Dans la conception d'une petite servopresse, la longueur de course détermine directement l'efficacité et la précision du processus de formage. La distance parcourue par le coulisseau de haut en bas affecte tous les facteurs clés - profondeur de formage, vitesse du cycle, consommation d'énergie et durée de vie de l'outil.
Dans les applications de haute précision telles que l'électronique, les connecteurs ou les supports miniatures, la sélection de la longueur de course appropriée est plus qu'un simple réglage mécanique. Il s'agit d'un choix technique qui permet d'équilibrer l'amplitude du mouvement, la précision du contrôle et l'efficacité du système. Avec l'évolution de la technologie des servomoteurs, l'optimisation de la course est devenue une étape essentielle pour atteindre la vitesse et la régularité sur les petites presses.
Comprendre la course des servopresses
La longueur de la course est la distance verticale totale parcourue par le coulisseau de la presse entre le point mort haut (PMH) et le point mort bas (PMB). Elle définit l'enveloppe de formage de la presse, c'est-à-dire la distance à laquelle le coulisseau peut se déplacer et la profondeur à laquelle il peut façonner une pièce.
Dans les presses mécaniques traditionnelles, cette course est fixe. La presse doit parcourir la totalité de sa course à chaque cycle, même si la profondeur de formage réelle est faible. Une servopresse change cela. Grâce à un servomoteur électrique, les ingénieurs peuvent programmer des positions, des vitesses et des accélérations exactes avec une précision de l'ordre de 0,01 mm.
Cette flexibilité permet de définir trois types d'accidents vasculaires cérébraux :
- Total des accidents vasculaires cérébraux : La course mécanique complète du vérin.
- Course de travail : Le segment actif utilisé pour le formage ou le découpage.
- Course réglable : La gamme programmable est adaptée à chaque produit ou à chaque hauteur de filière, ce qui garantit des performances optimales.
Les systèmes modernes de servocommande permettent d'ajuster ces paramètres en quelques secondes par le biais d'une entrée numérique, ce qui élimine la nécessité d'une modification mécanique. Il en résulte une réduction du temps d'installation, une diminution de l'usure mécanique et une augmentation du rendement.
Comment l'accident vasculaire cérébral affecte les performances de la presse？
La course influence directement le comportement mécanique de la presse, son efficacité et la qualité de la pièce finale.
- Capacité de formage - Des courses plus longues permettent d'obtenir une plage de formage plus profonde, mais augmentent la durée du cycle et la consommation d'énergie.
- Vitesse et efficacité énergétique - Les courses plus courtes éliminent les mouvements à vide, ce qui réduit les pertes de temps et la consommation d'énergie.
- Précision des pièces et durée de vie des matrices - Des profils de course bien réglés réduisent la charge d'impact au PMH, améliorant la régularité et prolongeant la durée de vie de l'outil.
D'après les essais de formage par servopresse effectués sur des systèmes compacts de 2 tonnes, la réduction de la course de 80 mm à 40 mm peut améliorer l'efficacité du cycle de 351 TTP3T tout en réduisant la consommation d'énergie jusqu'à 401 TTP3T par cycle. La réduction de la distance de déplacement diminue également les vibrations, ce qui permet de maintenir la planéité et des tolérances dimensionnelles serrées (à ±0,01 mm).
En pratique, l'optimisation de la course ne consiste pas à choisir une course "courte" ou "longue". Il s'agit d'adapter le mouvement de la course à la charge de formage et à la géométrie de la pièce.
Principes de base pour la sélection de la longueur de la course
Le choix de la longueur de course d'une petite servopresse implique de trouver un équilibre entre la productivité, la précision et la sécurité de l'outillage. Les principes d'ingénierie suivants guident cette décision.
Adapter la course au type d'application
Des processus différents exigent des comportements distincts en matière d'ACV :
| Type de processus | Plage de course typique | Focus sur le mouvement clé | Résultat |
|---|---|---|---|
| Blanking / Coining | 15-40 mm | Approche rapide, maintien précis | Vitesse maximale, usure minimale |
| Formage / Cintrage | 40-80 mm | Un mouvement et un contrôle équilibrés | Flexibilité pour tous les types de pièces |
| Emboutissage profond / Formage en plusieurs étapes | 80-120 mm | Formation lente près de la BDC | Réduction des plis, épaisseur uniforme de la paroi |
Le choix de la bonne course permet de s'assurer que chaque processus utilise le minimum de mouvement nécessaire à la réalisation de l'opération. processus de formation. Cela permet de minimiser les temps morts tout en maintenant un profil de pression adéquat.
Par exemple, une servopresse produisant de petites bornes en cuivre avec une course de 30 mm peut atteindre 500 coups par minute. En revanche, la même machine, avec une course de 90 mm pour des pièces d'aluminium embouties, peut fonctionner à une vitesse trois fois moindre, tout en atteignant une profondeur de formage et une stabilité du matériau bien supérieures.
Prise en compte des exigences en matière de matériaux et de matrices
Le choix de la course doit tenir compte de la résistance et de l'épaisseur du matériau, ainsi que de la hauteur de montage de la matrice, afin d'obtenir des résultats optimaux.
- Les matériaux plus minces et plus souples (comme le cuivre ou l'aluminium) peuvent se former entièrement en des temps plus courts.
- Les matériaux plus durs (comme l'acier inoxydable) peuvent nécessiter des courses plus longues et des profils de vitesse contrôlés pour éviter les fissures.
La hauteur de fermeture, c'est-à-dire la distance entre le coulisseau et la mitre lorsque le coulisseau atteint le point mort bas, est tout aussi importante. Si la course est trop courte, la matrice ne peut pas se fermer correctement, ce qui risque d'entraîner un formage incomplet. Si elle est trop longue, la machine gaspille de l'énergie ou risque de s'user excessivement.
Les servopresses y remédient en utilisant des capteurs de position et de force pour détecter le contact de l'outil en temps réel. Le système de contrôle s'arrête automatiquement à la limite de formage programmée, évitant ainsi toute surcourse et prolongeant la durée de vie de la matrice.
Concilier précision et productivité
Les ingénieurs doivent trouver un équilibre entre deux objectifs concurrents : la vitesse et la précision. Une course plus longue permet un formage progressif avec une distribution stable de la pression, mais elle allonge la durée du cycle. Une course plus courte augmente la vitesse mais peut entraîner un formage incomplet si le flux de matériau n'est pas bien contrôlé.
La technologie des servomoteurs résout ce problème grâce à des courbes d'accélération programmables. Pendant le formage, le servomoteur décélère précisément à proximité du PMH, créant ainsi un mouvement d'atterrissage en douceur qui préserve la précision de la forme tout en minimisant les contraintes exercées sur l'outil.
Des études sur les applications de micro-emboutissage montrent que l'application d'un temps de séjour contrôlé de 50 à 150 ms près du BDC peut réduire le retour élastique et améliorer la stabilité de la forme jusqu'à 20-30% par rapport au formage à vitesse constante.
Avantages de la technologie servo pour le contrôle de la course
La technologie servo offre aux ingénieurs un nouveau niveau de liberté dans la définition des mouvements d'une presse. Cette flexibilité permet aux petites presses asservies de fonctionner comme plusieurs machines en une, en s'adaptant à différents produits sans nécessiter de changement de matériel.
Profils de course et de mouvement programmables
Un servomoteur permet aux ingénieurs de programmer des mouvements de course avec une précision de positionnement allant jusqu'à 0,01 mm et des profils de vitesse de mouvement aussi fins que des incréments de 1 ms. Cela signifie que chaque pièce peut avoir sa propre "recette" de mouvement.
Par exemple :
- Approche rapide pour raccourcir la durée de la marche à vide.
- Formation lente près du point mort bas (BDC) pour stabiliser le flux de matériau.
- Temps de séjour court (50-150 ms) pour évacuer le stress et améliorer la conservation de la forme.
- Retour rapide pour préparer le cycle suivant.
Le logiciel de commande des servomoteurs peut mémoriser plusieurs configurations de course et les charger automatiquement en fonction du code de la pièce ou de l'identification de l'outil, ce qui minimise le temps de changement.
Cette polyvalence permet à une seule servopresse de 3 tonnes d'effectuer les opérations suivantes suppression, flexionet les opérations de formage à faible profondeur sans nécessiter de modification du matériel, ce qui permet d'économiser des heures de réglage mécanique par rapport aux presses conventionnelles.
Efficacité énergétique grâce au mouvement dynamique
La consommation d'énergie est un avantage mesurable de la servocommande. Les presses traditionnelles consomment la même puissance à chaque cycle parce qu'elles doivent se déplacer sur toute leur course mécanique, même lorsque la profondeur de formage est faible. Les servopresses n'utilisent que le mouvement nécessaire.
En réduisant la course de 80 mm à 40 mm et en utilisant le freinage par récupération pendant la décélération, la consommation d'énergie peut passer de 0,75 kWh/100 cycles à 0,45 kWh/100 cycles, soit une amélioration de l'efficacité de 40% mesurée sur des systèmes de petit tonnage.
Cette optimisation réduit également l'accumulation de chaleur, les vibrations mécaniques et le bruit, améliorant ainsi la durée de vie des composants.
Sur une période de production complète, une telle optimisation peut permettre d'économiser 8 à 12 kWh par machine, ce qui équivaut à plusieurs centaines de dollars de coûts d'électricité par mois dans des environnements de production continue.
Réponse à grande vitesse pour la production de petites pièces
Les composants électroniques et médicaux de précision exigent à la fois vitesse et répétabilité. Une servopresse à faible course programmable (20-40 mm) peut atteindre 400-600 SPM (coups par minute) tout en maintenant la constance de la force à ±1%.
Cette précision à grande vitesse est obtenue grâce à des algorithmes de contrôle du vecteur de couple qui ajustent la sortie du moteur en temps réel sur la base du retour d'information de la charge. L'accélération et la décélération étant programmables indépendamment, le système évite les dépassements et les vibrations susceptibles de déformer les petites pièces.
Lorsqu'elle est utilisée pour le micro-emboutissage ou la fabrication de connecteurs, cette stabilité se traduit directement par une diminution des rejets, une réduction de la maintenance et une augmentation de la durée de vie des matrices.
Facteurs techniques clés dans le choix de la course
La sélection de la course n'est pas seulement une question de gamme mécanique - elle implique la façon dont la force, le déplacement et la synchronisation du mouvement interagissent pour produire des résultats optimaux - les paramètres suivants guident l'optimisation de la course dans les applications de servopresse.
Compatibilité avec les hauteurs d'obturation et les configurations d'outils
La hauteur de fermeture détermine l'écart minimum entre la glissière et la mitre au point mort.
Une inadéquation entre la course et la hauteur de fermeture peut entraîner une déformation de la pièce ou une défaillance de l'outil.
Maintenir des marges de sécurité :
- Maintenir un espace de 10 à 15 mm entre la limite inférieure de la course et la hauteur de l'outil.
- Utilisez la fonction d'arrêt électronique du logiciel du servo pour éviter toute surcourse.
- Recalibrer la hauteur de fermeture après tout remplacement de matrice ou ajustement de l'usure de l'outil.
Les servopresses à positionnement numérique de la course vérifient automatiquement ce jeu grâce au retour d'information du codeur, ce qui élimine la nécessité d'un alignement mécanique par essais et erreurs.
Relation force-déplacement
Dans le cas d'un formage réel, la presse n'applique pas un tonnage constant sur toute la course.
La force de formage augmente brusquement au fur et à mesure que le matériau se déforme et atteint son maximum près du PMH, créant une courbe force-déplacement qui définit la façon dont la pièce se déforme.
Une courbe typique comprend quatre régions :
- Approche : Charge légère, mouvement rapide.
- Déformation plastique : La force augmente fortement.
- Zone de pointe et de séjour : Charge maximale de formage ; la vitesse est ralentie pour plus de précision.
- Springback Région : Léger mouvement inverse pour relâcher la tension interne.
La servocommande permet une gestion précise de chaque région.
Les ingénieurs peuvent modeler la courbe en ajustant le couple et la vitesse du moteur, afin que la force maximale coïncide exactement avec les besoins du flux de matériaux - ni avant, ni après.
Des essais sur des servopresses de 1 tonne formant des pièces en acier inoxydable de 0,6 mm ont montré que le contrôle synchronisé du couple réduisait la variation de la charge de pointe de 181 TTP3T, prolongeant la durée de vie de l'outil d'environ 251 TTP3T.
Optimisation du temps de cycle
Chaque millimètre de course inutile ajoute un délai. La programmation servo permet de modifier dynamiquement la limite de course entre les cycles, ce qui signifie que le coulisseau ne se déplace que jusqu'à la profondeur de formage requise.
Cette optimisation peut réduire chaque cycle de 20 à 30%, ce qui se traduit par plusieurs milliers de pièces supplémentaires par jour dans les lignes à fort volume. Associées à des systèmes d'alimentation synchronisés, les servopresses peuvent maintenir une synchronisation précise même lorsque la longueur de la course varie, ce qui élimine les mouvements inutiles tout en préservant la précision.
Par exemple, le raccourcissement d'un cycle de 0,6 s à 0,45 s peut sembler minime, mais sur 50 000 cycles, il permet d'obtenir 12 500 pièces de plus par équipe, à puissance absorbée identique.
Erreurs courantes dans la sélection des AVC
Même avec une servocommande, une mauvaise configuration de la course peut entraîner un gaspillage d'énergie, des dommages à l'outil ou des retards de production. Comprendre ces erreurs permet d'éviter l'inefficacité et de maintenir des résultats de formage constants.
1. Utiliser la même course pour chaque opération
Enjeu :
De nombreux opérateurs utilisent une course par défaut pour tous les travaux, quelle que soit la hauteur de la pièce ou la profondeur du formage.
Effet :
Cela accroît les mouvements à vide, augmente la durée du cycle et consomme de l'énergie inutilement.
Correction :
Définir des préréglages de course spécifiques pour chaque produit et type de matériau. Une course de 20 mm pour du cuivre fin peut permettre d'obtenir la même qualité de formage qu'une course de 80 mm, avec un temps de cycle 40% plus court.
2. Surestimation de l'accident vasculaire cérébral "pour des raisons de sécurité".
Enjeu :
Les opérateurs augmentent la longueur de la course pour éviter les collisions avec l'outil, en croyant qu'une course plus longue assure le dégagement.
Effet :
Un mouvement excessif entraîne des cycles plus lents et une usure plus importante des composants de l'entraînement.
Correction :
Utilisez des capteurs de position asservis et des butées électroniques. Ils maintiennent une distance de sécurité sans prolonger le mouvement. La machine s'arrête à ±0,01 mm des limites programmées, ce qui élimine la surcourse mécanique.
3. Ignorer la hauteur de l'obturateur et la tolérance de l'empilement de moules
Enjeu :
Une inadéquation entre la course et la hauteur de la pile de matrices entraîne soit une sous-formation (trop courte), soit une charge excessive (trop longue).
Effet :
Mauvaise qualité des pièces, pression irrégulière ou fissuration de la matrice.
Correction :
Recalibrer la hauteur de fermeture à l'aide de l'affichage numérique du servomoteur. Maintenir un jeu de 10 à 15 mm au-delà de la fermeture de la matrice pour une éjection sûre et un formage cohérent des pièces.
4. Négliger la courbe force-course
Enjeu :
Le réglage de la course est basé uniquement sur la géométrie, et non sur la façon dont la force se développe sur la course.
Effet :
Des pics de charge excessifs ou un flux de matière irrégulier peuvent entraîner une usure prématurée de l'outil.
Correction :
Utilisez la fonction de surveillance force-déplacement du système d'asservissement. En modelant la courbe pour qu'elle corresponde au comportement du matériau, les ingénieurs peuvent réduire la charge de pointe jusqu'à 20%, ce qui stabilise la précision dimensionnelle et prolonge la durée de vie de la matrice.
5. Ne pas réévaluer la course après un changement d'outil
Enjeu :
Après l'entretien ou le remplacement de l'outil, de nombreux opérateurs réutilisent les réglages de course précédents.
Effet :
De petites variations dimensionnelles peuvent entraîner une surpression ou un formage incomplet.
Correction :
Répétez un cycle d'étalonnage de la course à chaque changement d'outillage. Les servopresses dont les données de mouvement sont mémorisées permettent d'effectuer ce processus rapidement et de manière répétée, ce qui garantit une précision de réglage constante.
Tableau récapitulatif : Erreurs courantes de l'AVC et solutions
| Erreur | Impact de l'ingénierie | Mesures recommandées |
|---|---|---|
| Course fixe pour tous les emplois | Gaspillage d'énergie, cycles plus lents | Utiliser des préréglages de traits basés sur l'application |
| Course trop longue "pour des raisons de sécurité". | Vitesse réduite, usure des composants | Appliquer un contrôle numérique des limites |
| Hauteur d'obturation inadaptée | Endommagement de l'outil, mauvais formage | Recalibrage après le réglage de la filière |
| Ignorer la courbe de force | Surcharge, pièces incohérentes | Ajuster le mouvement à la zone de charge maximale |
| Pas de recalibrage après l'outillage | Des résultats incohérents | Vérifier la course après chaque changement |
Conclusion
Le choix de la longueur de course est l'un des paramètres les plus déterminants pour les performances des petites servopresses. Il influe non seulement sur la façon dont la presse forme le métal, mais aussi sur son efficacité et sur la durée de vie de l'outillage. Une course bien choisie minimise les mouvements inutiles, améliore l'efficacité énergétique et maintient la précision des pièces dans des tolérances étroites.
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Au cours des dix dernières années, j'ai été immergé dans diverses formes de fabrication de tôles, partageant ici des idées intéressantes tirées de mes expériences dans divers ateliers.
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Kevin Lee
J'ai plus de dix ans d'expérience professionnelle dans la fabrication de tôles, avec une spécialisation dans la découpe au laser, le pliage, le soudage et les techniques de traitement de surface. En tant que directeur technique chez Shengen, je m'engage à résoudre des problèmes de fabrication complexes et à favoriser l'innovation et la qualité dans chaque projet.
