1、第 3 期0引言自 2020 年以来，我国政府工作报告和“十四五”规划中均提到了“碳达峰”和“碳中和”战略目标：到2030 年实现碳达峰，到 2060 年实现碳中和。纵观碳达峰的实施路径和技术路线，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。限制二氧化碳排放、全社会绿色低碳转型的节奏愈行愈快。与此同时，能耗“双控”限电限产对数控机床行业上中下游都产生了较为明显的冲击。实现碳达峰，坚持能耗双控的政策，对数控机床行业形成了倒逼机制机床制造企业需要适应这场全社会性的绿色变革，必须践行节能环保措施，符合能耗双控目标，走可持续发展道路，才能获得长远发展。践行措施可以概括为以下两个方面：优化生
2、产过程，通过升级生产设备，改进生产制造工艺，提高能源利用率，提高生产效率，这也是最直接最有效的方式；产品升级迭代，通过技术升级，不断改进提升销售产品的节能环保性能，为终端市场提供更加可靠的节能环保型产品。本文结合公司实际，从产品升级迭代的角度浅析板料折弯机发展中节能环保技术的应用与体现，并在此基础上对板料折弯机的市场前景进行粗略的分析与展望。1节能环保认知“节能”就是采用技术上切实可靠、经济上合理可行、社会和环境都能够接受的方式方法，有效地利用能源，提高设备的能源利用效率。更通俗地讲，就是生产出与原来同样数量、同样质量的产品，尽可能地减少能源消耗量；或用与原来同样数量的能源消耗量，生产出比原来
3、数量更多或数量相等而质量更好的产品。“环保”广义的理解，环保包括生产中的清洁技术、节能技术，环保技术以及产品的回收、安全处置与再利用等，是对产品从“生”到“死”全生命周期的全程绿色呵护。狭义上理解，既是产品的某些特性提升对环境保护有明显的促进作用，即视为环保。本文所述为狭义上所理解的环保。2节能环保技术的体现从技术和发展的角度来看，市场上的板料折弯机主要有以下几大类型：扭轴同步折弯机电液同步折弯机油电混合折弯机纯电伺服折弯机+智能折弯中心机器人自动化折弯及上下料。2.1电液同步与扭轴同步折弯机与扭轴同步折弯机相比，电液同步折弯机技术上最大的升级创新点为采用了电液同步控制方式代替了扭轴同步控制方
4、式。具体来说，扭轴同步折弯机的工作原理是采用扭轴同步杆的结构强制油缸活塞杆同步运行，当一个油缸活塞杆向下运动时，会带动滑板向下运动，同收稿日期：2022-12-10；修订日期：2023-01-15节能环保技术在板料折弯发展中的应用浅析申家雷1，张彪2，李振光1，张磊1，雷斌华1（1.瑞铁机床（苏州）股份有限公司，江苏 太仓 215000；2.国机铸锻机械有限公司，山东 济南 250306）摘要：随着国家“碳达峰”政策的实施，机床制造企业需要适应这场全社会性的绿色变革，践行节能环保措施，符合能耗双控目标，走可持续发展道路，从而获得长远发展。其措施一是优化生产过程，二是产品升级迭代。本文结合公司实
5、际情况，从产品升级迭代的角度浅析板料折弯机发展中节能环保技术的应用体现，并在此基础上对板料折弯机的市场前景作了分析与展望。关键词：板料折弯机；节能环保；电液同步；油电混合；纯电伺服中图分类号：TG315.5+4文献标识码：BDOI：10.16316/j.issn.1672-0121.2023.03.001文章编号：1672-0121（2023）03-0007-05第 58 卷 第 3 期Vol.58 No.3CHINA METALFORMING EQUIPMENT&MANUFACTURING TECHNOLOGY2023 年 6 月Jun.20237-第 58 卷时扭轴同步杆开始工作，并强制另
6、一侧油缸活塞杆下降，达到油缸运行同步的效果。这种工作方式不能实现反馈调整，其行程固定、双缸同步精度低，滑板动作周期长。电液同步折弯机的工作原理是采用数控系统控制电机进而驱动定量液压泵供油，并通过采用管路中的溢流阀进行节流的方式来改变比例压力阀的流量，从而实现折弯机左右两个油缸活塞杆的同步运动及位置精确定位，此种工作原理称为“阀控”，如图1 所示。同时通过滑板两侧固定于机架的检测单元进行实时误差反馈，同步精度更高。油缸行程可数控调节，动作周期可根据需要灵活调整。相较之下，电液同步折弯机具有同步精度更好，效率更高等明显的优点。市场应用终端反馈，使用效率较扭轴同步折弯机综合提升可达 150%200%
7、，起到了非常明显的节能效果。目前电液同步折弯机已经在市场上普及，是技术最成熟、应用最广泛的板料折弯机产品。当然因为终端市场需求不同，扭轴同步折弯机在“十四五”乃至更长的一个时间内仍然拥有一定的市场份额。2.2油电混合与电液同步折弯机油电混合折弯机的诞生，是折弯机发展过程中一个里程牌式的突破。如图 2 所示，其工作原理是由数控系统控制两套伺服电机及与之直连的伺服泵来驱动左右油缸运动，伺服电机根据折弯程序中设定的所需折弯压力及滑板下压点位置值控制油泵的输出流量和流速，进而控制滑块的运动速度以及定位位置。这种控制方式通俗地称为“泵控”。1.09002.0900TTAABBPP1.0300同步块同步块
8、压力块PM1Mp0.03000.Y02L1.Y041.Y052.Y052.Y042.0700F FMTM2M21.08001.07002.08001.02002.05001.05002.02001.Y012.Y012.0300SDSD图 1电液同步控制液压原理图8-第 3 期在滑板快下、工进、返程的整个动作过程中，泵控系统根据程序设定按需输出流量和流速，液压循环过程中不存在溢流现象。油泵输出的液压油全部供给了左右油缸。因此节能效果非常突出。依据行标 折弯机能耗检测方法，通过第三方检测机构检测认证，以瑞铁公司 110t 折弯机为例，节能可达50%。由于伺服电机的频率响应速度远高于比例阀，因此油电
9、混合折弯机一个折弯循环的时间比电液同步折弯机可以提高 25%30%。以公司 110t 折弯机为例，一般电液同步折弯机每分钟可以完成 1314 次折弯循环，而油电混合折弯机循环次数可达到 1820次。由于油电混合“泵控”系统不存在溢流现象，基本没有无用的能耗损失，所以正常使用时不会导致油温的明显上升，所以不需要大型油箱进行降温，进而用油量也明显少于电液同步折弯机。同规格对比下油电混合折弯机的用油量仅为电液同步折弯机的30%50%左右。折弯机的吨位越大，节油效果越明显。同时，因为温升小，油质下降周期延长，常规保养换油的周期一般可从每年更换一次延长至三年更换一次即可。设备终端使用维护保养更加节油环保
10、。电液同步折弯机主电机一直不停转动，其噪声较大，会对操作人员产生一定的影响。而油电混合折弯机在待机时电机不转，折弯机在待机时处于零噪声状态。由于无溢流，同型号下，油电混合折弯机的伺服主电SM1AM2MS G1 1/4YV1YV2YV5YV4YV3PTPTPTABA B图 2油电混合泵控系统液压原理图申家雷，等：节能环保技术在板料折弯发展中的应用浅析9-第 58 卷机功率要比电液同步折弯机的要小，伺服电机在滑板快下、保压，返程状态下的噪声也远低于电液折弯机的主电机产生的噪声，工作环境明显改善。2.3纯电伺服折弯机的技术特点如图 3 所示，纯电伺服折弯机的工作原理是通过大扭矩伺服电机带动重型丝杆传
11、动的方式控制滑板运动与定位来实现折弯过程，在板料成型保压过程中电机处于扭矩模式电机不转动但持续输出高扭矩。纯电伺服折弯机与传统电液同步以及油电混合折弯机相比，节能特性更加的直观，依据行标 折弯机能耗检测方法，通过第三方检测机构检测认证，以公司 110t 折弯机为例进行实测，能耗是电液同步折弯机的 1/4，是油电混合折弯机的 1/2。同时因为伺服直驱的特点，效率提升也十分显著，通过实测对比，综合折弯效率较电液同步折弯机提升达 80%100%，较油电混合折弯机提升 20%30%。纯电伺服折弯机纯粹使用电能驱动，不再搭载液压传动系统，不使用液压油。即做到真正的无油污染，绿色环保。由于纯电伺服数控折弯
12、机是靠伺服电机带动丝杆传动而使滑板上下运动及定位的，在长时间工作下丝杆的温升也极小，所以传动机构在长期使用后的定位精度依然非常高，体现出系统的高稳定性。纯电伺服折弯机控制系统更易于自动化集成，在折弯自动化领域拥有着更大的优势和潜力。目前市场上的纯电伺服折弯机基本上是 100t 及以下的小吨位机型，而占市场使用率较高的大吨位折弯机中，由于在技术和成本控制方面存在难点，所以目前还未能有效普及使用，具体有：由于受滚珠丝杆载荷特性的限制，很难满足载荷较大的折弯机需求；大吨位纯电伺服折弯机的结构设计和加工工艺难度较大，成本较高，经济性差；折弯变形所产生的偏载对丝杆螺母产生影响，变形补偿结构技术仍需突破。
13、在折弯吨位及机型方面由于受上述技术瓶颈和成本的影响，目前纯电伺服折弯机在大吨位和长规格的机型上还有待技术创新和突破。随着丝杆生产技术，伺服控制技术的不断发展，机身结构、补偿结构的不断创新，以上问题也会不断改善和进步。瑞铁机床独特的多驱组合驱动结构为大吨位纯电伺服折弯机的发展提供了一个方向。2.4智能折弯中心技术特点严格来说，从产品结构上看，智能折弯中心不属于板料折弯机的范畴，它是针对钣金折弯加工的一种新型解决方案。智能折弯中心与传统板料折弯机最大的不同之处在于，板料的折弯成形过程中，板料基体部分是不动的，折弯成形是通过上下折弯模具动作完成的。因此智能折弯中心具有无与伦比的高效率，经测比，其折弯
14、速度是普通板料折弯机的 3 倍以上。如图 4 所示，智能折弯中心采用伺服电机驱动，重载荷丝杆传动，可实现工件的自动送料定位和旋转，无需换模即可完成对板料的上下折弯、折圆弧及压边等多种加工工艺。主要是针对薄板加工，特点是工作行程短、进给快；操作控制系统高度智能化，是传统折弯加工方式的一个升级。基于智能折弯中心这些特点，其自动化、柔性化应用实现难度小，在未来钣金折弯自动化发展中占有重要地位。2.5机器人自动折弯及上下料的快速发展板料折弯机的机器人自动化应用近年来呈快速增长之势。一方面，随着自动化技术的不断发展，工业机器人市场普及化，工业机器人的使用成本大幅下降。另一方面，人力资源市场不断萎缩，自动
15、化代替人工的需求不断增加。机器人自动化的优势逐渐为市场所认可。国内外主流品牌机器人厂家自主研图 3纯电伺服多驱组合式传动结构示意图10-第 3 期发的折弯软件，通过折弯随动技术及自动寻边技术，配合机器人控制技术实现板料折弯过程自动化。机器人自动化的应用，在终端市场使用上带来的是综合效率的提升。总结板料折弯机的技术发展趋势，其设备加工效率不断提升、设备能耗逐步下降、设备液压油使用量越来越少，设备数控化程度及自动化程度越来越高。板料折弯机正朝着终端行业细分化，产品种类多元化的方向发展。纵观板料折弯机的技术发展历程，每一次技术升级创新，在设备终端应用上最直观的表现就是更加节能环保，表现在设备效率提升
16、，能耗降低，节油减排，稳定可靠。3板料折弯机的市场前景分析与展望通过上面的技术介绍和总结，本文对未来板料折弯机的市场前景做了一些预测和展望。（1）随着油电混合折弯机技术的日趋成熟，其应用成本将不断降低，市场普及率将越来越高。特别是在大吨位折弯机市场上，油电混合折弯机的优势愈加明显，其应用会越来越普遍，传统电液型式将逐渐扩大市场份额占比。（2）纯电伺服折弯机相较油电混合折弯机，是一种更加纯粹的节能高效，绿色环保的绿色折弯机产品。是折弯机技术发展的新风向。小吨位纯电伺服折弯机市场占有率将进一步扩大，随着技术发展，重型纯电折弯机应用逐步走向市场。（3）智能折弯中心以其特有的工艺集成特性和高效率，在例如文件柜、货架等钣金批量化生产的薄板加工行业中将得到更广泛的应用，会替代部分传统折弯机。（4）工业制造向自动化发展速度加快，以机器人代替人工折弯的需求不断攀升。（5）市场终端的需求从提供单一产品到能够提供成套整体解决方案的交钥匙工程不断转变。（6）折弯机高端化，精密化需求增加，角度检测技术，角度补偿数据库，生产管理软件等数字化智能化技术应用需求扩大。参考文献：1李振光，张磊，吕祥龙，等.油电混合数
