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

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

伺服電機驅動是目前成形裝備發(fā)展的一個新方向，不但可以實現成形裝備柔性化和智能化，還可以提高生產率和產品質量、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，無法調節(jié)，工作適應性差，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、肘桿或其它機構將電機的旋轉運動轉化為滑塊所需的直線運動。它不但可以保持機械驅動的種種優(yōu)點，而且改變了其工作特性不可調的缺點，使機械驅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性大大提高。還簡化了結構，方便安裝、減少維修、降低能耗、減輕重量。它是高新技術與傳統(tǒng)機械技術的結合，對于推動成形裝備的更新換代，具有不可限量的影響。

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

伺服壓力機的特點

（1）實現柔性化和智能化，工作性能提高 由于原動機由不能調節(jié)和控制的普通感應電機改為CNC控制可任意調節(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，設備的工藝適應性擴大；可以根據不同的工藝采用相應的優(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節(jié)裝置，滑塊的任意位置（包括下死點）可以準確控制。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，適當的滑塊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，維修工作量亦相應減少。

伺服壓力機節(jié)能主要體現在以下幾個方面：伺服電動機較普通感應電機效率高。伺服電動機采用變頻調速，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)流調速相比，可大大節(jié)省能量。在普通壓力機中，飛輪空轉耗能約占總能耗的6—30%，。伺服壓力機沒有飛輪，僅在工作時電機才旋轉，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，極大地改善生產環(huán)境。

（5）提高模具壽命和生產率　由于振動減少，模具壽命可以提高3倍，設備壽命也相應提高。由于伺服壓力機行程可以方便地調整，可以根據成形工藝需要，使壓力機在必要的最小行程工作，生產效率得以提高。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差率大，引起轉子發(fā)熱，認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。伺服電機驅動技術的出現，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，開發(fā)了100—1000噸的伺服螺旋壓力機。該產品獲2002年日本新技術開發(fā)設計獎。其主要優(yōu)點是節(jié)能和控制精確方便，據稱，節(jié)能效果達50%。

結論與討論

（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，世界上真正實現了商品化生產的國家也不多。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，已經在鍛壓機械中得到廣泛應用，在可預見的將來，不可能也沒有必要在所有的壓力機中都采用伺服驅動。但是伺服驅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備展示了誘人前景。鍛壓生產在節(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，是這一技術推廣應用的主要障礙。造成這一問題的主要原因是大功率伺服電機及其驅動控制系統(tǒng)目前基本為國外產品所壟斷。隨著國內技術的開發(fā)，與進口產品開展競爭，市場價格就會迅速降低，這一技術在成形裝備的應用領域也會越來越廣?？梢灶A見，伺服壓力機將在一些重要的制造領域，如電子產品、汽車等精密制造領域發(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）伺服驅動的能耗和電動機容量　　如上所述，普通壓力機中，電機的負荷相對比較穩(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飛輪轉速，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的沖擊　　伺服曲柄壓力機工作時將會產生很大的短時沖擊電流，尤其是大噸位壓力機，這將對電網產生極大的危害，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。目前國內這一技術尚比較落后，但國外發(fā)達國家也剛起步不久，鑒于其廣闊的應用前景，必須加快這項技術的研究開發(fā)，方可趕上裝備技術世界發(fā)展的潮流。