Presse plieuse électrique : moteur et vis

Le principe de fonctionnement du Presse plieuse électrique Cette presse plieuse est basée sur un entraînement électrique. Grâce à des servomoteurs et à des systèmes de transmission mécanique de précision, l'énergie électrique est convertie en énergie mécanique. Un système de commande numérique permet un contrôle précis de l'angle, de la profondeur et de la vitesse de pliage. Comparée aux presses plieuses hydrauliques, la presse plieuse électrique est plus respectueuse de l'environnement, consomme moins d'énergie, offre une précision accrue, est plus silencieuse et ses coûts de maintenance sont relativement faibles. Elle est idéale pour le pliage précis de tôles fines et est largement utilisée dans la transformation de la tôle et la fabrication de produits électroniques, entre autres. Le système de commande, selon le programme prédéfini ou les instructions de l'opérateur, actionne le moteur pour déplacer le chariot de haut en bas, permettant ainsi un pliage précis de la tôle. L'avantage de l'entraînement par moteur réside dans la précision et la répétabilité du contrôle, garantissant des résultats de pliage de haute qualité.

Les composants essentiels d'une presse plieuse électrique :

Servomoteur : Le servomoteur assure l'alimentation électrique et le contrôle de la position et de l'angle de pliage grâce à une régulation précise de la puissance. Sa rapidité et sa précision sont essentielles pour garantir la qualité du pliage.
Rails de guidage et glissières : assurer un mouvement fluide et précis de la tête de pliage ou de l'établi, et garantir la stabilité de la direction et de la position pendant le pliage.
Système de transmission mécanique (vis, engrenage, courroie synchrone, etc.) : Il convertit le mouvement de rotation du moteur en mouvement linéaire, permettant ainsi à la tête de pliage de se déplacer verticalement. Le système de transmission de haute précision garantit la précision de l'angle de pliage.
Tête penchée : la partie qui effectue effectivement l'opération de pliage, par le biais du serrage mécanique et du pliage des tôles métalliques.
Système de contrôle (système CNC) : Interface de fonctionnement et noyau de contrôle intelligent, commande du servomoteur selon un programme prédéfini ou une commande manuelle pour obtenir un pliage précis.
Panneau d'affichage/interface de commande : pratique pour les opérateurs de paramétrer, de surveiller l'état de pliage, d'ajuster le programme, etc.
Capteur: surveillance en temps réel de l'angle de pliage, de la position, de la pression et d'autres paramètres, et retour d'information au système de contrôle pour un ajustement dynamique et pour garantir la précision du pliage.
Système d'alimentation électrique : Alimentation électrique pour assurer le fonctionnement stable des différents composants électroniques.

Avantages de la presse plieuse électrique :

Protection de l'environnement et économies d'énergie : La presse plieuse électrique ne nécessite pas d'huile hydraulique, réduit la pollution par les hydrocarbures et est plus respectueuse de l'environnement.
Une faible consommation d'énergie et un rendement élevé du moteur permettent de réduire efficacement les coûts d'exploitation.
Haute précision et bonne répétabilité : Grâce à l'utilisation de servomoteurs et de systèmes CNC, l'angle, la position et la profondeur de pliage bénéficient d'une précision accrue. La précision des pliages répétés est stable et adaptée à la production en série.
Utilisation facile : Le système de contrôle est convivial, l'interface d'utilisation est intuitive et l'utilisation est aisée.
Doté de programmes automatisés, il permet un débogage rapide et un fonctionnement automatique multiprocessus.
Faibles coûts d'entretien : Sa structure mécanique est simple, sans pièces vulnérables telles que circuits d'huile et électrovannes dans le système hydraulique, ce qui facilite la maintenance. Elle réduit les problèmes liés aux fuites d'huile et prolonge la durée de vie de l'équipement. Faible niveau sonore : fonctionnement silencieux, pour un environnement de travail plus agréable.
Vitesse de réponse rapide : Le servomoteur offre une capacité de réponse rapide, une vitesse de pliage rapide et une efficacité de production améliorée.
Sécurité accrue : Le système de commande électronique comporte de multiples mesures de protection afin d'améliorer la sécurité au travail.

Importance du choix du servomoteur :

Mouvement de flexion moteur : Le servomoteur fournit une puissance précise à la cintreuse, contrôle le mouvement des matrices supérieure et inférieure ou des matrices gauche et droite, et réalise l'opération de pliage de la tôle. Ce mode d'entraînement est plus sensible et précis que le système hydraulique traditionnel.
Contrôle de position de haute précision : Le servomoteur permet un contrôle précis de l'angle et de la position, garantit la précision de l'angle de pliage et répond aux besoins des processus de pliage complexes ou exigeants.
Bénéficiez d'une réponse et d'un ajustement rapides : Grâce à sa capacité de réponse rapide, le système servo permet d'ajuster rapidement la position et la pression du moule pendant le processus de pliage, améliorant ainsi l'efficacité de la production et la qualité du pliage.
Récupération et économie d'énergie : Dans certaines conceptions, le système servo peut récupérer de l'énergie pendant le mouvement, réduire la consommation d'énergie et améliorer l'efficacité énergétique globale.
Simplifier la structure mécanique et la maintenance : L'utilisation de servomoteurs au lieu de systèmes hydrauliques réduit la complexité de l'huile hydraulique et des circuits d'huile, et diminue les coûts de maintenance et les risques de panne des équipements.

Stratégie d'optimisation de la presse plieuse électrique :

1. Choisissez des composants d'entraînement haute performance
   Servomoteur : Choisissez un servomoteur à réponse rapide et à couple stable pour garantir la précision et la réactivité du mouvement.
   Mécanisme de transmission : Utiliser des composants de transmission à haute rigidité et à faible jeu, tels que câble métallique, vis à billes, courroie synchrone ou transmission par engrenages, afin de réduire l’erreur de transmission.
2. Utiliser une structure de transmission précise
   Vis à billes : Elle offre un rendement et une précision élevés, ce qui permet d'obtenir un mouvement fluide et précis.
   Courroie ou chaîne synchrone : utilisée pour la transmission sur de longues distances, elle améliore l'efficacité et la durabilité de la transmission.
   Guide linéaire : Assure la linéarité de la trajectoire et réduit les écarts.
3. Concevoir un dispositif de réduction raisonnable
   Utilisez un réducteur performant pour assurer une transmission de couple stable tout en réduisant les pertes d'énergie.
   Choisissez un rapport de transmission adapté en fonction des besoins en vitesse et en couple.
4. Renforcer les mesures de rigidité et d'absorption des chocs
   Renforcer la rigidité de la conception structurelle afin de réduire les vibrations et les déformations.
   Ajouter une structure d'amortissement aux endroits clés pour réduire les vibrations pendant le mouvement.
5. Contrôle intégré en boucle fermée
   Utilisez des codeurs et des capteurs pour obtenir un contrôle par rétroaction, ajuster les paramètres de mouvement en temps réel et garantir la précision des angles de flexion.
   Adoptez des algorithmes de contrôle avancés (tels que PID, Model Predictive Control, etc.) pour optimiser la trajectoire de mouvement.
6. Optimiser la lubrification et la maintenance
   Lubrifiez régulièrement les composants de la transmission afin de réduire la friction et l'usure.
   Concevoir une structure facile à entretenir et dont les composants clés sont faciles à détecter et à remplacer.
7. Simulation et tests numériques
   Effectuer une simulation de mouvement à l'aide d'un logiciel de CAO/FAO afin d'évaluer au préalable les performances du système de transmission.
   Effectuer une analyse dynamique avant la conception proprement dite afin d'optimiser les paramètres de transmission.

Comment choisir la tige filetée d'une presse plieuse électrique ?

Le choix de la vis de la Presse plieuse électrique Il est nécessaire de prendre en compte de manière exhaustive les caractéristiques de charge, les exigences de précision, les paramètres de mouvement et la conception structurelle de l'équipement. Voici le processus de sélection détaillé et ses points clés :

1. Clarifier les paramètres essentiels de la sélection des vis

• Analyse de charge
  Charge axiale : Déterminée par la force de flexion, il est nécessaire de calculer la force axiale (Fₐ) de la force de flexion maximale transmise à la vis à travers la structure mécanique.
  Exemple : Si la pression maximale de la machine de pliage est de 100 kN et que l'efficacité de la transmission mécanique est de 80%, la charge axiale de la vis Fₐ=100 kN/80%=125 kN.
  Charge radiale : causée par le poids des pièces mobiles telles que les glissières et les moules et les charges excentrées, il est nécessaire d’éviter la déformation par flexion de la vis due à la force radiale.
  Charge dynamique : La force d'inertie pendant l'accélération/décélération (F=ma), la masse du curseur (m) et l'accélération maximale (a) doivent être prises en compte.
• Exigences de précision
  Précision de positionnement : La précision de l'angle de pliage de la machine à plier par rapport à la pièce doit généralement être de ±0,5°, et la précision de positionnement correspondante de la vis doit atteindre 0,01 à 0,05 mm/1000 mm (comme une vis à billes de classe C7).
  Répétabilité : elle influe sur la régularité de la pièce. Il est recommandé de choisir une vis-mère dont la répétabilité est inférieure ou égale à ±0,005 mm.
• Paramètres de mouvement
  Vitesse maximale (v) : déterminée par l'efficacité de la production, par exemple la vitesse maximale de descente du curseur est généralement de 100 à 200 mm/s.
  Accélération (a) : affecte la réponse dynamique, généralement 500~1000 mm/s², et les modèles à grande vitesse nécessitent une accélération plus élevée.
  Pas de vis (P) : Plus le pas est grand, plus la vitesse est élevée, mais plus le couple requis est important. Le pas de vis couramment utilisé est de 10 à 20 mm.

2. Choix du type de vis : vis à billes ou vis trapézoïdale

Recommandation : La presse plieuse électrique privilégie la vis à billes car elle répond aux exigences de haute précision et de haute efficacité.

1. Déterminer le diamètre de la vis (d₀)
   En fonction de la charge axiale Fₐ, reportez-vous à la formule de la charge dynamique nominale (Cₐ) de la vis à billes : Ca = Fa × 31 000 L × fw × fh
   Où:
   L est la durée de vie prévue (mm), généralement de 1 million à 5 millions de mm ;
   f_w est le facteur de charge (1,5~2,5 pour une charge d'impact) ;
   f_h est le facteur de dureté (1 pour une dureté de vis à billes ≥58HRC).
   Exemple : Si Fₐ=125 kN, L=3 millions de mm, f_w=2, alors Cₐ=125×√[3]{3000}×2≈125×14,4×2=3600 kN, et une vis avec une charge dynamique nominale ≥3600 kN doit être sélectionnée (comme une vis à billes d'un diamètre de 63 mm et d'un pas de 20 mm).
   2. Vérifier la vitesse critique et la stabilité
   Vitesse critique (n_c) : Pour éviter la résonance en fonctionnement à haute vitesse, la formule est : nc = L2997 × d02
   Où L est l'espacement du support de vis (mm), il est nécessaire de s'assurer que la vitesse réelle n < n_c (généralement n < 0,8n_c).
   Stabilité axiale : Lorsque le rapport d'aspect (L/d₀) est élevé, la charge de flambage doit être vérifiée pour éviter que la vis ne soit comprimée et pliée.
   3. Adapter le rapport moteur/transmission
   Couple moteur (T) : La formule de calcul est : T=2π×ηFa​×P​+Tf​
   Où η est le rendement de la vis (0,9 pour une vis à billes), et T_f est le couple de frottement (environ 0,1 à 0,2 fois le couple de charge).
   Rapport de transmission (i) : Si la vitesse maximale du moteur est de n_m, il doit satisfaire à la condition suivante : i = v × 60 nm × P
   Exemple : v=150mm/s, P=16mm, n_m=3000tr/min, alors i=3000×16/(150×60)=5,33, et le rapport de réduction de i=5 peut être sélectionné.
2. Niveau de précision et méthode de préchargement
   Selon les normes ISO, les niveaux C5 à C7 conviennent aux machines de pliage générales, et les niveaux C3 conviennent aux machines de pliage de précision.
   Méthode de précharge : La précharge à double écrou permet d’éliminer les jeux, d’améliorer la rigidité et convient aux applications de haute précision ; l’écrou simple sans précharge est peu coûteux, mais il subsiste un jeu.

Points clés de la conception et de l'installation structurelles

1. Méthode de support : fixée aux deux extrémités (rigidité maximale, convient aux vis longues), fixée à une extrémité + supportée à une extrémité (structure simple, convient aux vis moyennes et courtes).
2. Lubrification et protection : La vis à billes doit être régulièrement enduite de graisse à base de lithium ou utiliser un système de lubrification automatique, et un couvercle anti-poussière (tel qu’un soufflet ou un couvercle à courroie en acier) doit être installé pour empêcher la poussière de pénétrer et d’affecter sa durée de vie.
3. Compensation de la dilatation thermique : Il faut tenir compte de l’allongement dû aux variations de température des vis longues, ce qui peut être réalisé par pré-tension ou en prévoyant des jeux de compensation.

Référence du cas de sélection

Modèle : Presse plieuse électrique de 70 tonnes, longueur de la table de travail 2 mètres, précision de positionnement ±0,03 mm.
Sélection de la vis : vis à billes roulée (moins coûteuse qu'une vis rectifiée, conforme aux exigences de précision générales), diamètre × pas : 50 mm × 16 mm, niveau de précision : C7, méthode de support : fixée aux deux extrémités + pré-serrage par double écrou ; appariement du moteur : servomoteur de puissance 7,5 kW, rapport de réduction i = 4, vitesse maximale 2000 tr/min, conforme à la vitesse de glissement de 200 mm/s.

Précautions

1. Fluctuations de charge : La charge n'est pas constante pendant le processus de flexion, le modèle doit donc être sélectionné en fonction de la charge maximale et le facteur de sécurité (1,5 à 2 fois) doit être pris en compte.
2. Adéquation de la rigidité : La rigidité de la tige filetée doit être coordonnée avec celle du cadre et du curseur afin d’éviter toute perte de précision due à la déformation de la tige filetée.