Prensa plegadora eléctrica: motor y tornillo

El principio de funcionamiento de la Prensa plegadora eléctrica Se basa en un accionamiento eléctrico. Mediante servomotores y sistemas de transmisión mecánica de precisión, la energía eléctrica se convierte en energía mecánica. Utiliza un sistema de control numérico para controlar con precisión el ángulo, la profundidad y la velocidad de plegado. En comparación con las plegadoras hidráulicas, la prensa plegadora eléctrica es más ecológica, tiene menor consumo de energía, mayor precisión, menor ruido y costos de mantenimiento relativamente bajos. Es adecuada para el plegado preciso de placas delgadas y se utiliza ampliamente en el procesamiento de chapa metálica y la fabricación de productos electrónicos, entre otros. El sistema de control, según el programa preestablecido o las instrucciones del operador, acciona el motor para mover la corredera hacia arriba y hacia abajo, logrando así un plegado preciso de la chapa metálica. La ventaja del accionamiento motorizado reside en la precisión y repetibilidad del control, lo que garantiza resultados de plegado de alta calidad.

Los componentes principales de la prensa plegadora eléctrica:

Servomotor: Proporciona la fuente de alimentación y controla la posición y el ángulo durante el doblado mediante un control preciso de la potencia de salida. La alta velocidad de respuesta y la precisión del servomotor son clave para garantizar la calidad del doblado.
Rieles guía y deslizadores: Asegúrese de que el movimiento del cabezal de doblado o del banco de trabajo sea suave y preciso, y asegúrese de que la dirección y la posición sean estables durante el doblado.
Sistema de transmisión mecánica (tornillo, engranaje, correa síncrona, etc.): Convierte el movimiento rotatorio del motor en movimiento lineal, permitiendo que el cabezal de doblado se mueva verticalmente. El sistema de transmisión de alta precisión garantiza la precisión del ángulo de doblado.
Cabezal de flexión: la parte que realmente realiza la operación de doblado, mediante sujeción mecánica y doblado de chapas metálicas.
Sistema de control (sistema CNC): Interfaz de operación y núcleo de control inteligente, controle el servomotor de acuerdo con el programa preestablecido o el comando manual para lograr una flexión precisa.
Panel de visualización/interfaz de operación: Conveniente para que los operadores establezcan parámetros, monitoreen el estado de doblado, ajusten el programa, etc.
Sensor: Monitoreo en tiempo real del ángulo de doblado, posición, presión y otros parámetros, y retroalimentación al sistema de control para ajuste dinámico y garantía de precisión de doblado.
Sistema de suministro de potencia: Fuente de alimentación para garantizar el funcionamiento estable de varios componentes electrónicos.

Ventajas de la prensa plegadora eléctrica:

Protección del medio ambiente y ahorro de energía: La prensa plegadora eléctrica no requiere aceite hidráulico, reduce la contaminación del aceite y es más ecológica.
El bajo consumo de energía y la alta eficiencia del motor pueden reducir efectivamente los costos operativos.
Alta precisión y buena repetibilidad: Gracias al uso de servomotores y sistemas CNC, se puede lograr una mayor precisión en el ángulo, la posición y la profundidad de plegado. La precisión del plegado repetido es estable y adecuada para el procesamiento por lotes.
Operación fácil: El sistema de control es fácil de usar, la interfaz de operación es amigable y la operación es conveniente.
Equipado con programas automatizados, puede lograr una depuración rápida y una operación automática de múltiples procesos.
Coste de mantenimiento reducido: La estructura mecánica es simple, no hay partes vulnerables como circuitos de aceite y válvulas solenoides en el sistema hidráulico, y el mantenimiento es más conveniente. Reduce los problemas causados por fugas de aceite y extiende la vida útil del equipo. Bajo nivel de ruido: Menos ruido durante el funcionamiento, mejora el entorno de trabajo.
Velocidad de respuesta rápida: El servomotor tiene una capacidad de respuesta rápida, una velocidad de doblado rápida y una eficiencia de producción mejorada.
Mayor seguridad: El sistema de control electrónico tiene múltiples medidas de protección de seguridad para mejorar la seguridad en el trabajo.

Importancia de la selección del servomotor:

Movimiento de flexión de conducción: El servomotor proporciona potencia precisa a la dobladora, controla el movimiento de las matrices superior e inferior o izquierda y derecha, y realiza el plegado de la chapa metálica. Este método de accionamiento es más sensible y preciso que el sistema hidráulico tradicional.
Control de posición de alta precisión: El servomotor puede lograr un control fino de ángulo y posición, garantizar la precisión del ángulo de doblado y satisfacer las necesidades de procesos de doblado complejos o de alta demanda.
Consiga una respuesta y un ajuste rápidos: Debido a que el sistema servo tiene una capacidad de respuesta de alta velocidad, la posición y la presión del molde se pueden ajustar rápidamente durante el proceso de doblado, mejorando la eficiencia de producción y la calidad del doblado.
Recuperación de energía y ahorro energético: En algunos diseños, el sistema servo puede recuperar energía durante el movimiento, reducir el consumo de energía y mejorar la eficiencia energética general.
Simplifique la estructura mecánica y el mantenimiento: El uso de servomotores en lugar de sistemas hidráulicos reduce la complejidad del aceite hidráulico y de los circuitos de aceite, y reduce los costos de mantenimiento y los riesgos de fallas del equipo.

Optimizar la estrategia de optimización de la prensa plegadora eléctrica:

1. Elija componentes de accionamiento de alto rendimiento
   Servomotor: elija un servomotor con velocidad de respuesta rápida y par estable para garantizar la precisión y la respuesta dinámica del movimiento.
   Mecanismo de transmisión: utilice componentes de transmisión de alta rigidez y baja holgura, como cables de acero, tornillos de bolas, correas síncronas o transmisiones de engranajes, para reducir el error de transmisión.
2. Utilice una estructura de transmisión precisa
   Tornillo de bola: tiene alta eficiencia y alta precisión, lo que ayuda a lograr un movimiento suave y preciso.
   Correa o cadena síncrona: cuando se utiliza para transmisión a larga distancia, mejora la eficiencia y la durabilidad de la transmisión.
   Guía lineal: garantiza la linealidad de la trayectoria del movimiento y reduce la desviación.
3. Diseñar un dispositivo de reducción razonable
   Utilice un reductor eficiente para garantizar una transmisión de par estable y reducir la pérdida de energía.
   Elija una relación de transmisión adecuada para tener en cuenta los requisitos de velocidad y torque.
4. Reforzar las medidas de rigidez y absorción de impactos.
   Fortalecer la rigidez en el diseño estructural para reducir la vibración y la deformación.
   Agregue estructura de amortiguación en partes clave para reducir la vibración durante el movimiento.
5. Control de circuito cerrado integrado
   Utilice codificadores y sensores para lograr el control de retroalimentación, ajustar los parámetros de movimiento en tiempo real y garantizar la precisión de los ángulos de curvatura.
   Adopte algoritmos de control avanzados (como PID, control predictivo de modelos, etc.) para optimizar la trayectoria del movimiento.
6. Optimizar la lubricación y el mantenimiento
   Lubrique periódicamente los componentes de la transmisión para reducir la fricción y el desgaste.
   Diseñe una estructura que sea fácil de mantener y fácil de detectar y reemplazar componentes clave.
7. Simulación y pruebas digitales
   Realizar simulación de movimiento a través del software CAD/CAM para evaluar con antelación el rendimiento del sistema de transmisión.
   Realizar un análisis dinámico antes del diseño real para optimizar los parámetros de transmisión.

¿Cómo seleccionar la varilla de tornillo de la prensa plegadora eléctrica?

La selección del tornillo de la Prensa plegadora eléctrica Es necesario considerar exhaustivamente las características de carga, los requisitos de precisión, los parámetros de movimiento y el diseño estructural del equipo. A continuación, se detalla el proceso de selección y sus puntos clave:

1. Aclarar los parámetros básicos de la selección de tornillos.

• Análisis de carga
  Carga axial: Determinada por la fuerza de flexión, es necesario calcular la fuerza axial (Fₐ) de la fuerza de flexión máxima transmitida al tornillo a través de la estructura mecánica.
  Ejemplo: Si la presión máxima de la máquina dobladora es de 100 kN y la eficiencia de transmisión mecánica es del 80 %, la carga axial del tornillo Fₐ=100 kN/80 %=125 kN.
  Carga radial: causada por el peso de las piezas móviles como deslizadores y moldes y cargas excéntricas, es necesario evitar la deformación por flexión del tornillo debido a la fuerza radial.
  Carga dinámica: se debe considerar la fuerza inercial durante la aceleración/desaceleración (F=ma), la masa del deslizador (m) y la aceleración máxima (a).
• Requisitos de precisión
  Precisión de posicionamiento: La precisión del ángulo de curvatura de la máquina dobladora con respecto a la pieza de trabajo generalmente debe estar dentro de ±0.5°, y la precisión de posicionamiento correspondiente del tornillo debe alcanzar 0.01~0.05 mm/1000 mm (como el tornillo de bola de grado C7).
  Repetibilidad: Afecta la consistencia de la pieza. Se recomienda seleccionar un husillo con una repetibilidad de ≤±0.005 mm.
• Parámetros de movimiento
  Velocidad máxima (v): determinada por la eficiencia de producción, por ejemplo, la velocidad máxima hacia abajo del control deslizante suele ser de 100 a 200 mm/s.
  Aceleración (a): afecta la respuesta dinámica, generalmente 500~1000 mm/s², y los modelos de alta velocidad requieren una mayor velocidad.
  Paso (P): Cuanto mayor sea el paso, mayor será la velocidad, pero mayor será la demanda de par. El paso más común es de 10 a 20 mm.

2. Selección del tipo de tornillo: tornillo de bolas vs. tornillo trapezoidal

Recomendación: La prensa plegadora eléctrica prefiere el tornillo de bolas porque puede cumplir con los requisitos de alta precisión y alta eficiencia.

1. Determinar el diámetro del tornillo (d₀)
   En función de la carga axial Fₐ, consulte la fórmula de carga dinámica nominal del husillo de bolas (Cₐ): Ca​=Fa​×31000L​​×fw​×fh​
   Lugar:
   L es la vida esperada (mm), generalmente de 1 millón a 5 millones de mm;
   f_w es el factor de carga (1.5~2.5 para carga de impacto);
   f_h es el factor de dureza (1 para dureza de husillo de bolas ≥58HRC).
   Ejemplo: Si Fₐ=125 kN, L=3 millones de mm, f_w=2, entonces Cₐ=125×√[3]{3000}×2≈125×14.4×2=3600 kN, y se debe seleccionar un tornillo con una carga dinámica nominal ≥3600 kN (como un tornillo de bolas con un diámetro de 63 mm y un paso de 20 mm).
   2. Verificar la velocidad crítica y la estabilidad
   Velocidad crítica (n_c): Evita la resonancia durante el funcionamiento a alta velocidad, la fórmula es: nc​=L2997​×d02​
   Donde L es la distancia entre los soportes del tornillo (mm), es necesario garantizar que la velocidad real n < n_c (generalmente n < 0.8n_c).
   Estabilidad axial: cuando la relación de aspecto (L/d₀) es grande, se debe verificar la carga de pandeo para evitar que el tornillo se comprima y se doble.
   3. Haga coincidir la relación del motor y la transmisión.
   Par motor (T): La fórmula de cálculo es: T=2π×ηFa​×P​+Tf​
   Donde η es la eficiencia del tornillo (0.9 para el tornillo de bolas) y T_f es el par de fricción (aproximadamente 0.1~0.2 veces el par de carga).
   Relación de transmisión (i): Si la velocidad máxima del motor es n_m, debe satisfacer: i=v×60nm​×P​
   Ejemplo: v = 150 mm/s, P = 16 mm, n_m = 3000 rpm, entonces i = 3000 × 16 / (150 × 60) = 5.33 y se puede seleccionar la relación de reducción de i = 5.
2. Nivel de precisión y método de precarga
   Según las normas ISO, los niveles C5~C7 son adecuados para máquinas dobladoras generales, y los niveles C3 son adecuados para máquinas dobladoras de precisión.
   Método de precarga: La precarga de tuerca doble puede eliminar espacios, mejorar la rigidez y es adecuada para escenarios de alta precisión; la tuerca simple sin precarga tiene un costo bajo, pero hay espacio.

Puntos clave del diseño estructural y la instalación

1. Método de soporte: fijado en ambos extremos (máxima rigidez, adecuado para tornillos largos), fijado en un extremo + apoyado en un extremo (estructura simple, adecuado para tornillos medianos y cortos).
2. Lubricación y protección: El husillo de bolas debe untarse periódicamente con grasa a base de litio o utilizar un sistema de lubricación automático, y debe instalarse una cubierta antipolvo (como un fuelle o una cubierta de correa de acero) para evitar que entre polvo y afecte su vida útil.
3. Compensación de dilatación térmica: El tornillo largo debe tener en cuenta el alargamiento provocado por los cambios de temperatura, por lo que se puede instalar mediante preestiramiento o reservando huecos de compensación.

Referencia de caso de selección

Modelo: Prensa plegadora eléctrica de 70 toneladas, longitud de mesa de trabajo de 2 metros, precisión de posicionamiento ±0.03 mm.
Selección de tornillo: tornillo de bola laminado (menor costo que el tornillo de tierra, cumple con la precisión general), diámetro × avance: 50 mm × 16 mm, nivel de precisión: C7, método de soporte: fijo en ambos extremos + preapriete de tuerca doble; adaptación del motor: potencia del servomotor 7.5 kW, relación de reducción i = 4, velocidad máxima 2000 rpm, cumple con la velocidad del control deslizante 200 mm/s.

Precauciones

1. Fluctuación de carga: La carga no es constante durante el proceso de doblado, por lo que el modelo debe seleccionarse de acuerdo con la carga máxima y debe considerarse el factor de seguridad (1.5~2 veces).
2. Coincidencia de rigidez: la rigidez de la varilla roscada debe coordinarse con la rigidez del marco y el deslizador para evitar la pérdida de precisión debido a la deformación de la varilla roscada.