金属物质

精密的运动轮廓提高了金属加工机器的精度和吞吐量。

无论是制造汽车零件，披萨盘，还是结构面板和压制这些零件的机器部件，金属加工在我们的生活中扮演着重要的角色。几十年来，机械和液压系统构成了工业金属加工机械的最先进水平。今天，运动控制为制造商提供了越来越多的灵活性、可靠性和易用性，使他们能够在要求苛刻的全球市场中保持竞争力(见图1)。

金属加工包括广泛的技术，从深拔拔金属冲压器中创建汤锅和变压器壳体的产品，以形成用于形成推土机底盘的激光切割。应用程序可能不会呈现每分钟300分零件的包装线的严格要求，但它们构成了自己的挑战。零件经常与其他部件紧密合身，施加严格的准确性和质量规格。运动控制提供了所需的性能水平，无论是在激光切割系统中操作冲头或定位表。“随着那些严格的公差，你必须具备这种准确性，”Jim Wiley，Jim Wiley，产品经理Parker Hannifin.（Rohnert Park，加利福尼亚州）。“从控制器角度来看，具有快速轨迹更新日期可能是至关重要的。它不是您通常希望使用Canopen或DeviceNet的平台更新的驱动器更新的东西。“

计算机数控或激光切割机可以利用伺服电机在三维空间中精确地移动零件。当机器在移动一个很薄的车身金属时，这并不困难。然而，当它是一块半英寸厚的钢板用来构成一台挖土机的底盘时，它的质量会产生很高的惯性负载。为了减少沉降时间并消除部件摇晃不稳的可能性，机器制造商利用更复杂的轨迹，如s曲线和梯形运动轮廓，以减少震动和加速沉降时间。控制平台经常将两者集成在一起可编程序逻辑控制器和专用的运动控制器。另一种越来越流行的方法是使用可编程自动控制器这可以提供具有更复杂的选项和易于可编程的环境的传统运动控制功能。

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传统的机械压力机利用恒速电机和飞轮在金属板上形成或冲压图案。金属成型生产线通常由多个模块组成，这些模块以主从式配置连接在一起。例如，在下料生产线上，一卷被称为线圈的金属板首先在开卷机上展开，然后进入矫直机，在矫直机中，多个辊操纵金属以去除损坏的材料并释放内应力，从而使金属板平整。由于金属冲压是一个启动-停止操作，该过程需要一个循环坑来缓冲材料，然后再通过位置控制的辊式送料机将其送入冲压机。

在压力机内部，曲轴转动以循环地将动力传递给冲孔、压力机或以其他方式形成材料的模具。压力机运行后，堆垛和输送设备将零件从压力机上取下。对于带有多个压力机的生产线，伺服驱动的转移设备提供三维精确运动，以便在渐进操作中将零件从一个模具定位到下一个模具（见图2）。

使用金属压力机的制造商经常发现自己陷入冲突的需求之间。一方面，最大化吞吐量以较低的总成本产生更多份。另一方面，金属形成物理对速度的限制施加限制。跑得太快，最好的质量遭受;最糟糕的是，新闻本身可能遭受灾难性的失败。

在C框架压力机中考虑冲压或冲压操作，这只看起来就像它的声音一样，金属冲压在“C”的间隙中发生在该过程中，模具将力施加到工件，引入C框架中的张力和压缩，直到工作片骨折和孔的金属被冲压。在裂缝的瞬间，所示金属呈现由模具施加的力的相等和相反的力突然消失。这种突然去除压缩导致扣环，这在称为负吨位的现象中强调机器的部件。压缩中框架的元素突然变成张力，并且张力开关的压缩变压。在每个循环的几秒钟内，机器框架被应力包围。

理想情况下，在开发压力机时，机器建设者考虑到负吨位，以足够的结构强度和阻尼方案设计，以最大限度地减少负吨位的影响。然而，当超出其速度范围时，即使是最佳设计的机器也可以维持损坏。“如果你不小心，你可以达到一点，你将疲劳的媒体结构成员，并通过简单地试图比设计更快地运行压力机，”吉姆·荒漠化，行业业务说开发商at.西门子工业公司。，（诺克斯，格鲁吉亚）。

伺服压力机提供了一种获得高速运行而不引入多余的负吨位的方法。与传统的电机飞轮组合不同，伺服压力机具有复杂的速度轮廓，允许机器制造商通过优化加速度、减速和成形速度来最大限度地提高产量。当你完成了一个零件，你在压力机的边界条件下，以电机可能的最大速率加速，直到你到达上死点。然后你开始减速冲压到理想的速度，你将击中材料，开始形成过程，”曼图斯说。“通过利用完成金属成型和材料在压力机上的下一次冲击之间的这段时间，每分钟的冲程最多可以增加30%。”如果没有这些特殊的运动轮廓，压制过程将需要巨大的能量峰值。该系统利用再生制动进一步提高了效率。设计还可以调整能量，以优化馈电和再生制动电容器组的大小。

在过去几年中，伺服电机尺寸的增加使得该技术不仅适用于压力机，而且适用于从水槽到发动机缸体盖的各种深冲金属成形工艺，以及允许最终用户测试新模具是否存在机械干扰的试验压力机。在过去，这种应用需要液压机的肌肉和灵活性。现在不是了。”现在，有了伺服压力机，你可以随心所欲地控制冲头的运动，因为这是一个真正的伺服，现在为偏心轮提供动力，”曼图思说传统上，液压机用于拉深压力机和试验应用，而现在可以通过伺服压力机来实现，从而消除了与液压机相关的维护问题。”

事实上，正常运行时间是伺服新闻吸引力的一个重要部分。许多制造商所遵循的准时制供应链模型是以高可用性为前提的。在伺服压力机，智能元件监测自己的健康。高速网络，由以太网总线提供，向管理和维护部门提供性能和过程控制数据。称重传感器监测扣合后产生的负吨位，检查压力机是否超过工作参数。反馈还提供了工具变钝或任何其他需要解决的维护问题的早期警告。

与此同时，由于不断上涨的汽油价格导致燃油效率下降，制造商开始转向强度更高的钢材，这种钢材可以生产更薄、更轻的部件。然而，换用不同类型的线圈并不仅仅是在人机界面中选择一种新配方的问题。根据参数的不同，这种变化可能需要从新的工具到更强大的驱动器和电机的任何东西。

在一系列好处的推动下，包括更高的吞吐量、更强大的性能和简化的维护，运动控制正日益为自己在金属加工行业开辟一个利基市场。