[发明专利]一种柔性数控转塔冲床的主传动机构及工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控转塔冲床及工作方法，特别是一种柔性数控转塔冲床的主传动机构及工作方法。

背景技术

数控转塔冲床是金属板材加工领域的重要装备，转塔冲床按照其主传动机构的动力源类型可以分为机械式、液压式和全电伺服式三种类型。由于全电伺服式冲床具有速度快、精度高、节能、环保、滑块运动曲线可控等突出优点，近几年逐步取代传统的机械式和液压式结构，成为行业的主流产品。

现有全电伺服式数控转塔冲床技术中按照机构的类型可以分为曲柄滑块式、肘杆式等多种机构形式。但是这些机构形式分为两大类：

一、采用单电机驱动的平面连杆机构形式

目前已有的单电机驱动的平面连杆机构形式，主要存在如下不足：

1、柔性差：机构的运动学特性与力学特性不可调，即机构的增力特性、增速特性都是固定的，不能根据冲裁的板厚及冲裁力的大小进行动态调整，导致小负荷时冲裁速度不快，慢速冲裁时冲裁力不大。

2、曲轴的支撑轴承负荷过大，整个冲裁载荷全部作用在曲轴的支撑轴承上，容易引起该轴承的损坏。

3、不能实现大行程、恒力加工模式，无法完成拉深等成型加工。

二、采用双电机驱动的二自由度平面连杆机构

目前已有的二自由度混合驱动机械式伺服压力机，基本为高度非线性机构，其增力与增速特性受到多方面因素影响，控制参数提取困难，可控性较差。另外，随着冲头冲压曲线的变化，电机功率的利用率也会发生变化，不能保证电机在各个工况下都处于满负荷工作，造成功率浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种柔性数控转塔冲床的主传动机构，该柔性数控转塔冲床的主传动机构能根据板材的厚度及冲裁力的大小进行动态调整，如大冲裁力采用低速重载模式，小冲裁力采用高速模式。另外，机构的增力特性与增速特性可控性好，电机的功率利用率高。在相同电机功率的情况下，能够实现更高的冲裁速度和冲裁力。并且能够适用于高速，重载的应用场合。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种柔性数控转塔冲床的主传动机构，包括冲裁装置和増力增速调整装置。

冲裁装置包括能竖向滑移的滑块。

増力增速调整装置包括曲柄连杆机构、摆动架和螺纹副；摆动架设置在曲柄连杆机构和螺纹副之间，且摆动架分别与机架、曲柄连杆机构和螺纹副相铰接。

曲柄连杆机构包括曲柄和连杆，连杆的一端与曲柄的转动轴相铰接，连杆的另一端与摆动架相铰接；曲柄与连杆之间的角度能够调整。

螺纹副包括螺母、螺杆、支撑杆和螺纹副驱动部件；螺母的高度位置固定，螺杆与螺母相配合，螺杆的一端与支撑杆相铰接，支撑杆的另一端与摆动架相铰接；螺杆能在螺纹副驱动部件的驱动下实现高度升降及锁定。

所述螺纹副驱动部件包括电机和由电机带动的同步带，同步带的一端套装在螺母的外周。

所述螺纹副驱动部件为齿轮传动。

所述螺纹副驱动部件为气缸或电动缸与曲柄的组合。

本发明还提供一种柔性数控转塔冲床的主传动机构的工作方法，该柔性数控转塔冲床的主传动机构的工作方法，能根据板材的厚度及冲裁力的大小进行动态调整，如大冲裁力采用低速重载模式，小冲裁力采用高速模式。另外，机构的增力特性与增速特性可控性好，电机的功率利用率高。在相同电机功率的情况下，能够实现更高的冲裁速度和冲裁力。并且能够适用于高速，重载的应用场合。

一种柔性数控转塔冲床的主传动机构的工作方法，滑块能在増力增速调整装置的作用下，实现如下三个加工模式：

1)柔性加工模式：曲柄连杆机构和螺纹副同时动作，形成柔性滑块运动曲线；该柔性滑块运动曲线能根据加工需求进行改变。

2)快速或重载加工模式：将螺纹副中螺杆高度调整到设定位置并锁定，曲柄连杆机构动作，能完成固定板厚的快速或重载冲压加工。

3)大行程恒力加工模式：将曲柄连杆机构在设定位置进行锁定，螺纹副动作，能实现大行程恒力加工模式。

在快速或重载加工模式下，通过螺杆的上下运动，均能实现对不同板厚，不同増力特性和不同增速特性的调整。

当冲头接触板材时，通过对曲柄与连杆间角度的控制，即能实现不同増力特性和不同增速特性的调整；另外，当冲头接触板材时，通过对螺杆高度的调整，则能实现曲柄与连杆间角度的调整；对螺杆高度的控制，还能适应板厚的变化。