Bij het ontwerp van een kleine servopers bepaalt de slaglengte rechtstreeks hoe efficiënt en nauwkeurig een vervormingsproces verloopt. De afstand die de ram aflegt van boven naar beneden beïnvloedt elke belangrijke factor - vormdiepte, cyclussnelheid, energieverbruik en levensduur van het gereedschap.
Bij toepassingen met hoge precisie, zoals elektronica, connectoren of miniatuurbeugels, is het kiezen van de juiste slaglengte meer dan een mechanische instelling. Het is een technische keuze die de balans vindt tussen bewegingsbereik, besturingsprecisie en systeemefficiëntie. Naarmate de servotechnologie zich verder ontwikkelt, is slagoptimalisatie een essentiële stap geworden in het bereiken van zowel snelheid als consistentie op kleine persen.
Inzicht in slag in servopersen
De slaglengte is de totale verticale afstand die de ram van de pers aflegt tussen het bovenste dode punt (TDC) en het onderste dode punt (BDC). Het bepaalt het vormbereik van de pers - hoe ver de ram kan bewegen en hoe diep hij een onderdeel kan vormen.
Bij traditionele mechanische persen ligt deze slag vast. De pers moet zijn volledige bereik afleggen voor elke cyclus, zelfs als de werkelijke omvormdiepte klein is. Een servopers verandert dat. Met behulp van een elektrische servomotor kunnen ingenieurs exacte posities, snelheden en versnellingen programmeren met een precisie van slechts 0,01 mm.
Deze flexibiliteit zorgt voor drie soorten slagdefinities:
- Totale slag: De volledige mechanische slag van de ram.
- Werkslag: Het actieve segment dat gebruikt wordt om te vormen of te snijden.
- Verstelbare slag: Het programmeerbare bereik is afgestemd op elk product of elke matrijshoogte, zodat optimale prestaties gegarandeerd zijn.
Moderne servobesturingssystemen maken het mogelijk om deze parameters in seconden aan te passen via digitale invoer, waardoor mechanische aanpassingen niet meer nodig zijn. Het resultaat is een kortere insteltijd, minder mechanische slijtage en een hogere verwerkingscapaciteit.
Hoe een beroerte de persprestaties beïnvloedt？
De slag heeft een directe invloed op het mechanische gedrag, de efficiëntie en de kwaliteit van het uiteindelijke onderdeel van de pers.
- Vervormingscapaciteit - Langere slagen bieden een dieper omvormbereik, maar verhogen de cyclustijd en het energieverbruik.
- Snelheid en energie-efficiëntie - Kortere slagen elimineren stationaire bewegingen, waardoor minder tijd wordt verspild en minder stroom wordt verbruikt.
- Nauwkeurigheid en levensduur van onderdelen - Goed afgestelde slagprofielen verminderen de schokbelasting bij BDC, waardoor de consistentie verbetert en de levensduur van het gereedschap toeneemt.
Volgens servopersvormtests met compacte systemen van 2 ton kan het terugbrengen van de slag van 80 mm naar 40 mm de cyclusefficiëntie verbeteren met 35% en het energieverbruik verlagen met 40% per cyclus. De kortere slaglengte vermindert ook de trillingen, wat helpt om de vlakheid en nauwe maattoleranties (binnen ±0,01 mm) te behouden.
Praktisch gezien gaat slagoptimalisatie niet over het kiezen van "kort" of "lang". Het gaat over het afstemmen van de slagbeweging op de vormbelasting en de productgeometrie.
Basisprincipes voor slaglengte-selectie
Bij het kiezen van de slaglengte voor een kleine servopers moet een balans worden gevonden tussen productiviteit, nauwkeurigheid en veiligheid van het gereedschap. De volgende engineeringprincipes leiden deze beslissing.
Slag afstemmen op toepassingstype
Verschillende processen vereisen verschillend slaggedrag:
| Procestype | Typisch slagbereik | Focus op beweging | Resultaat |
|---|---|---|---|
| Blanking / Coining | 15-40 mm | Snelle benadering, precieze stilstand | Maximale snelheid, minimale slijtage |
| Vormen / Buigen | 40-80 mm | Uitgebalanceerde beweging en besturing | Flexibiliteit voor alle onderdeeltypen |
| Dieptrekken / Meerstapsvervorming | 80-120 mm | Langzame vorming bij BDC | Minder rimpels, uniforme wanddikte |
Het kiezen van de juiste slag zorgt ervoor dat voor elk proces de minimale beweging wordt gebruikt die nodig is om het proces te voltooien. formatieproces. Dit minimaliseert de stilstandtijd terwijl het juiste drukprofiel behouden blijft.
Zo kan een servopers die kleine koperen klemmen produceert met een slag van 30 mm 500 slagen per minuut halen. Daarentegen kan dezelfde machine met een slag van 90 mm voor dieptrekken van aluminium onderdelen met een derde van die snelheid werken - en toch een veel grotere vormdiepte en materiaalstabiliteit bereiken.
Rekening houden met materiaal- en matrijsvereisten
Bij de keuze van de slag moet rekening worden gehouden met de sterkte en dikte van het materiaal en de instelhoogte van de matrijs om optimale resultaten te garanderen.
- Dunnere en zachtere materialen (zoals koper of aluminium) kunnen zich volledig vormen binnen kortere slagen.
- Hardere materialen (zoals roestvast staal) kunnen langere slagen en gecontroleerde snelheidsprofielen nodig hebben om scheuren te voorkomen.
Even belangrijk is de sluithoogte, de afstand tussen de slede en de bolster wanneer de ram het onderste dode punt bereikt. Als de slag te kort is, kan de matrijs niet goed sluiten en bestaat het risico op onvolledig vervormen. Te lang en de machine verspilt energie of riskeert overmatige slijtage.
Servopersen pakken dit aan door gebruik te maken van positie- en krachtsensoren om het matrijscontact in real-time te detecteren. Het besturingssysteem stopt automatisch bij de geprogrammeerde vervormingslimiet, waardoor overtravel wordt voorkomen en de levensduur van de matrijs wordt verlengd.
Precisie en productiviteit in evenwicht brengen
Ingenieurs moeten twee concurrerende doelen in evenwicht brengen: snelheid en nauwkeurigheid. Een langere slag maakt een geleidelijke vervorming met een stabiele drukverdeling mogelijk, maar verlengt de cyclustijd. Een kortere slag verhoogt de snelheid maar kan onvolledige vervorming veroorzaken als de materiaalstroom niet goed gecontroleerd wordt.
Servotechnologie lost deze afweging op met programmeerbare versnellingscurves. Tijdens het vormen vertraagt de servomotor precies bij BDC - waardoor een "zachte landing" ontstaat die de vormnauwkeurigheid behoudt en de druk op het gereedschap minimaliseert.
Studies over microstempeltoepassingen tonen aan dat het toepassen van een gecontroleerde verblijftijd van 50-150 ms in de buurt van de BDC de terugvering kan verminderen en de vormstabiliteit kan verbeteren tot 20-30% in vergelijking met vormen met constante snelheid.
Voordelen van servotechnologie in slagregeling
Servotechnologie geeft ingenieurs een nieuw niveau van vrijheid in het definiëren van hoe een pers beweegt. Dankzij deze flexibiliteit kunnen kleine servopersen functioneren als meerdere machines in één en zich aanpassen aan verschillende producten zonder dat er hardwarewijzigingen nodig zijn.
Programmeerbare slag- en bewegingsprofielen
Met een servoaandrijving kunnen technici slagbewegingen programmeren met een positienauwkeurigheid tot 0,01 mm en bewegingssnelheidsprofielen in stappen van slechts 1 ms. Dat betekent dat elk onderdeel zijn eigen "recept" voor beweging kan hebben.
Bijvoorbeeld:
- Snelle aanpak om de stationaire slag te verkorten.
- Langzame vorming in de buurt van het onderste dode punt (BDC) om de materiaalstroom te stabiliseren.
- Korte verblijftijd (50-150 ms) om stress los te laten en vormbehoud te verbeteren.
- Snelle terugkeer om je voor te bereiden op de volgende cyclus.
Servo motion control software kan meerdere slagconfiguraties opslaan en automatisch laden op basis van onderdeelcode of matrijs-ID, waardoor de wisseltijd tot een minimum wordt beperkt.
Dankzij deze veelzijdigheid kan één servopers van 3 ton het volgende doen blanking, buigenen ondiepe vormbewerkingen zonder dat er hardwareaanpassingen nodig zijn - wat uren mechanische aanpassingstijd bespaart in vergelijking met conventionele persen.
Energie-efficiëntie door dynamische beweging
Energieverbruik is een meetbaar voordeel van servobesturing. Traditionele persen verbruiken elke cyclus hetzelfde vermogen omdat ze hun volledige mechanische slag moeten doorlopen, zelfs wanneer de vormdiepte ondiep is. Servopersen gebruiken alleen de beweging die nodig is.
Door de slag in te korten van 80 mm naar 40 mm en regeneratief remmen te gebruiken tijdens het vertragen, kan het energieverbruik dalen van 0,75 kWh/100 cycli naar 0,45 kWh/100 cycli - een rendementsverbetering van 40% gemeten op systemen met een klein tonnage.
Deze optimalisatie vermindert ook warmteontwikkeling, mechanische trillingen en geluid, waardoor de levensduur van de componenten op lange termijn verbetert.
Tijdens een volledige productieshift kan een dergelijke optimalisatie 8-12 kWh per machine besparen, wat gelijk staat aan enkele honderden dollars aan stroomkosten per maand in continue productieomgevingen.
Snelle respons voor de productie van kleine onderdelen
Precisie elektronische en medische componenten vereisen zowel snelheid als herhaalbaarheid. Een servopers met een korte programmeerbare slag (20-40 mm) kan 400-600 SPM (slagen per minuut) halen met behoud van krachtconsistentie binnen ±1%.
Deze hoge snelheidsnauwkeurigheid wordt bereikt via koppelvectorbesturingsalgoritmen die de motoroutput in real-time aanpassen op basis van feedback over de belasting. Omdat versnelling en vertraging onafhankelijk programmeerbaar zijn, voorkomt het systeem overshoot en trillingen die kleine onderdelen kunnen vervormen.
Bij gebruik in micro-stamping of bij de productie van connectoren leidt deze stabiliteit direct tot minder afkeur, minder onderhoud en een langere levensduur van de matrijs.
Belangrijke technische factoren bij de slagkeuze
De keuze van de slag is niet alleen een kwestie van mechanisch bereik - het gaat erom hoe kracht, verplaatsing en bewegingstiming op elkaar inwerken om optimale resultaten te bereiken - de volgende parameters leiden de optimalisatie van de slag in servopersapplicaties.
Compatibiliteit met sluithoogte en matrijsconfiguratie
De sluithoogte bepaalt de minimale opening tussen de schuif en de bolster op BDC.
Als het slagbereik en de sluithoogte niet goed op elkaar zijn afgestemd, kan dit leiden tot vervorming van het product of defecten aan de matrijs.
Om veilige marges te behouden:
- Zorg voor een speling van 10-15 mm tussen de onderste slagbegrenzing en de hoogte van de matrijs.
- Gebruik de elektronische stopfunctie van de servosoftware om overtravel te voorkomen.
- Kalibreer de sluithoogte opnieuw nadat de matrijs is vervangen of de slijtage van het gereedschap is aangepast.
Servopersen met digitale slagpositionering controleren deze speling automatisch via encoderfeedback, waardoor mechanische trial-and-error-uitlijning niet meer nodig is.
Kracht-verplaatsingsrelatie
Bij echt vervormen past de pers geen constante tonnage toe over de hele slag.
De vervormingskracht neemt sterk toe naarmate het materiaal uitzet en bereikt zijn piek nabij BDC, waardoor een kracht-verplaatsingscurve ontstaat die bepaalt hoe het onderdeel vervormt.
Een typische curve bevat vier regio's:
- Aanpak: Lichte belasting, snelle beweging.
- Plastische vervorming: De kracht neemt sterk toe.
- Piek- en verblijfszone: Maximale vervormingsbelasting; snelheid vertraagt voor nauwkeurigheid.
- Springrug Regio: Lichte omgekeerde beweging om interne spanning los te laten.
Servobesturing maakt nauwkeurig beheer van elke regio mogelijk.
Ingenieurs kunnen de curve vormgeven door het motorkoppel en de snelheid aan te passen, zodat de maximale kracht precies samenvalt met de materiaalstroom - niet ervoor of erna.
Tests met 1-tons servopersen die 0,6 mm roestvrijstalen onderdelen vormen, toonden aan dat de koppelgesynchroniseerde besturing de piekbelasting met 18% verminderde, waardoor de levensduur van de matrijs met ongeveer 25% toenam.
Cyclustijdoptimalisatie
Elke onnodige millimeter slag zorgt voor extra vertraging. Door servoprogrammering kan de slaglimiet dynamisch veranderen tussen cycli, wat betekent dat de ram alleen zo ver beweegt als de vormdiepte vereist.
Deze optimalisatie kan elke cyclus met 20-30% verminderen, wat resulteert in enkele duizenden extra onderdelen per dag in hoogvolume lijnen. In combinatie met gesynchroniseerde toevoersystemen kunnen servopersen een nauwkeurige timing handhaven, zelfs als de slaglengte varieert.
Zo lijkt het inkorten van een cyclus van 0,6 s naar 0,45 s misschien klein, maar over 50.000 cycli levert dit 12.500 meer onderdelen per shift op met hetzelfde opgenomen vermogen.
Veelvoorkomende fouten bij het selecteren van slagen
Zelfs met servobesturing kan een verkeerde instelling van de slag energieverspilling, gereedschapschade of productievertragingen veroorzaken. Inzicht in deze fouten helpt inefficiëntie te voorkomen en consistente vormresultaten te behouden.
1. Dezelfde slag gebruiken voor elke bewerking
Kwestie:
Veel operators gebruiken een standaardslag voor alle jobs, ongeacht de werkstukhoogte of vormdiepte.
Effect:
Dit verhoogt de stationaire beweging, voegt cyclustijd toe en verbruikt onnodig energie.
Correctie:
Specifieke slagvoorinstellingen definiëren voor elk product en materiaaltype. Een slag van 20 mm voor dun koper kan dezelfde vormkwaliteit bereiken als een slag van 80 mm, met 40% een kortere cyclustijd.
2. Overschatting van beroerte "voor de veiligheid
Kwestie:
Operators verlengen de slaglengte om botsingen met gereedschap te voorkomen, omdat ze geloven dat een langere slag voor speling zorgt.
Effect:
Te veel beweging leidt tot langzamere cycli en hogere slijtage van aandrijfcomponenten.
Correctie:
Gebruik servopositiesensoren en elektronische eindaanslagen. Deze zorgen voor een veilige speling zonder de beweging te verlengen. De machine stopt binnen ±0,01 mm van de geprogrammeerde grenzen, waardoor mechanische overtravel geëlimineerd wordt.
3. Sluithoogte en stapeltolerantie negeren
Kwestie:
Een mismatch tussen de slag en de stapelhoogte van de matrijs veroorzaakt ondervorming (te kort) of overmatige belasting (te lang).
Effect:
Slechte productkwaliteit, ongelijkmatige druk of barsten in de matrijs.
Correctie:
Herkalibreer de sluithoogte met behulp van de digitale uitlezing van de servo. Zorg voor een speling van 10-15 mm voorbij de matrijssluiting voor veilig uitwerpen en consistente productvorming.
4. De kracht-taktcurve verwaarlozen
Kwestie:
Het instellen van de slag is alleen gebaseerd op geometrie, niet op hoe kracht zich over de slag opbouwt.
Effect:
Overmatige piekbelastingen of een ongelijkmatige materiaalstroom kunnen leiden tot voortijdige slijtage van de matrijs.
Correctie:
Gebruik de kracht-verplaatsingscontrolefunctie van het servosysteem. Door de curve af te stemmen op het materiaalgedrag kunnen technici de piekbelasting tot 20% verlagen, de maatnauwkeurigheid stabiliseren en de levensduur van de matrijs verlengen.
5. De slag niet opnieuw evalueren na gereedschapswissels
Kwestie:
Na onderhoud of vervanging van gereedschap gebruiken veel operators de vorige slaginstellingen opnieuw.
Effect:
Kleine dimensionale veranderingen kunnen overdruk of onvolledige vervorming veroorzaken.
Correctie:
Voer een cyclus voor slagkalibratie opnieuw uit wanneer het gereedschap wordt gewijzigd. Servopersen met opgeslagen bewegingsgegevens maken dit proces snel en herhaalbaar, waardoor een consistente instelnauwkeurigheid wordt gegarandeerd.
Samenvattende tabel: Veel voorkomende slagfouten en oplossingen
| Fout | Technische impact | Aanbevolen actie |
|---|---|---|
| Vaste slag voor alle banen | Energieverspilling, langzamere cycli | Gebruik toepassingsgerichte slagpresets |
| Te lange slag "voor de veiligheid" | Lagere snelheid, slijtage van onderdelen | Digitale limietcontrole toepassen |
| Onjuiste sluithoogte | Schade aan gereedschap, slechte vervorming | Opnieuw kalibreren na het instellen van de matrijs |
| Krachtcurve negeren | Overbelasting, inconsistente onderdelen | Stem beweging af op piekbelastingszone |
| Geen herkalibratie achteraf | Inconsistente resultaten | Controleer de slag na elke wijziging |
Conclusie
De keuze van de slaglengte is een van de meest bepalende parameters bij het bepalen van de prestaties van kleine servopersen. Het beïnvloedt niet alleen hoe een pers metaal vormt, maar ook hoe efficiënt hij werkt en hoe lang het gereedschap meegaat. Een goed gekozen slag minimaliseert verspilde beweging, verbetert de energie-efficiëntie en houdt de nauwkeurigheid van het werkstuk binnen nauwe toleranties.
Wilt u de omvormingsefficiëntie verbeteren met een compacte servopers? Ons engineeringteam kan u helpen bij het bepalen van de optimale slagconfiguratie voor uw materialen en processen. Neem vandaag nog contact met ons op om een gratis productiebeoordeling aan te vragen of uw volgende servopersproject te bespreken.
Hey, ik ben Kevin Lee
De afgelopen 10 jaar heb ik me verdiept in verschillende vormen van plaatbewerking en ik deel hier de coole inzichten die ik heb opgedaan in verschillende werkplaatsen.
Neem contact op
Kevin Lee
Ik heb meer dan tien jaar professionele ervaring in plaatbewerking, gespecialiseerd in lasersnijden, buigen, lassen en oppervlaktebehandelingstechnieken. Als technisch directeur bij Shengen zet ik me in om complexe productie-uitdagingen op te lossen en innovatie en kwaliteit in elk project te stimuleren.
