在板金沖壓加工行業廣泛使用的數控轉塔沖床,主傳動形式一般分為兩種:以氣動或液壓離合制動器及曲軸連桿機構組成的機械型;由電磁換向閥或電液伺服閥、液壓缸及液壓動力站構成的液壓型。后者以其具有的沖壓速率高,行程控制精確,成型工藝多樣,可靠性強,環保節能等優點,近年來被廣泛應用于數控轉塔沖床,成為目前市場上中高檔機型的標準配置。而作為上世紀八、九十年代主導機型并發展至今的機械型數控轉塔沖床,卻以其經濟實用性,仍具備一定的市場需求。該機型多年來累計市場占有率較高,大多目前仍在運轉使用,但由于其主要采用氣動干式離合制動器,因而面臨著生產效率低,停止精度差,噪音大,故障率高等諸多問題。由美國工業離合器公司制造的CBH型液壓濕式離合制動器,將是解決這些問題的首選產品。該產品可直接安裝在機械型數控轉塔沖床主傳動的曲軸連桿機構中,除克服了氣動干式離合制動器的不足外,還兼備液壓型主傳動的一些特點,具有超長壽命、高可靠性、低噪音、免維護、高效率、無磨損、免潤滑以及工作頻率和停止精度高等特性,在國內外數控轉塔沖床產品上均有成功的應用,如美國STRIPPIT公司生產的FC1250M型300kN數控轉塔沖床(見圖1)以及濟南鑄造鍛壓機械研究所自主開發研制的SKYG31225型30噸數控轉塔沖床(見圖2)。

一、結構、性能與特點
CBH型液壓濕式離合制動器,是針對于離合頻率和停止精度都要求非常高的應用而專門設計的。全套系統包括離合制動器(見圖3)、液壓控制閥塊以及液壓動力站三部分。作為核心部件的離合制動器,離合器摩擦片組件與制動器摩擦片組件,前后排列并浸入油液中,中間為液壓活塞驅動盤,分別承受油缸和彈簧作用力并可沿導向套軸向移動,達到離合或制動的狀態。離合器為液壓驅動、彈簧復位,而制動器為彈簧制動、液壓解鎖,通過沿軸向往復運動的活塞交替作用于離合器和制動器,完成離合和制動動作。這種結構的設計不會使離合器和制動器同時動作而發生故障。另外,在離合器內齒圈與制動器內齒圈之間裝有旋轉密封圈,并在其內腔中通入循環冷卻液壓油。
通過液壓驅動和精確控制活塞行程,使之能夠達到很快的響應時間,同時動作噪音卻很小。由于液壓油具有不可壓縮性,從而保證實際生產中活塞的動作時間在5~10毫秒之內。如此短的響應時間,在另一方面就為曲軸連桿機構提供了更長的運行周期,因此,能夠保證數控轉塔沖床達到每分鐘300次以上的沖壓頻率。
在離合制動器各機械零部件的設計中,通過選用優質耐久的材料制造,控制精確合理的機械間隙,從而確保其很好地適應高頻率的工作狀況,耐受較大程度的沖擊作用,達到最快的響應時間。同時,其內部充滿的冷卻用液壓油也能夠有效地抑制內部沖擊力并消除噪音,實驗表明,在同樣工作頻率和載荷下,其噪音比干式離合制動器降低25~30分貝。
CBH型液壓濕式離合制動器的抗磨損特性也相當出色。實際測試中,在完成12000萬次工作循環后,并未發現明顯的摩擦片和其它零部件磨損。而氣動干式離合制動器,在同樣的情況下,卻要在每1000萬次工作循環后更換摩擦片,而且其整體壽命也只有3000萬次。
綜上所述,CBH型液壓濕式離合制動器主要具備以下特點:
1) 將離合制動器復合為一體,結構緊湊合理、便于安裝。
2) 采用液壓驅動,確保其快速的響應時間。
3) 摩擦片及其它零部件浸于密閉殼體的液壓油中。
4) 工作中幾乎無磨損,具有超長的使用壽命。
5) 具備較高的工作頻率和停止精度。
6) 運行平穩,噪音低。
二、安裝與應用
圖4為CBH型液壓濕式離合制動器安裝示意圖。由于結構上的要求,CBH型離合制動器一般安裝于沖床曲軸的一端。作為動力輸入的飛輪、齒輪或帶輪,與離合器的內齒圈通過螺釘聯接,而作為離合制動器動力輸出的離合器外齒套,通過平鍵或花鍵的形式與沖床的曲軸相聯,以確保能夠傳遞最大的工作扭矩,同時安裝也更為方便。而對曲軸提供制動力矩的制動器內齒圈,通過螺釘安裝在固定于沖床機身上的制動器聯接板上,必須保證其與離合器的內齒圈同心。
在制動器內齒圈的上下方分別開有進出油口,與外部循環冷卻油路相連,對其內部的摩擦片等零部件進行冷卻。液壓驅動油缸,位于曲軸的軸端之后,通過外部旋轉接頭與控制油路連接,因而不需要在曲軸上鉆打橫向的進油口,也就不存在曲軸與軸套間漏油的可能。
液壓控制閥塊應就近安裝于床身上,并通過液壓管分別連接于離合制動器以及液壓動力站。
CBH型液壓濕式離合制動器,不僅適用于對工作頻率、停止精度、可靠性以及使用壽命要求較高的新型沖壓設備上,而且通過替換原有沖床上氣動干式離合制動器來改造老設備,同樣能夠獲得很好的技術性能與經濟效益。改造后的設備,不僅生產效率提升50%以上,而且可靠性和使用壽命也大大提高,并且能節省長期的維修費用,改善工作環境。具體實施過程也簡單易行,首先訂購包括CBH型離合制動器部件、液壓控制閥塊以及液壓動力站在內的整套系統,將原有氣動離合制動器部件全部拆除,制作一件制動器聯接板并將其安裝于床身上。對于不同沖床的曲軸軸端和飛輪上連接螺孔的尺寸,既可以通過選擇定制CBH型離合制動器相關部件,也可通過自制轉換連接件的方式去適應。將液壓控制閥塊就近安裝于床身上,并通過液壓管分別與離合制動器及液壓動力站連接。電氣控制方面不需要作大的改動,數控系統通過液壓閥控制信號以及上死點和制動停止開關反饋信號,共同完成對CBH型離合制動器的控制。
綜合來看,雖然數控轉塔沖床中,主傳動形式存在由液壓型取代機械型的趨勢,但目前階段,CBH型液壓濕式離合制動器仍然具有一定的應用價值,尤其能在沖床設備改造中發揮作用。