초보자를 위한 서보 프레스 기본 사항
제조 분야에서 서보 프레스 기술의 판도를 바꿀 잠재력을 생각해 본 적이 있으신가요? 이 기사에서는 이러한 첨단 기계가 어떻게 업계에 혁명을 일으키며 비교할 수 없는 정밀도와 효율성을 제공하는지 살펴봅니다.
효율성을 높이고 에너지 소비를 줄이며 안전성을 강화하는 프레스 기계를 상상해 보세요. 서보 프레스는 기존의 기계 부품을 첨단 서보 모터로 대체하여 스탬핑 산업에 혁명을 일으키고 있습니다. 이 문서에서는 서보 프레스의 작동 방식, 기존 프레스에 비해 서보 프레스가 갖는 장점, 현대 제조업에서의 적용 사례를 살펴봅니다. 이 글을 읽으면 이 혁신적인 기계가 스탬핑 공정에서 생산 품질과 지속 가능성을 어떻게 개선할 수 있는지 알게 될 것입니다.
현대 제조 기술의 발전으로 프레스는 고속, 고정밀, 큰 부하에서 작동해야 할 뿐만 아니라 유연성 또한 향상되어야 합니다. 다양한 재료와 공정 요건에 따라 슬라이더의 모션 곡선을 설계할 수 있어야 합니다.
서보 프레스는 기존 기계식 프레스에서 플라이휠과 클러치와 같은 에너지 소비가 많은 부품을 버린 대신 AC 서보 모터를 프레스의 동력원으로 채택합니다. 모터의 회전 운동은 나사, 크랭크 또는 커넥팅 로드와 같은 액추에이터를 통해 슬라이더의 선형 운동으로 변환됩니다. 이를 통해 서보 프레스는 슬라이더의 제어 가능한 동작을 구현하여 유연하고 지능적인 스탬핑 처리의 요구를 충족할 수 있습니다.
서보 프레스는 복잡한 형상의 스탬핑 부품, 고강도 플레이트 및 알루미늄의 기술 수준과 제조 능력을 향상시킬 수 있습니다. 합금 플레이트. 이는 향후 개발 트렌드를 완전히 반영합니다. 단조 프레스 기계 도구.
기계식 프레스는 금속 및 플라스틱 가공 산업에서 가장 일반적으로 사용되는 스탬핑 장비입니다. DC 모터, AC 모터 또는 가변 주파수 속도 조절 모터로 구동되며 액추에이터는 크랭크와 멀티 커넥팅로드로 구성됩니다. 프레스는 무부하 상태에서 플라이휠을 고속으로 작동하고 부하 단계에서 에너지를 방출하여 스탬핑 공정을 완료하는 방식으로 작동합니다.
전통 기계식 프레스 에는 다음과 같은 단점이 있습니다.
낮은 생산 효율성과 잠재적 안전 위험
그림 1은 일반적인 조립 라인 생산 모드를 보여줍니다.
전통적인 기계식 프레스 조립 라인 운영
운영자는 자재를 적재 및 하역할 책임이 있습니다.
작업 중 직원은 높은 노동 강도를 경험하게 되며, 이는 피로와 잠재적인 안전 위험으로 이어질 수 있습니다. 또한 생산 공정에서 수동 작업은 운송 및 생산 중에 변형을 일으켜 부품의 준수율과 조립 성능에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
또한 조립 라인 운영은 한 공정에서 문제가 발생하면 전체 라인이 중단되어 생산 효율성에 악영향을 미칠 수 있습니다.
높은 에너지 소비
기존 크랭크 프레스는 모터를 지속적으로 회전시켜 플라이휠을 회전시키는 방식으로 작동합니다. 슬라이더의 움직임은 플라이휠의 관성을 이용하는 클러치를 통해 제어됩니다.
하지만 이 공정은 고출력 모터의 에너지 이용률이 65%에 불과해 에너지 효율이 낮습니다. 이동 과정에서 상당한 양의 에너지가 낭비되어 생산 비용이 증가합니다.
큰 소음, 큰 진동 및 다이 수명 단축
크랭크 커넥팅 로드 공작 기계에서 발생하는 소음에는 다양한 유형이 있습니다:
첫째, 플레이트 가공 및 성형 중 기계식 프레스에서 발생하는 소음은 90dB를 초과하여 최대 93dB에 달할 수 있습니다.
둘째, 모터의 공회전으로 인한 소음이 있습니다.
셋째, 프레스의 클러치와 브레이크가 작동할 때 충격 동작의 변화로 인해 소음이 발생합니다.
따라서 작업자는 청력 손실을 방지하기 위해 소음 방지 귀마개를 착용하는 것이 필수적입니다.
동시에 슬라이딩 블록의 움직임으로 인해 상당한 진동이 발생하여 금형의 작업 부품에 악영향을 미칠 수 있습니다.
금형이 진동이 잦은 환경에서 장시간 작동하면 수명에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.
제품 품질 및 성능은 보장할 수 없습니다.
상온에서 콜드 스탬핑 공정을 수행하면 균열, 주름, 목, 슬립 라인 등 다양한 품질 결함이 발생할 수 있습니다.
성형 공정, 시트 특성, 금형 파라미터, 공정 파라미터, 장비 정확도, 작업 조건 등 여러 요인이 공정 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.
동일한 성형 공정 조건에서 드로잉 속도의 적절성 또한 간과해서는 안 되는 중요한 요소입니다.
기존 프레스는 드로잉 속도를 효과적으로 제어할 수 없어 생산이 불안정하고 품질에 일관성 없는 문제가 발생할 수 있습니다.
서보 프레스는 특히 크랭크 프레스보다 훨씬 높은 생산 효율성 측면에서 크랭크 프레스의 장점을 유지합니다. 유압 프레스. 이는 유압 프레스의 가공 품질과 기계식 프레스의 생산 효율성의 조합을 반영합니다.
또한 서보 모터 구동 크랭크 프레스는 다양한 공작물에 따라 슬라이더의 스트로크를 조정할 수 있습니다. 사이클 중에 전체 360° 회전을 완료할 필요 없이 특정 각도로만 스윙하면 됩니다. 스탬핑 생산. 이렇게 하면 사이클 시간이 더욱 단축되고 유효하지 않은 스트로크가 최소화되며 생산 효율성이 크게 향상됩니다.
서보 프레스의 높은 정밀도와 안정성 덕분에 부품의 품질이 크게 보장되고 금형 유지 보수에 필요한 시간이 줄어듭니다. 또한 서보 프레스의 등장으로 직원의 운영 위험도 줄어듭니다.
기존 크랭크 프레스는 모터를 사용해 플라이휠을 회전시키고, 플라이휠의 관성에 따라 클러치를 통해 슬라이더의 움직임을 제어합니다.
반면, 그림 2의 프레스는 작동에 필요한 토크를 제공하는 서보 모터로 구동됩니다. 스크류 로드 및 멀티 커넥팅 로드와 같은 메커니즘을 사용하여 소형 모터는 클러치 없이도 큰 힘을 생성할 수 있습니다. 모터 구동 장치는 모터의 시작과 정지도 제어합니다.
그림 2 서보 프레스
크랭크 프레스의 모터는 플라이휠이 없기 때문에 스탬핑 중에만 회전하므로 모터와 플라이휠 모두에서 유휴 에너지 소비를 절감할 수 있습니다.
또한 클러치가 없기 때문에 클러치와 관련된 에너지 소비가 줄어듭니다.
동일한 톤수의 기존 프레스 및 서보 프레스서보 프레스는 35% 이상의 에너지를 절약할 수 있습니다.
수입 서보 모터와 CNC 제어 시스템를 사용하면 고유한 작업 특성 곡선을 생성하여 블랭킹 중 펀치 속도를 조절할 수 있습니다. 이를 통해 블랭킹 중에 발생하는 진동과 소음을 줄이고 다이의 수명을 개선할 수 있습니다.
일본 코마츠사의 연구에 따르면 서보 모터 구동식 NC 프레스에서 발생하는 블랭킹 소음은 기존 크랭크 프레스에 비해 20dB 이상 낮다고 합니다.
또한 모터와 플라이휠이 공회전하지 않기 때문에 작동 중 소음이 발생하지 않습니다. 블랭킹 프로세스.
프레스의 작업 속도는 두 가지 모두에 의해 결정됩니다. 판금 를 거시적 수준에서, 판금의 변형률을 미시적 수준에서 측정합니다.
기반 플라스틱 성형 이론에 따르면 변형률이 증가하면 재료가 경화됩니다. 그러나 변형 속도를 더 높이면 소성 변형 과정에서 발생하는 열로 인해 경화 효과가 감소합니다(그림 3 참조).
그림 3 시트 가소성과 변형률의 관계
변형률에 따른 시트 가소성 변화의 일반적인 경향을 보면, 변형률이 상대적으로 낮은 경우(ab 구간)에는 변형률의 증가가 온도 증가보다 가소성의 감소가 더 큰 것을 관찰할 수 있습니다. 즉, 변형률이 증가함에 따라 시트의 가소성이 감소합니다.
그러나 변형률이 높으면(cd 구간) 온도 효과가 커져 변형률로 인한 가소성 감소만큼 가소성이 증가하게 됩니다. 결과적으로 시트 가소성의 감소는 크지 않습니다.
변형률이 특정 임계값(de section)에 도달하면 시트의 가소성이 급격히 감소하여 시트가 균열 가장자리에 접근하게 됩니다.
위의 분석을 통해 프레스의 작업 속도가 증가하면 시트 변형 영역의 변형 및 인장 저항이 증가하여 가소성이 감소한다는 결론을 내릴 수 있습니다. 이는 차례로 드로잉 부품의 힘 전달 영역의 응력을 증가시켜 균열의 위험을 증가시킵니다.
따라서 다른 판재의 최대 허용 드로잉 속도를 고려할 때 드로잉 프로세스 중에 프레스 속도를 확인하여 판재의 최대 허용 드로잉 속도 내에 있는지 확인하는 것이 필수적입니다.
많은 기업이 높은 생산 효율성을 유지하면서 부품의 성형성과 안정성을 보장하는 방법에 대해 고민하고 있습니다.
자동차 B필러 보강판은 차체의 하중을 견디는 중요한 구조 부품입니다.
B 필러 부품은 큰 성형 깊이, 복잡한 단면 변경, 고강도 사용 등 여러 가지 구조적 특성을 가지고 있습니다. 항복 강도 원자재, 부품 간의 상당한 높이 차이 등이 있습니다.
그러나 금형 제조 및 생산 과정에서 이러한 부품은 균열, 주름, 편심 하중과 같은 문제가 발생하기 쉽습니다. 안타깝게도 이러한 문제는 공정 및 금형 설계 과정에서 완전히 피할 수 없습니다.
그 결과, 생산이 시작된 후 프레스 사용에 대한 요구 사항이 크게 증가했습니다.
자동차 B 필러 보강판은 블랭크에서 완제품까지 5가지 가공 과정을 거칩니다(그림 4 참조).
그림 4 서보 프레스에서 자동차 B 필러 보강판의 생산 순서
서보 프레스의 등장으로 높은 효율, 정밀도, 안정성 및 품질을 갖춘 B 필러 보강판 생산 문제가 해결되었습니다. 또한 서보 프레스의 지능형 모니터링 시스템은 생산 공정 중 실시간으로 응력 변화를 수집할 수 있습니다.
불합격 제품이나 비정상적인 금형 결함이 발생하면 모니터링 시스템에서 경보가 울리므로(그림 5) 현장 직원이 문제를 즉시 해결하고 불량 제품의 대량 생산이나 안전 사고를 방지할 수 있습니다.
그림 5 B-필러 보강판 생산 중 서보 프레스의 응력 변화를 지능적으로 모니터링하는 모습
AC 서보 모터 구동 프레스는 장비의 유연성과 지능을 크게 향상시키는 동시에 서보 프레스의 독점적인 특성을 개선할 수 있습니다. 따라서 차세대 성형 장비.
다양한 응용 분야에 대한 방대한 잠재력을 고려할 때 프레스 장비 전문 제조 기업은 이 신기술에 대한 연구를 가속화하고 완전히 독립적인 지적 재산권을 가진 대형 서보 프레스를 개발해야 합니다.
MachineMFG의 창립자인 저는 10년 넘게 금속 가공 산업에 종사해 왔습니다. 폭넓은 경험을 통해 판금 제조, 기계 가공, 기계 공학 및 금속용 공작 기계 분야의 전문가가 될 수 있었습니다. 저는 이러한 주제에 대해 끊임없이 생각하고, 읽고, 글을 쓰면서 제 분야에서 선두를 유지하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 저의 지식과 전문성을 귀사의 비즈니스에 자산으로 활용하세요.
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