【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 10s，伺服電機(jī)即可因堵轉(zhuǎn)而發(fā)熱，降低伺服電機(jī)使用壽命、甚至易損壞。 4 全液壓與全電動(dòng)式精密注塑機(jī)注射系統(tǒng)的比較 采用伺服電機(jī)控制螺桿的塑化計(jì)量精度較高，轉(zhuǎn)速也 較穩(wěn)定，還可以多級(jí)調(diào)節(jié)。采用伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)螺桿進(jìn)行注射日寸，由于滾珠絲桿負(fù)載大、高速旋轉(zhuǎn)，磨損也較嚴(yán)重。因此，一般全電動(dòng)式精密注塑機(jī)的注射速率不大于 500mm／ s。而全液壓式精密注塑機(jī)若采用蓄能器輔助注射時(shí)，注射速率可達(dá)到 ]000mm／ s 以上。在注射時(shí)用伺服電機(jī)起動(dòng)速度比一般的液壓式快，但如果液壓式精密注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)采用蓄能器時(shí)，將比伺服電機(jī)起動(dòng)更快。伺服電機(jī)對(duì)注塑壓力和注射速率的控制都較準(zhǔn)確，但進(jìn)入保壓時(shí)由于伺服電機(jī)不能在不旋轉(zhuǎn)的情況下提供大的扭距，所以只能間斷地旋轉(zhuǎn)，靠測(cè)量螺桿前面物料壓力進(jìn) 行補(bǔ)壓。這樣，一方面滾珠絲桿容易磨損，另一方面也較為耗能，壓力也不穩(wěn)定。另外，要將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成注射的直線運(yùn)動(dòng)，注塑壓力很大，磨損也較大。對(duì)于這一點(diǎn)，許多廠家還沒(méi)有很好的解決辦法。 5 精密注塑機(jī)發(fā)展的新動(dòng)向 全電動(dòng)式精密注塑機(jī)有一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是在節(jié)能和動(dòng)作精度方面尤為突出。但由于目前的全電動(dòng)式精密注塑機(jī)采用肘桿式鎖模系統(tǒng)，一方面限于機(jī)械加工精度，另一方面由于肘桿的機(jī)械磨損，故全電動(dòng)式精密注塑機(jī)僅能加工 CD、 VCD， 最多再加工 DVD5，而且使用一年左右其精度就會(huì)下降。臺(tái)灣一企業(yè)用了 100 多臺(tái) 全電動(dòng)式精密注塑機(jī)生產(chǎn) CDR，不到一年就有許多機(jī)器出現(xiàn)問(wèn)題。故全電動(dòng)式精密注塑機(jī)在開(kāi)合模精度及使用壽命上不如全液壓式精密注塑機(jī)。而全液壓式精密注塑機(jī)要保證精度就必須采用伺服閥，伺服閥價(jià)格昂貴帶來(lái)成本上升，使帶有伺服閥的全液壓式精密注塑機(jī)的價(jià)格高于全電動(dòng)式精密注塑機(jī)。電動(dòng) — 液壓式精密注塑機(jī)是一種集液壓和電驅(qū)動(dòng)于一體的新型精密注塑機(jī)，它融合了全液壓式精密注塑機(jī)的高性能優(yōu)點(diǎn)和全電動(dòng)式精密注塑機(jī)的節(jié)能優(yōu)點(diǎn)。這種電動(dòng) — 液壓相結(jié)合的復(fù)合式精密注塑機(jī)已成為當(dāng)今精密注塑機(jī)發(fā)展的新動(dòng)向。 電動(dòng) 液壓復(fù)合式精密注塑機(jī)目前主 要有以下三種形式：①計(jì)量 塑化采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，螺桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng) 注射由液壓系統(tǒng)完成，并采用液壓式鎖模機(jī)構(gòu)。塑化加工需要旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將液壓機(jī)中耗能較多的塑化加工改為電驅(qū)動(dòng)，效率高、節(jié)能。②計(jì)量 — 塑化及注射均采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，鎖模采用伺服電機(jī)和肘桿式機(jī)構(gòu)，液壓系統(tǒng)采用帶蓄能器及變量泵的增壓裝置，可達(dá)到高速、較高精度和節(jié)能的效果。③電動(dòng) — 液壓復(fù)合的鎖模機(jī)構(gòu)。采用兩組伺服電機(jī)加滾珠絲桿的動(dòng)模驅(qū)動(dòng)裝置，取代原來(lái)的一對(duì)液壓油缸進(jìn)行開(kāi)合模動(dòng)作。在后模板上裝有一個(gè)大的鎖模油缸，該鎖模油缸活塞桿的一端固定在動(dòng)模板上，另一端的外 表面有螺紋，并套穿在鎖模油缸的中心孔內(nèi)。在鎖模油缸上有一對(duì)剖開(kāi)螺母，在動(dòng)模驅(qū)動(dòng)裝置的滾珠絲桿上有一組補(bǔ)油油缸，連接到鎖模油缸上。該裝置還設(shè)有一組增壓驅(qū)動(dòng)裝置，由伺服電機(jī)、滾珠絲桿及增壓油缸組成，增壓油缸通過(guò)閥門也連接到鎖模油缸上。在合模過(guò)程中，對(duì)開(kāi)的螺母打開(kāi)，動(dòng)模驅(qū)動(dòng)裝置作合模運(yùn)動(dòng)，補(bǔ)油油缸對(duì)鎖模油缸充油。在鎖模過(guò)程中，對(duì)開(kāi)的螺母閉合，增壓驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)作，對(duì)鎖模油缸增壓。這種直壓式鎖模機(jī)構(gòu)以極少量的油為媒介，利用伺服電機(jī)與螺紋所產(chǎn)生的油壓進(jìn)行中心鎖模，位置對(duì)準(zhǔn)精確度高、啟動(dòng)停止性能好。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高 。 電動(dòng) 液壓復(fù)合式將是未來(lái)精密注機(jī)采用的主要結(jié)構(gòu)，相信還有更多的復(fù)合式結(jié)構(gòu)即將問(wèn)世。 2020 年在上海舉辦的第十六屆中國(guó)國(guó)際塑料橡膠工業(yè)展覽會(huì)上， 日本廠家展出了循環(huán)時(shí)間 0． 61s 的精密注塑機(jī)，這是一個(gè)方向，即現(xiàn)代精密注塑機(jī)將朝著高速高效、節(jié)能、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。 D: “全液壓”與“全電動(dòng)”注塑機(jī)的比較 編者按：近年來(lái)，全液壓式和全電動(dòng)式注塑機(jī)都獲得了一定的發(fā)展，特別是在精 密注塑方面，兩者都得到了應(yīng)用，客戶在購(gòu)買注塑機(jī)時(shí)對(duì)選擇何種機(jī)型常存在疑惑。 黃步明先生致力于精密注塑設(shè)備的研發(fā)已 有 20 多年。 2020 年，他研發(fā)的D50 數(shù)碼光盤注塑機(jī)通過(guò)省級(jí)鑒定，該項(xiàng)目填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，是數(shù)碼光盤設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的重大突破，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)注塑機(jī)從普通型向超精密型發(fā)展的歷史性跨越。 本文以全液壓注塑機(jī)在光盤生產(chǎn)線中的應(yīng)用為切入點(diǎn)，對(duì)全液壓式和全電動(dòng)式注塑機(jī)的結(jié)構(gòu)、技術(shù)、性能、環(huán)保、適應(yīng)性等方面進(jìn)行了綜合對(duì)比，詳解了兩者各自的特長(zhǎng)與不足。 從 2020 年中國(guó)國(guó)際光存儲(chǔ)設(shè)備展覽會(huì)及學(xué)術(shù)交流會(huì)的信息來(lái)看，目前國(guó)際上的光盤生產(chǎn)線多采用全液壓式或全電動(dòng)式注塑機(jī)，近年來(lái)電動(dòng)－液壓復(fù)合式注塑機(jī)也有所應(yīng)用， 全液壓式注塑機(jī)與全電動(dòng)式注塑機(jī)的最大不同之處在于合模部分和注射部分，現(xiàn)對(duì)比如下： 泓利全液壓注塑機(jī) 合模部分 光盤注塑要求合模動(dòng)作快速、平穩(wěn)，且壓力轉(zhuǎn)換快速精準(zhǔn)，另對(duì)模板平行度及起停位置的精度要求也很高。 盡管全液壓式注塑機(jī)存在液壓油的可壓縮性問(wèn)題，但是液壓在靜止的時(shí)候壓力處處相等，所以模板和模具受力都相當(dāng)均勻。廣東泓利公司在自己掌握的四缸兩板鎖模的成熟技術(shù)基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)改進(jìn)，將其改為三缸兩板直鎖式合模機(jī)構(gòu)運(yùn)用到光盤注塑機(jī)上，使得光盤模具受到均勻的夾緊力，而非傳統(tǒng)的頂緊力。工作的時(shí)候 ，在模板的中間，一個(gè)較小的移模油缸快速開(kāi)合模板，在其合模之后，三個(gè)大油缸被施以高壓夾緊模具。在注射和保壓過(guò)程中，高壓鎖模油缸的壓力隨著注射壓力的增大而增大，始終確保不會(huì)出現(xiàn)讓模的現(xiàn)象。而且由于液壓壓力的自適應(yīng)原理，使得模板和模具的受力更加均勻合理。 全電動(dòng)式注塑機(jī)一般用伺服電機(jī)取代原來(lái)的油缸推動(dòng)肘桿作開(kāi)合模運(yùn)動(dòng)。所以原來(lái)肘桿式結(jié)構(gòu)所存在的問(wèn)題繼續(xù)存在，如加工精度要求高、易磨損、調(diào)模困難等。由于使用伺服電機(jī)，可以使肘桿在不同的角度停下來(lái)，有利于鎖模力的改變，并可以進(jìn)行壓縮成型。并且，由于沒(méi)有油壓慣 性的影響，所以噪音比較低，控制精度高。但是這一切都是以肘桿和滾珠絲桿沒(méi)有磨損、制造和裝配精度高并且模具安裝平面平行為前提的。而一般全電動(dòng)注塑機(jī)在使用一年時(shí)間左右，便都會(huì)出現(xiàn)肘桿和滾珠絲桿磨損所帶來(lái)的麻煩。此時(shí)不但機(jī)器的精密度降低，而且滾珠絲桿上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)附加的徑向力，從而加速磨損使精密度進(jìn)一步快速下降，并帶來(lái)效率降低、噪音增大等問(wèn)題。此外，如果肘桿在未完全撐直就開(kāi)始注射，高壓的熔融塑料對(duì)模具強(qiáng)大的漲模力會(huì)作用在滾珠絲桿以及伺服電機(jī)的主軸之上，此力足夠大的時(shí)候便可能導(dǎo)致滾珠絲桿和伺服電機(jī)的損壞。 注射部分 光盤屬于薄壁制品，光盤上的信息凹槽深度在納米級(jí)精度。為了保證復(fù)制信號(hào)的準(zhǔn)確性，要求注射過(guò)程在高速高壓的條件下進(jìn)行，并且注射、保壓過(guò)程的速度、壓力多段可調(diào)，保壓轉(zhuǎn)換點(diǎn)準(zhǔn)確。否則，盤片制造出來(lái)之后可能會(huì)出現(xiàn)信號(hào)丟失、信號(hào)不完整以及盤片翹曲、銀紋等缺陷。同時(shí)，為了保證整機(jī)循環(huán)周期盡量短，因此機(jī)筒螺桿的塑化速度要求非常高，而且要求塑化量非常準(zhǔn)確，塑化的速度、背壓也是多級(jí)可調(diào)，以滿足在高速的情況下依然有很好的塑化效果。因此采用專用的螺桿，這也有利于保證在成型過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)氣泡、黑點(diǎn)和雜質(zhì)等缺陷。 目前，全液壓式注塑機(jī)在注射部分的結(jié)構(gòu)一般分為雙缸注射與單缸注射兩種。雙缸注射裝置具有軸向長(zhǎng)度短，注射油缸、螺桿、油馬達(dá)三者之間的連接關(guān)系比較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但是這種結(jié)構(gòu)注射負(fù)載大，難以精密控制。單缸一線式注射裝置則有利于精密控制，不過(guò)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造精度要求也比較高。但是廣東泓利公司將單缸一線式的結(jié)構(gòu)做了巧妙的改變，使得油馬達(dá)在注射油缸與螺桿之間，這使得結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，加工也容易得多，但其調(diào)整起來(lái)也會(huì)比較困難。 在全電動(dòng)注塑機(jī)中注射系統(tǒng)一般有兩種結(jié)構(gòu)，一種是帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，一種是電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。顯然， 加入帶傳動(dòng)之后精度會(huì)受到一定的影響，而不用皮帶傳動(dòng) 雖然結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是要求電機(jī)轉(zhuǎn)速較低、轉(zhuǎn)矩較大，且其過(guò)載保護(hù)能力較弱。不過(guò)，塑化的時(shí)候采用伺服電機(jī)控制螺桿旋轉(zhuǎn)，塑化計(jì)量的精度會(huì)比較高，轉(zhuǎn)速也較穩(wěn)定，且可以無(wú)級(jí)調(diào)速。在注射的時(shí)候，伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)螺桿進(jìn)行注射，控制的精度也很高，反應(yīng)也很靈敏，有利于多級(jí)注射調(diào)節(jié)。但是，由于滾珠絲桿的高負(fù)載高轉(zhuǎn)速并且頻繁啟停所以磨損也比較大。伺服電機(jī)在注射時(shí)啟動(dòng)速度比一般的液壓式快，但是如果液壓系統(tǒng)加裝畜能器，將比伺服電機(jī)啟動(dòng)更快，同樣的如果將畜能器用于快速注射其速度 也可以快過(guò)伺服電機(jī)的注射速度。當(dāng)然，用伺服電機(jī)對(duì)于注射壓力和速度的控制都是比較準(zhǔn)確的，但是進(jìn)入保壓時(shí)，由于伺服電機(jī)不能夠在停轉(zhuǎn)的狀態(tài)下提供大的扭矩，所以只能間斷的轉(zhuǎn)動(dòng)，靠測(cè)量螺桿前面物料的壓力進(jìn)行補(bǔ)壓。這樣，一方面滾珠絲桿不斷啟停承受沖擊力將加速磨損，另一方面電機(jī)頻繁啟停將導(dǎo)致發(fā)熱，能耗也變大，壓力也不易穩(wěn)定。 總的來(lái)講，全電動(dòng)式注塑機(jī)與全液壓式注塑機(jī)都各自具有自己的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，將兩者相結(jié)合制造出來(lái)的注塑機(jī)也不盡如人意。所以，國(guó)際上高精密注塑機(jī)依然在朝全電動(dòng)式和全液壓式兩個(gè)方向上發(fā)展，在許多方面 也各自持有不同的意見(jiàn)，一些生產(chǎn)廠家對(duì)外報(bào)道的對(duì)比數(shù)據(jù)也不可全信。下面將從 10 個(gè)方面進(jìn)行進(jìn)一步地對(duì)比討論： 1. 節(jié)能方面 全電動(dòng)式注塑機(jī)在節(jié)能上比全液壓式有一定的優(yōu)勢(shì)，但絕不是像一些廠家宣傳的節(jié)能效率那么高。因?yàn)樽⑺軝C(jī)能耗最大的是在加熱過(guò)程、注射過(guò)程以及塑化過(guò)程，液壓式注塑機(jī)的動(dòng)作是循序進(jìn)行，而電動(dòng)式注塑機(jī)則必須頻繁啟動(dòng)，特別是大型注塑機(jī)需要克服伺服電機(jī)的高慣性，消耗的能量大；況且，生產(chǎn)不同產(chǎn)品其節(jié)能效果是有很大差別的，若用全電動(dòng)式生產(chǎn)薄壁制品可能節(jié)能就沒(méi)有那么多。而且許多廠家的節(jié)能是與單缸液壓式相比較的 ，如果與其他結(jié)構(gòu)的全液壓式或肘桿式相比，節(jié)能效果就不是那么明顯的了。同時(shí)，如果全液壓式注塑機(jī)采用多泵、變量泵液壓系統(tǒng)，應(yīng)用變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，采用負(fù)載反應(yīng)型注射系統(tǒng)等方案，其節(jié)能效果也能與全電動(dòng)式的不相上下。 2. 降噪、環(huán)保方面 全電動(dòng)式注塑機(jī)的一個(gè)宣傳口號(hào)就是寧?kù)o，對(duì)于這一點(diǎn)，如果其中的肘桿以及滾珠絲桿均沒(méi)有磨損且裝配精度較高時(shí)確實(shí)是如此的。但是一旦產(chǎn)生磨損或者裝配精度不高，那么在注射以及開(kāi)模過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生很大的震動(dòng)和噪音，而且一旦發(fā)生，這一切都將加速惡化。 目前，幾乎所有的全電動(dòng)注塑機(jī)生產(chǎn)廠家均采用 空冷式伺服電機(jī)和同步帶來(lái)驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)各軸，由于空冷式伺服電機(jī)會(huì)向無(wú)塵室中釋放熱量，從而造成高溫空氣渦流和塵粒飛揚(yáng)；而同步帶在磨損中也會(huì)釋放有害塵粒。另外，目前幾乎所有的全電機(jī)均采用曲肘式鎖模機(jī)構(gòu)，而曲肘的關(guān)節(jié)需采用油脂來(lái)潤(rùn)滑，從而易發(fā)生油脂泄露和受熱揮發(fā)現(xiàn)象，造成對(duì)模具的污染，進(jìn)而影響潔凈室產(chǎn)品的品質(zhì)。泓利公司的全液壓注塑機(jī)由于采用全封閉式液壓驅(qū)動(dòng)開(kāi)合模，因此完全杜絕了對(duì)周圍環(huán)境及制品的污染問(wèn)題。特別適合醫(yī)療用品等方面的應(yīng)用。 3. 精度方面 盡管全液壓式存在液壓油的可壓縮性等問(wèn)題，但是由于液壓在靜止的時(shí)候壓力是處處相等的，所以采用兩板式液壓合模機(jī)構(gòu)的精度很高。如果在注射以及塑化系統(tǒng)采用伺服閥控制，其控制精度也將是非常高的，全電動(dòng)式合模裝置由于還存在肘桿和滾珠絲桿的磨損問(wèn)題，所以機(jī)械精度以及磨損必然影響制品質(zhì)量，因此其鎖模精度還是沒(méi)有全液壓式的高。這方面在加工光盤方面也得到了驗(yàn)證，全電動(dòng)式只能生產(chǎn) DVD5 與 VCD、 CD 等， DVD9 以上及 CDR、 DVDR、 DVDRW 等均難以應(yīng)用電動(dòng)式注塑機(jī)加工。不但如此，全電動(dòng)式的精度還會(huì)隨著使用時(shí)間的增加而 不斷加速下降。 4. 價(jià)格成本方面 全電動(dòng)式的價(jià)格比全液壓式一般要高 30％以上，在綜合性能沒(méi)有比全液壓式高很多的情況下，如此高的價(jià)格，市場(chǎng)是否接受也是值得思考的。 5. 使用壽命問(wèn)題 全電動(dòng)式主要是剛才所講的肘桿及滾珠絲桿的磨損問(wèn)題，這種問(wèn)題一旦出現(xiàn)必將加速惡化，導(dǎo)致使用壽命較短。而全液壓式注塑機(jī)可執(zhí)行超過(guò) 25,000,000 次的 生產(chǎn)循環(huán)周期，主要問(wèn)題則是液壓密封件的老化問(wèn)題。 6. 維修費(fèi)用問(wèn)題 伺服電機(jī)的質(zhì)量應(yīng)該是可信的，維修率較低，但是如果出現(xiàn)故障維修成本將會(huì)很高，而且滾珠絲桿及肘桿的維修也是一 件十分困難的事情。 7. 使用費(fèi)用方面 全電動(dòng)式不必用液壓油，也不用冷卻器，這方面不但節(jié)省成本，而且也減少污染，當(dāng)然也有例外，因?yàn)殡S著使用時(shí)間的增加，一些因?yàn)槟p所帶來(lái)的一系列問(wèn)題便會(huì)接踵而至暴露無(wú)遺。并且，全電動(dòng)機(jī)需要不斷潤(rùn)滑，而且必須使用專用潤(rùn)滑油，造成成本升高。相比之下，由于全液壓機(jī)是通過(guò)液壓油自潤(rùn)滑的，這樣就節(jié)省了這部分費(fèi)用。 8. 功能擴(kuò)展方面 全電動(dòng)注塑機(jī)目前也還不夠靈活，不適合使用復(fù)雜的模具，如帶抽芯裝置的模具。由于全電動(dòng)式對(duì)于增加抽芯或者鉸牙沒(méi)有液壓式的方便，用戶購(gòu)機(jī)時(shí)也很難選擇，如果機(jī) 器出廠時(shí)不配備這些功能，那么以后要增加這些裝置將特別困難。另外，全電動(dòng)注塑機(jī)的注射壓力和速度較低。在要求注射速度超過(guò) 1100mm/s、注射壓力達(dá)到 400MPa 的應(yīng)用領(lǐng)域，只有帶蓄能器的液壓注塑機(jī)才能勝任。 9. 過(guò)載保護(hù)功能方面 全電動(dòng)式完全依靠機(jī)械傳動(dòng)，這既是它的優(yōu)點(diǎn)，也是它的缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)在于精度高，缺點(diǎn)是機(jī)器一旦出現(xiàn)故障，如螺桿被卡死，伺服電機(jī)可能會(huì)因?yàn)槎罗D(zhuǎn)而發(fā)熱燒壞。同時(shí)，它也不適合被應(yīng)用在需長(zhǎng)時(shí)間鎖模和保壓的情況，這樣也會(huì)使伺服電機(jī)過(guò)度受熱而受損。