双伺服油电混合数控折弯机的技术发展及应用
随着折弯机设备的广泛应用和市场竞争进一步加剧，对于使用折弯机的厂家来说，电耗已经成为其生产成本的重要部分，因此降低折弯机的能耗成为工厂降低成本、提高产品竞争力的有效途径。常州钣金加工致力于节能型和智能化钣金制作折弯机床的研发与推广，油电混合数控折弯机是其中研发时间较早、市场批量应用较多的产品，已经成为我公司的优势产品，如图1 所示。
图1 UBB 系列折弯机
伺服油电混合系统是采用两台伺服电机及伺服泵控制左右油缸，伺服电机根据程序设定控制油泵的输出流量，进而来控制滑块的运动速度以及位置定位，整个过程没有节流现象。所以油泵输出的能量全部供给了左-右油缸。这种控制方式不存在任何能量的损耗，节能效果非常突出。
由于油电混合几乎不存在能耗损失，所以整个过程不会导致油温的明显上升，进而这种机型的用油量也明显少于电液同步数控折弯机，一般伺服油电混合的用油量是普通电液同步数控折弯机用油量的30%左右，对于大吨位特别是重型数控折弯机而言优势更为突出，也就是说其仅需要三分之一的用油量。油电混合与电液同步折弯机油耗分析表见表1。
表1 油电混合与电液同步折弯机油耗分析表
电液同步数控（阀控）系统原理及现存问题
电液同步数控折弯机使用普通三相异步电机控制定量液压泵，通过溢流阀节流的方式，改变流经比例压力阀的流量，实现双缸同步最终达到折弯加工的精度要求，称为“阀控”。此种技术存在能量损耗以及发热过高的缺陷，液压系统的能量损耗会使系统的总效率下降、油温升高、油液变质，进而导致折弯机发生故障。
为了保持油液热平衡，通常采取加大液压油量的方法，与此同时带来的问题便是废弃油液处理的成本增加，以及可能对环境造成的污染影响。
电液同步数控折弯机的噪声较大，会对操作人员产生一定的影响。
油电混合数控（泵控）系统原理
油电混合数控（泵控）折弯机包括与数控系统连接的动力单元、控制阀组，动力单元包括伺服电机及与伺服电机连接的单向定量泵、独立式的油箱；控制阀组包括溢流阀、卸荷阀、单向阀、换向阀、背压阀、提动阀、安全阀及充液阀。通过数控系统控制动力单元伺服电机的转速，进而控制与之相连接的油泵的排量，从而实现对执行元件（双杆油缸）的位移速度控制。通过数控系统对伺服电机的扭力设定，实现左右执行元件（双杆油缸）输出力的控制，如图2 所示。
图2 数控系统控制动力单元伺服电机
通过位移传感器（光栅尺或磁栅尺）将左右执行元件（双杆油缸）的位移读数，反馈到数控系统，数控系统进行比较后，对左右动力单元进行控制，从而实现左右执行元件（双杆油缸）的同步、定位的闭环控制。位移传感器构成内部反馈环节，用以提高系统的控制精度。
油电混合驱动（泵控）电液系统的优势
由于油电混合数控折弯机在待机时，电机不转，因而机器在不工作时处于零噪声状态；由于油电混合数控机器用油量只有电液同步机器的三分之一，而且油温可控，因此一般三年内不需要更换液压油；由于伺服电机的频响远高于比例阀，因而，油电混合数控折弯机一个折弯循环的时间比电液同步数控折弯机快30%。以110t 折弯机为例，一般电液同步数控折弯机每分钟完成12 次折弯，而油电混合数控折弯机可高达16 次。
通过两种控制方式的比较，我们可以明显看到，油电混合数控（泵控）系统具有高效节能，精度高、噪声低、环保等特点，具体优点包含以下10 点。
⑴泵控技术取代常规阀控技术，消除节流损失，没有溢流损失，节能显著；
⑵伺服电机在短时间内可显著过载，实际安装功率仅为理论安装功率的50%；
⑶油箱容积减小75%，大大减少液压油的使用量；
⑷热平衡温度低，无需冷却装置，液压部件寿命延长；
⑸空闲、快下、保压、返程状态下噪声明显下降，改善工作环境；
⑹伺服电机比普通电机响应速度更快，紧急情况下压力、流量切换更快；
⑺油液颗粒敏感度降低，从NS7 级降为NS9 级；
⑻温度敏感度下降，工作温度从-10～60℃，拓宽到-10 ～80℃；
⑼特定条件下快下和返程最大速度可达300mm/s；
⑽工进速度可以大幅提高，可达20 ～25mm/s。
油电混合数控折弯机的同步性更好、真正节能高效、结构简易、速度更快，但是价格较高，如何做到合理的成本和稳定的性能，即较高的性价比是企业形成批量化生产，并得到市场接受的前提。双伺服油电混合数控（泵控）系统中应用单向定量泵，双杆油缸（即增速缸），这两个关键要素是瑞铁机床双伺服油电混合系统的最大特点。单向定量泵比双向定量泵具备更好的经济效益，双杆油缸则把稳定高效的特点展现出来。图3 是瑞铁机床生产的大吨位油电混合数控折弯机在河南安阳的应用案例。
图3 河南安阳2-UBB-700/8000
结束语
油电混合型数控折弯机属于节能环保型产品，既响应国家倡导建设节能环保型的绿色社会环境的口号，又满足企业日益增长的高精、高效的使用需要，未来有部分替代传统数控折弯机的趋势，市场前景广阔。
