電機額定功率基本上等于周期的平均能耗,。對于伺服驅(qū)動而言，沒有飛輪,，實際消耗的功率是變動的,。就電機的額定功率而言，伺服壓力機將大于普通機械壓力機,。但是,，由于兩種驅(qū)動方式功率消耗情況大不相同，伺服壓力機實際能耗仍低于普通壓力機,。減小電機容量的途徑之一是提高電機過載能力,。

（3）伺服壓力機工作時對電網(wǎng)的沖擊　　伺服曲柄壓力機工作時將會產(chǎn)生很大的短時沖擊電流，尤其是大噸位壓力機,，這將對電網(wǎng)產(chǎn)生極大的危害,，必須予以重視。一個有效的方法是采用電容儲能,。相反,，伺服螺旋壓力機在換向時電流將比普通螺旋壓力機小，減少電機發(fā)熱和電流沖擊。

（4）加快研究開發(fā)步伐　　以伺服電機取代傳統(tǒng)感應(yīng)電機,，可以大大提高成形裝備的自動化,、智能化水平，改善工作性能,，具有劃時代的意義,。目前國內(nèi)這一技術(shù)尚比較落后，但國外發(fā)達國家也剛起步不久,，鑒于其廣闊的應(yīng)用前景,，必須加快這項技術(shù)的研究開發(fā)，方可趕上裝備技術(shù)世界發(fā)展的潮流,。