Prensa dobradeira elétrica: motor e parafuso

O princípio de funcionamento do Prensa dobradeira elétrica É baseada em acionamento por energia elétrica. Através de servomotores e sistemas de transmissão mecânica de precisão, a energia elétrica é convertida em energia mecânica. Utiliza um sistema de controle numérico para controlar com precisão o ângulo, a profundidade e a velocidade de dobra. Comparada com dobradeiras hidráulicas, a prensa dobradeira elétrica é mais ecológica, possui menor consumo de energia, maior precisão, menor ruído e custos de manutenção relativamente mais baixos. É adequada para a dobra precisa de chapas finas e é amplamente utilizada no processamento de chapas metálicas e na fabricação de produtos eletrônicos, entre outros. O sistema de controle, de acordo com o programa predefinido ou as instruções do operador, aciona o motor para mover o cursor para cima e para baixo, realizando assim a dobra precisa da chapa metálica. A vantagem do acionamento por motor reside na precisão e repetibilidade do controle, garantindo resultados de dobra de alta qualidade.

Os principais componentes de uma prensa dobradeira elétrica:

Servomotor: O servomotor fornece energia e realiza o controle de posição e ângulo durante a dobra, controlando com precisão a potência de saída. A alta velocidade de resposta e a precisão do servomotor são essenciais para garantir a qualidade da dobra.
Trilhos-guia e deslizadores: Garantir o movimento suave e preciso da cabeça de dobra ou da bancada de trabalho, e assegurar a estabilidade da direção e da posição durante a dobra.
Sistema de transmissão mecânica (parafuso, engrenagem, correia sincronizada, etc.): Converte o movimento rotacional do motor em movimento linear, permitindo que a cabeça de dobra se mova para cima e para baixo. O sistema de transmissão de alta precisão garante a exatidão do ângulo de dobra.
Inclinar a cabeça: A parte que efetivamente realiza a operação de dobra, através da fixação mecânica e dobra de chapas metálicas.
Sistema de controle (sistema CNC): Interface de operação e núcleo de controle inteligente, controlam o servomotor de acordo com um programa predefinido ou comando manual para obter uma curvatura precisa.
Painel de visualização/interface de operação: É conveniente para os operadores definir parâmetros, monitorar o status da dobra, ajustar o programa, etc.
Sensor: Monitoramento em tempo real do ângulo de curvatura, posição, pressão e outros parâmetros, com feedback para o sistema de controle para ajuste dinâmico e garantia da precisão da curvatura.
Sistema de alimentação elétrica: Fonte de alimentação para garantir o funcionamento estável de diversos componentes eletrônicos.

Vantagens da prensa dobradeira elétrica:

Proteção ambiental e economia de energia: A prensa dobradeira elétrica não requer óleo hidráulico, reduz a poluição por óleo e é mais ecológica.
Baixo consumo de energia e alta eficiência do acionamento do motor podem reduzir efetivamente os custos operacionais.
Alta precisão e boa repetibilidade: Graças ao uso de servomotores e sistemas CNC, o ângulo, a posição e a profundidade de dobra podem atingir maior precisão. A precisão da dobra repetida é estável e adequada para processamento em lote.
Operação simples: O sistema de controle é fácil de usar, a interface de operação é intuitiva e a operação é conveniente.
Equipado com programas automatizados, ele pode realizar depuração rápida e operação automática de múltiplos processos.
Baixo custo de manutenção: A estrutura mecânica é simples, não possuindo peças vulneráveis como circuitos de óleo e válvulas solenoides no sistema hidráulico, o que facilita a manutenção. Reduz os problemas causados por vazamentos de óleo e prolonga a vida útil do equipamento. Baixo ruído: Menos ruído durante a operação, melhorando o ambiente de trabalho.
Velocidade de resposta rápida: O servomotor possui capacidade de resposta rápida, alta velocidade de dobra e maior eficiência de produção.
Maior segurança: O sistema de controle eletrônico possui múltiplas medidas de proteção de segurança para melhorar a segurança no trabalho.

Importância da seleção do servomotor:

Movimento de flexão do motor: O servomotor fornece potência precisa para a dobradeira, controla o movimento das matrizes superior e inferior ou das matrizes esquerda e direita e realiza a operação de dobra da chapa metálica. Este método de acionamento é mais sensível e preciso do que o sistema hidráulico tradicional.
Controle de posição de alta precisão: O servomotor permite um controle preciso do ângulo e da posição, garantindo a exatidão do ângulo de dobra e atendendo às necessidades de processos de dobra complexos ou de alta exigência.
Obtenha respostas e ajustes rápidos: Graças à alta capacidade de resposta do sistema servo, a posição e a pressão do molde podem ser ajustadas rapidamente durante o processo de dobra, melhorando a eficiência da produção e a qualidade da dobra.
Recuperação e economia de energia: Em alguns projetos, o sistema servo pode recuperar energia durante o movimento, reduzir o consumo de energia e melhorar a eficiência energética geral.
Simplificar a estrutura mecânica e a manutenção: A utilização de servomotores em vez de sistemas hidráulicos reduz a complexidade do óleo hidráulico e dos circuitos de óleo, diminuindo os custos de manutenção e os riscos de falhas nos equipamentos.

Estratégia de otimização para prensa dobradeira elétrica:

1. Escolha componentes de acionamento de alto desempenho.
   Servomotor: Escolha um servomotor com velocidade de resposta rápida e torque estável para garantir a precisão e a resposta dinâmica do movimento.
   Mecanismo de transmissão: Utilize componentes de transmissão de alta rigidez e baixa folga, como cabos de aço, fusos de esferas, correias sincronizadas ou transmissões por engrenagens, para reduzir o erro de transmissão.
2. Utilize uma estrutura de transmissão precisa.
   Fuso de esferas: Possui alta eficiência e alta precisão, o que ajuda a obter um movimento suave e preciso.
   Correia ou corrente síncrona: Quando usada para transmissão de longa distância, melhora a eficiência e a durabilidade da transmissão.
   Guia linear: Garante a linearidade do percurso do movimento e reduz o desvio.
3. Projete um dispositivo de redução razoável.
   Utilize um redutor eficiente para garantir uma transmissão de torque estável e, ao mesmo tempo, minimizar a perda de energia.
   Escolha uma relação de transmissão adequada que leve em consideração os requisitos de velocidade e torque.
4. Reforçar as medidas de rigidez e absorção de impactos.
   Reforçar a rigidez no projeto estrutural para reduzir a vibração e a deformação.
   Adicionar estrutura de amortecimento em pontos-chave para reduzir a vibração durante o movimento.
5. Controle integrado em circuito fechado
   Utilize encoders e sensores para obter controle de feedback, ajustar parâmetros de movimento em tempo real e garantir a precisão dos ângulos de flexão.
   Adote algoritmos de controle avançados (como PID, Controle Preditivo de Modelo, etc.) para otimizar a trajetória do movimento.
6. Otimize a lubrificação e a manutenção.
   Lubrifique regularmente os componentes da transmissão para reduzir o atrito e o desgaste.
   Projete uma estrutura que seja fácil de manter e que permita detectar e substituir facilmente os componentes principais.
7. Simulação e testes digitais
   Realizar simulações de movimento através de software CAD/CAM para avaliar antecipadamente o desempenho do sistema de transmissão.
   Realizar análises dinâmicas antes do projeto propriamente dito para otimizar os parâmetros de transmissão.

Como selecionar a haste roscada da prensa dobradeira elétrica?

A seleção do parafuso do Prensa dobradeira elétrica É necessário considerar de forma abrangente as características de carga, os requisitos de precisão, os parâmetros de movimento e o projeto estrutural do equipamento. A seguir, apresentamos um processo de seleção detalhado e os principais pontos a serem considerados:

1. Esclarecer os parâmetros principais da seleção de parafusos.

• Análise de carga
  Carga axial: Determinada pela força de flexão, é necessário calcular a força axial (Fₐ) da força de flexão máxima transmitida ao parafuso através da estrutura mecânica.
  Exemplo: Se a pressão máxima da máquina de dobrar for de 100 kN e a eficiência de transmissão mecânica for de 80%, a carga axial do parafuso Fₐ = 100 kN / 80% = 125 kN.
  Carga radial: causada pelo peso de peças móveis, como deslizadores e moldes, e por cargas excêntricas, é necessário evitar a deformação por flexão do parafuso devido à força radial.
  Carga dinâmica: É necessário considerar a força inercial durante a aceleração/desaceleração (F=ma), a massa do cursor (m) e a aceleração máxima (a).
• Requisitos de precisão
  Precisão de posicionamento: A precisão do ângulo de curvatura da dobradeira em relação à peça de trabalho geralmente precisa estar dentro de ±0,5°, e a precisão de posicionamento correspondente do parafuso deve atingir 0,01~0,05 mm/1000 mm (como um parafuso de esferas de grau C7).
  Repetibilidade: afeta a consistência da peça de trabalho. Recomenda-se selecionar um fuso de esferas com repetibilidade ≤ ±0,005 mm.
• Parâmetros de movimento
  Velocidade máxima (v): determinada pela eficiência de produção, como por exemplo, a velocidade máxima de descida do cursor é geralmente de 100 a 200 mm/s.
  Aceleração (a): afeta a resposta dinâmica, geralmente 500~1000mm/s², e modelos de alta velocidade requerem valores mais altos.
  Passo (P): Quanto maior o passo, maior a velocidade, mas também maior a exigência de torque. O passo mais comum é de 10 a 20 mm.

2. Seleção do tipo de parafuso: parafuso de esferas versus parafuso trapezoidal

Recomendação: A prensa dobradeira elétrica prefere o fuso de esferas porque atende aos requisitos de alta precisão e alta eficiência.

1. Determine o diâmetro do parafuso (d₀)
   Com base na carga axial Fₐ, consulte a fórmula da carga dinâmica nominal do fuso de esferas (Cₐ): Ca = Fa × 31000L × fw × fh
   Onde:
   L é a vida útil esperada (mm), geralmente de 1 milhão a 5 milhões de mm;
   f_w é o fator de carga (1,5~2,5 para carga de impacto);
   f_h é o fator de dureza (1 para dureza do fuso de esferas ≥58HRC).
   Exemplo: Se Fₐ=125kN, L=3 milhões de mm, f_w=2, então Cₐ=125×√[3]{3000}×2≈125×14,4×2=3600kN, e um parafuso com uma carga dinâmica nominal ≥3600kN deve ser selecionado (como um fuso de esferas com um diâmetro de 63mm e um passo de 20mm).
   2. Verifique a velocidade crítica e a estabilidade.
   Velocidade crítica (n_c): Evite a ressonância durante a operação em alta velocidade. A fórmula é: nc = L2997 × d02
   Onde L é o espaçamento do suporte do parafuso (mm), é necessário garantir que a velocidade real n < n_c (geralmente n < 0,8n_c).
   Estabilidade axial: Quando a relação de aspecto (L/d₀) é grande, a carga crítica de flambagem precisa ser verificada para evitar que o parafuso seja comprimido e dobrado.
   3. Combine a relação do motor com a relação de transmissão.
   Torque do motor (T): A fórmula de cálculo é: T=2π×ηFa​×P​+Tf​
   Onde η é a eficiência do parafuso (0,9 para fuso de esferas) e T_f é o torque de atrito (cerca de 0,1 a 0,2 vezes o torque de carga).
   Relação de transmissão (i): Se a velocidade máxima do motor for n_m, ela deve satisfazer: i=v×60nm​×P​
   Exemplo: v=150mm/s, P=16mm, n_m=3000rpm, então i=3000×16/(150×60)=5,33 e a taxa de redução de i=5 pode ser selecionada.
2. Nível de precisão e método de pré-carga
   De acordo com as normas ISO, os níveis C5 a C7 são adequados para máquinas de dobra em geral, e o nível C3 é adequado para máquinas de dobra de precisão.
   Método de pré-carga: A pré-carga com porca dupla elimina folgas, melhora a rigidez e é adequada para aplicações de alta precisão; a porca única sem pré-carga tem baixo custo, mas apresenta folga.

Pontos-chave do projeto estrutural e da instalação

1. Método de suporte: fixado em ambas as extremidades (maior rigidez, adequado para parafusos longos), fixado em uma extremidade + apoiado em uma extremidade (estrutura simples, adequado para parafusos médios e curtos).
2. Lubrificação e proteção: O fuso de esferas precisa ser lubrificado regularmente com graxa à base de lítio ou utilizar um sistema de lubrificação automática, e uma cobertura contra poeira (como um fole ou uma correia de aço) deve ser instalada para evitar a entrada de poeira e sua consequente deterioração.
3. Compensação da expansão térmica: Em parafusos longos, é necessário considerar o alongamento causado pelas variações de temperatura, o que pode ser resolvido por meio de pré-tensionamento ou reserva de folgas de compensação.

Referência do caso de seleção

Modelo: Prensa dobradeira elétrica de 70 toneladas, comprimento da mesa de trabalho de 2 metros, precisão de posicionamento de ±0,03 mm.
Seleção do parafuso: parafuso de esferas laminadas (custo inferior ao parafuso retificado, atende à precisão geral), diâmetro × passo: 50 mm × 16 mm, nível de precisão: C7, método de suporte: fixado em ambas as extremidades + pré-aperto com porca dupla; motor compatível: servomotor com potência de 7,5 kW, relação de redução i = 4, velocidade máxima de 2000 rpm, atende à velocidade do cursor de 200 mm/s.

Precauções

1. Flutuação da carga: A carga não é constante durante o processo de flexão, portanto, o modelo deve ser selecionado de acordo com a carga máxima e o fator de segurança (1,5 a 2 vezes) deve ser considerado.
2. Correspondência de rigidez: A rigidez da haste roscada deve ser coordenada com a rigidez da estrutura e do cursor para evitar a perda de precisão devido à deformação da haste roscada.