伺服电机驱动是目前成形装备发展的一个新方向，不但可以实现成形装备柔性化和智能化，还可以提高生产率和产品质量、节能环保。——孙友松

孙友松主要社会职位有：全国锻压学会副理事长、设备委员会副主任，广东省机械工程学会副理事长，广东省锻压学会副理事长，广州市锻压学会理事长，广州市机电工程学会副理事长，广州欧美同学会副会长，广东省工业设计学会理事长，《工业工程》杂志主编，《塑性工程学报》、《锻压技术》、《锻压装备与制造技术》等杂志编委。

伺服电机驱动是目前成形装备发展的一个新方向，不但可以实现成形装备柔性化和智能化，还可以提高生产率和产品质量、节能环保。传统的压力机，尤其是各种机械压力机，均以交流感应电机为动力，靠飞轮储存能量、离合器控制起停。其最大的缺点是滑块工作特性固定，无法调节，工作适应性差，缺乏“柔性”。伺服压力机是成形装备的最新发展，它以计算机控制的交流伺服电机为动力，通过螺旋、曲柄连杆、肘杆或其它机构将电机的旋转运动转化为滑块所需的直线运动。它不但可以保持机械驱动的种种优点，而且改变了其工作特性不可调的缺点，使机械驱动的成形装备也具有了柔性化、智能化的特点，工作性能和工艺适应性大大提高。还简化了结构，方便安装、减少维修、降低能耗、减轻重量。它是高新技术与传统机械技术的结合，对于推动成形装备的更新换代，具有不可限量的影响。

伺服电机传动指电动机的转速或其它参数可以按照任意的输入信号而变化。正是在这种背景下，发达国家在上世纪末期，开始了将伺服传动技术应用于锻压机械的研究和产品开发，出现了交流伺服电动机驱动的压力机，十多年来得到了迅速发展。

伺服压力机的特点

（1）实现柔性化和智能化，工作性能提高 由于原动机由不能调节和控制的普通感应电机改为CNC控制可任意调节的伺服电动机，自动化智能化程度提高，工作效率提高；可以获得任意的滑块特性，设备的工艺适应性扩大；可以根据不同的工艺采用相应的优化曲线，提高工作性能。例如在伺服压力机上拉深，成形极限可以提高25%。

（2）精度高 一方面，伺服压力机的运动可以精确控制，一般均装有滑块位移检测装置和滑块行程调节装置，滑块的任意位置（包括下死点）可以准确控制。伺服压力机滑块位置精度一般可以达0.01mm；另一方面，滑块运动特性可以优化，例如拉深、弯曲、压印时，适当的滑块曲线可减少回弹提高制件精度。

（3）简化传动环节，减少维修和节省能量 伺服压力机省去飞轮、离合器甚至采用直接传动，传动环节大大减少，维修工作量亦相应减少。

伺服压力机节能主要体现在以下几个方面：伺服电动机较普通感应电机效率高。伺服电动机采用变频调速，效率高，损耗小。减速时采用电磁制动，制动能量可储存回收。与机械制动和液压传动的节流调速相比，可大大节省能量。在普通压力机中，飞轮空转耗能约占总能耗的6—30%，。伺服压力机没有飞轮，仅在工作时电机才旋转，这一部分能量得以节省。在普通压力机中，离合器（主要指摩擦离合器）耗能约占总能量的20%，伺服压力机取消了离合器，这一部分能量得以节省。大多数中小型机械压力机，采用摩擦制动器。制动器每周期均工作，消耗能量；伺服压力机制动器仅在停车时才起作用，制动耗能得以节省。

当然，节能效果尚决定于变流以及储能和再利用的效率。总体而言，伺服压力机较普通机械压力机和液压机都要节能。例如，采用这一技术的全电动注塑机较传统液压式注塑机节能25-60%。

（4）环保 伺服压力机的环保特性体现在它具有液压机的性能，但是又没有液压系统，完全消除了油液污染；又由于传动系统简化，传动噪音大大减少；滑块运动特性优化，减少工艺噪声，如静音冲裁，极大地改善生产环境。

（5）提高模具寿命和生产率　由于振动减少，模具寿命可以提高3倍，设备寿命也相应提高。由于伺服压力机行程可以方便地调整，可以根据成形工艺需要，使压力机在必要的最小行程工作，生产效率得以提高。其工作频率不但高于液压机，而且可以高于普通机械压力机。

电动螺旋压力机由于其一系列优点，近年来得到很大的发展，尤其在大吨位螺旋压力机中具有巨大的潜力，目前最大吨位已经达到320,000KN。

有人曾分析电动螺旋压力机电机的发热过程，由于螺旋压力机电机转差率大，引起转子发热，认为其传动效率不比普通摩擦压力机高，小能量打击时，效率甚至低于普通摩擦压力机。伺服电机驱动技术的出现，从根本上解决了这一问题。日本ENOMOTO公司在其电动螺旋压力机中，采用了伺服技术，开发了100—1000吨的伺服螺旋压力机。该产品获2002年日本新技术开发设计奖。其主要优点是节能和控制精确方便，据称，节能效果达50%。

结论与讨论

（1）伺服压力机的发展前景 伺服压力机在性能上具有许多优越性，这已经被证实。但是这种压力机究竟有多大的发展前景，业界并没有一致的看法，世界上真正实现了商品化生产的国家也不多。普通交流电动机+飞轮的传动方式具有价廉、简单、可靠等一系列优点，有悠久的历史，已经在锻压机械中得到广泛应用，在可预见的将来，不可能也没有必要在所有的压力机中都采用伺服驱动。但是伺服驱动为压力机带来的一系列优点，尤其是柔性化和节能减噪等的确为锻压设备展示了诱人前景。锻压生产在节能、环保和高性能方面的要求日益提高，将使它的竞争力越来越大。

大功率伺服电机及其控制系统目前价格昂贵，是这一技术推广应用的主要障碍。造成这一问题的主要原因是大功率伺服电机及其驱动控制系统目前基本为国外产品所垄断。随着国内技术的开发，与进口产品开展竞争，市场价格就会迅速降低，这一技术在成形装备的应用领域也会越来越广。可以预见，伺服压力机将在一些重要的制造领域，如电子产品、汽车等精密制造领域发挥越来越大的作用。它将部分地取代液压机、普通机械压力机、螺旋压力机。

（2）伺服驱动的能耗和电动机容量　　如上所述，普通压力机中，电机的负荷相对比较稳定，即便是工作周期的非工作时段，飞轮也要消耗能量以恢复飞轮转速，全周期均消耗能量，电机额定功率基本上等于周期的平均能耗。对于伺服驱动而言，没有飞轮，实际消耗的功率是变动的。就电机的额定功率而言，伺服压力机将大于普通机械压力机。但是，由于两种驱动方式功率消耗情况大不相同，伺服压力机实际能耗仍低于普通压力机。减小电机容量的途径之一是提高电机过载能力。

（3）伺服压力机工作时对电网的冲击　　伺服曲柄压力机工作时将会产生很大的短时冲击电流，尤其是大吨位压力机，这将对电网产生极大的危害，必须予以重视。一个有效的方法是采用电容储能。相反，伺服螺旋压力机在换向时电流将比普通螺旋压力机小，减少电机发热和电流冲击。

（4）加快研究开发步伐　　以伺服电机取代传统感应电机，可以大大提高成形装备的自动化、智能化水平，改善工作性能，具有划时代的意义。目前国内这一技术尚比较落后，但国外发达国家也刚起步不久，鉴于其广阔的应用前景，必须加快这项技术的研究开发，方可赶上装备技术世界发展的潮流。