锻锤技术的发展与创新(下)

徐华东

　　二、全液压电液锤
3 c. \  d/ S9 s8 C( Z　　全液压电液锤是工作缸上下腔工作介质全部采用液压油，工作缸下腔始终接蓄能器通常压，液压控制系统单独对上腔控制。提锤时，控制打击阀使上腔接通油箱，即可实现。打击时，控制打击阀使上腔与下腔联通，此时上下腔油压相等但作用面积大小不一样，因而能实现差动打击。
5 W1 y9 J2 m4 A$ h　　从原理上可以看出，在打击过程中上下腔要同时进出油，双腔流动，因此油速受很大的限制，否则效率会很低，最好的解决方式是降低流速。一但速度下降，要保持打击能量不变的情况(E=1/2mv2)，锤头质量必须加大。而要保持较高的打击频次的话，必须降低行程。简单地说就是“大锤头、短行程”，因此全液压锤仅适用于模锻锤上，尤其适合程控的模锻锤上，而不适合对手动操作灵活性很强的自由锻上。这种理论，我们可以从国际上锻锤发展趋势得到验证。
6 y7 b% C; V7 K/ ^　　三、程控全液压模锻锤
　　1、原理：
6 P: X  Z: x, q6 V, k  h$ ~　　程控全液压模锻锤的基本原理是：采用油泵-蓄能器传动，油缸下腔通常压，液压系统对上腔进行单腔控制。上腔进油阀(亦称打击阀)打开，来自油泵、蓄能器以及通过差动回路引来的下腔的共三部分高压油进入上腔，实现锤头的加速向下和打击行程，上腔一旦卸压，锤头立即快速回程，打击能量以控制打击阀闭合时间的长短来实现。
　　2、基本结构
# z# H; T; f! e' Q1 }　　⑴.机身采取立柱与砧座为一体的“U”形机身。这种结构形式虽然给铸造、起重和机械加工带来一定的困难，但却有如下优点：a.增加了立柱的纵向、横向和倾覆刚度，确保了锤头的精确导向，有利于提高原材料的利用率；b.U形机身使二个立柱亦成为砧座重量的一部分，有利于整机重量的降低和打击效率的提高；c.U形实心铸造机身产生的打击噪音明显小于箱形和弓形立柱的机身。
　　⑵.导轨：国内蒸—空锻锤的梳形导轨有力臂短，无温度补偿的缺点。为了不使锤头因升温膨胀使导轨间隙减小而导致卡死，只好加大导轨的冷态间隙，这就是在蒸—空锻锤上难以进行精密模锻的原因。我公司开发的50KJ程控全液压锤采用“X“形导轨结构。由于锤头受热时呈径向辐射状膨胀，导向面呈对角线布置，就不会因锤头受热膨胀而减小导向间隙。我公司的程控锤加大了导板的宽度，X形导轨又有较长的力臂，这就会明显地减小偏击时作用在导轨面上的比压，有利于延长导板的使用寿命。
　　⑶.液压系统
$ q. G4 T* H) ]" n　　a.液压系统采用油泵—蓄能器组合传动，主油缸下腔始终与蓄能器相通，为常压。液压系统仅控制上腔，它是通过对打击阀闭合时间的控制来实现打击能量的大小，打击阀是三级控制阀，先导阀是一个二位三通换向阀，系统对它的质量要求很高，既要有高频率而且重复精度要求较高，因此我们选用进口原装件；
! s; s; y, [( O6 `$ x0 I* v$ g; X　　b.打击阀采用锥阀结构，与传统的滑阀相比，具有无磨损的优点，密封可靠性大大提高；
( e- G- q1 `0 s8 L- w2 t. t　　c.油箱采用顶置式结构，内部油路封闭在主阀块上，这样的结构使得液压系统实现了集成化，与油箱采用旁置式结构相比，管道系统长度大大缩短，能量损失降低1倍以上，另外通过集成化，油路连接实现了无管化连接，增加了连接的可靠性；
　　d.液压系统中在蓄能器与下腔之间设置了安全阀，一旦锤杆从中间断裂，马上将下腔油与蓄能器切断，从而提高了使用的安全性。
. \  {! B+ F" ?" I  B. s　　⑷.减振系统采用德国(青岛)隔而固技术，从而隔离了锻锤在打击过程中产生的振动。
　　⑸.程控系统是根据锻件需求程序控制打击能量和打击次数，我公司的程控全液压锤采用OMRON中型C200HS可编程序控制器，并配以数字输入输出模块，用以在控制面板上设定打击能量。在保护系统采用四路模拟量输入。电动机采用预埋温度传感器方法，采集温度数据以供PLC分析，油温用插入式传感器采集油温变化，用以全过程PID(循环控制)调节。
0 |$ f& e- r9 W9 h. h　　3、性能特点
9 m+ A8 q' L  c$ W% x: }# I$ a" f　　⑴.能实现打击能量的精确控制。
+ ^7 T" A' m7 N9 Y9 ~' K7 N- I# c　　该程控锤通过精确控制打击阀的闭合时间，既保证了锻件所需的能量，又不产生额外的冲击动能，因此一些关键零部件如锤杆、锤头及上下模具的寿命大大提高。
　　⑵.回程速度很快。
! y4 ]9 \- }9 ~7 K# l7 i& r) u4 a0 e　　由于主油缸下腔始终通蓄能器，上腔一旦卸压，能迅速抬锤，因此模具接触时间短，该性能与能量精确控制相结合，可以使锻模使用寿命提高1倍以上。
　　⑶.锻造精度高：
　　该产品由于导轨采用“X”形结构，因此导轨间隙可以调得很小，打出的锻件精度很高。
" A  T# b8 O; b" u$ P3 _1 M　　⑷.材料利用率很高
　　由于能量可以控制，因而制坯精度很高，打出的锻件飞边较为均匀，又由于锻造精度高，上下模不会出现错模现象，因此材料利用率很高，为少无切削奠定了基础。
/ t% F# l% P* _4 u) h5 g  R: c　　⑸.低噪音
　　由于该产品属打击能量可程控设备，因此编制程序，使锻件打成，但不多给剩余能量，因此噪音很小。传统锻锤的操作者是靠听模具打靠声音来判断锻件是否打成，有时判断不准，习惯于多打几下，实际是多余的。
　　⑹.无撞顶现象
7 _7 l/ a% ^/ B% a0 A　　通过精确计算和设计液压系统中阻尼孔和节流孔尺寸，使得锤头到顶缓冲下来，很平稳，无一点撞顶现象的发生。
　　⑺.低振动
　　由于该产品打击能量可程控，无多余能量产生，加上锤身下部装有德国技术生产的隔而固品牌隔振器，对周围机床、居民区无任何影响。
　　⑻.环保：
. g5 Q# ?6 M1 J　　由于该产品在打击过程中，冲击噪音小，又有减振器，振动小，因而是一种环保型产品。
　　⑼.锻件质量较为稳定
3 P  _! g& e' u6 D7 x　　由于通过程序控制器的控制，各种各样锻件的锻造工序可存入程序中，随时根据需要调出来使用，因此同一种锻件可以得到一致的打击能量和打击次数，避免了人工操作的多样性，因此锻件质量比较稳定。
　　四、手动全液压模锻锤
4 v6 P$ }9 D; G3 _* d$ X　　1、原理：
8 H" O+ p6 F* M* `8 x, u, T　　手动全液压模锻锤的基本原理是：采用油泵--蓄能器传动，通过一个手动式滑阀起先导阀作用来控制四个大通径插装阀来实现提锤、悬锤、慢降、打击等动作。
$ }  r; h) u; V　　2、与程控锤相比的优缺点：
: n6 E! a0 C% {- D6 Y9 |, v　　优点：
　　⑴.操作机构既可手动操作，也可脚踏操作，能量的大小靠操作者控制锤头行程来实现，操作比较灵活。⑵.结构较简单，维修方便。
4 f8 X; s' C5 l& [8 @　　缺点：
　　⑴.能量不能精确控制，难以实现精密锻造；⑵.由于油压比程控锤小，因此行程较长，打击频率较小，生产效率偏低。
3 [; e' k0 S$ U: K+ B文章关键词： 锻锤技术   锻压