PPEB 数控折弯机培训手册 - 1 -
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第一章
第二章 概 述 .......................................................... 3 机床的结构 ....................................................... 3
§2.1 数控折弯机的构成及工作原理 ......................................... 3 §2.2 折弯机的主参数 ................................................... 3 §2.3
第三章
§3.1
§3.2
§3.2
§3.3
第四章
§4.1
§4.2
§4.3
第五章
2 数控折弯机的数控轴 ................................................ 4 机床的液压传动及同步控制 . .......................................... 6 液压传动回路的构成 ................................................ 6 液压元件的结构及工作原理 . .......................................... 6 数控折弯机的液压传动原理 . .......................................... 8 数控折弯机的同步控制 ............................................. 10 机床的电气控制系统 ............................................... 13 机床电气控制系统的组成 ........................................... 13 数控系统的介绍 .................................................. 13 机床的操作 ...................................................... 17 机床常见故障的处理 ............................................... 19
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第一章 概 述
折弯机是用来完成板料整体弯曲成型的设备，在滑块一次行程后，即能将板料折弯成一定几何形状的横截面型材，通过更换模具和多次折弯还可得到较为复杂的各种截面形状。
在锻压设备中，折弯机已成为最受人们欢迎的金属成型设备之一，近年来随着工艺水平的不断提高，其加工的工艺范围越来越广。它的应用范围遍及航空、造船、铁路、电工、矿山、工程机械、冶金、汽车、农机、轻工、仪表、纺织、电子等几乎各个工业领域。
目前，市场上各种类型的折弯机很多，各类折弯机均有其不同的特点，也有各种各样的分类方法。按传动方式可分为机械折弯机和液压折弯机，按工作方式可分为上动式折弯机和下动式折弯机，按同步方式可分为：机械同步、机液伺服同步和电液伺服同步。机械折弯机由于结构性能方面有许多缺点，噪声大、耗能高、安全性差已逐渐被淘汰。下动式折弯机工作时上模固定不动，工件随着工作台上升而完成折弯动作，由于工件随着工作台一起升降，送料和卸料都受到一定影响，操作也不大方便，目前生产厂家很少，在此我们不作过多介绍。
上动式液压折弯机是目前市场上的主流机型，大部分折弯机生产厂家都采用这种结构形式。而这种折弯机的技术关键就是滑块的同步控制精度，该精度直接影响着滑块的运行和制件质量。在解决同步精度这个问题上，国内外各生产厂家采用了多种不同的方式，应该说都有其各自特点和长处。但针对不同结构形式和吨位大小的折弯机而系统提出多种同步控制方式，提供多种系列品种的代表厂家之一，我们认为应首推比利时ＬＶＤ公司，黄锻在引进消化该公司技术及与之合作生产的过程中吸收和掌握了这些技术，并且在结合本厂多年生产的经验后又有了新的发展和创造，为我厂更好的满足国内外各方面用户的需要提供了保证。
PPT(WPT，HPT ）系列的扭轴同步系统
该同步系统由一个两端固定在左右机架内侧的较粗刚性扭轴和一个与上滑块相联接的小滑动块组成，其结构十分简单。其滑块运动的下死点（即行程终点）控制采用的是机械挡块结构（即螺母挡块）。对于小吨位折弯机较实用，其同步精度的保持性较好。具有一定的抗偏载能力。
抗偏载能力即：折弯机在单边局部负载或载荷作用中心偏移时，所能保持滑块平衡的能力。它直接影响制件角度在折弯长度范围内的一致。
PPN(WPN，HPB ）系列的机液伺服滑阀同步系统
若公称压力增大后如继续采用扭轴同步，其扭轴直径将会设计得很粗。随之机架等结构尺寸，重量会增大很多，从结构上讲不太合适，因而设计出ＰＰＮ系列所采用的机液伺服滑阀同步系统。其滑块运动的下死点（即行程终点）控制仍采用的是机械挡块结构（即螺母挡块）。
该同步系统由机械反馈系统和液压同步分配阀组成，其功能是根据反馈机构的输入量，控制进入两并联油缸的流量和压力，从而使滑块在运动过程中，始终处于平衡状态。其同步精度高，抗偏载能力强。
对于大吨位折弯机，因其吨位力较大，螺母挡块结构不再适用；另外，因其液压系统流量也较大，机液伺服滑阀结构亦不适用。故此设计出PPNMZ （WMZ ，HPZ ）系列
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所采用的机液伺服旋阀同步系统。其滑块运动的下死点（即行程终点）控制采用的是液压挡块机构。
该系统由机械反馈系统和平衡同步旋阀组成。其具备两个功能：
a 调整和保持两油缸的同步，同步机理与PPN(WPN，HPB ）系列相似。其同步精度高，抗偏载能力强。
b 实现下死点定位控制，重复精度高。
PPEB 系列的电液伺服同步系统
随着数控技术的发展和性能可靠的比例液压元件的诞生，近几年电液比例控制技术得到了广泛的应用，其中最典型的就是用于折弯机的同步控制。
电液伺服同步控制系统主要由数控系统、光栅尺、比例阀组成。数控系统实时地通过光栅尺检测滑块的左右位置和运行速度，并根据程序设定的参数计算出比例阀的控制电流，通过比例阀放大器调整比例阀开口，来实现左右的同步和下死点的定位控制。
电液伺服同步控制系统最大的优点就是同步性能好，抗偏载能力强，定位精度高，而且大大简化了机床的机械结构。这种折弯机正是我们这本资料讨论的主要内容，在后面的章节里我们将详细介绍PPEB 系列折弯机的结构、原理、使用及维护，帮助大家更好地使用好该机床，使之发挥出应有的效益。
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第二章 机床的结构
§2.1 数控折弯机的构成及工作原理
电液伺服数控折弯机由电控系统、主机及相关辅机组成。其中电控系统又由电气控制柜、数控系统挂箱及操作站组成；主机又由油缸、液压系统、光栅尺位置反馈系统、滑块、机架及模具等几部分组成；辅机又有加凸工作台、后挡料、模具快速夹紧装置、随动托料装置、固定托料架、油冷却器及光电保护装置等多种功能部件可供选择。各部件的名称及在机床上的位置见下图。
图2.1
板料的折弯是依靠上下模具来完成的。下模安装在工作台上，上模安装在可上下运动的滑块上。滑块的运动由安装在机架上的两个油缸共同驱动；两油缸的同步运动是由两套光栅尺位置反馈系统检测滑块位置并反馈给数控系统进行比较，再由数控系统分别控制两同步阀组，以保持两油缸的同步运动。滑块上下运动一次，完成一次折弯。
§2.2 折弯机的主参数
折弯机是将板料通过模具折弯成不同截面形状零件的机床。其主参数为公称力（单位kN ）和可折最大宽度（单位mm ）（本公司在机床型号表达中为了简明起见，公称力的单位采用“吨”，可折最大宽度的单位采用“分米”，如型号PPEB220/30中220表示机床的公称力（俗称机床吨位）为220吨，30表示机床最大可折板宽为30分米（即3米）。它们分别规定了折弯机的最大工作能力和折弯板材的最大宽度。其余各参数（见图2.2
）
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分述如下：
图 2.2
1) 油缸行程： 指折弯机油缸的最大行程。如图示尺寸C 。
2) 最大开启高度：指滑块下平面至工作台上平面的最大距离。如图示尺寸E 。
3) 喉口深度：指机床油缸侧向中心线到立柱喉口内壁的距离。它规定了长度大于立 柱间距需折弯零件的最大边长尺寸。如图示尺寸D 。
4) 工作台宽度：它规定了折弯机M 形下模及其它形状下模的最大截面尺寸。如图示 尺寸F 。
5) 立柱间距： 指两立柱间的距离。它规定了需伸入立柱间进行折弯加工零件的最大 长度尺寸。如图示尺寸B 。
§2.3 数控折弯机的数控轴
数控折弯机的数控轴共有以下几类：
1) Y1，Y2轴：控制滑块上下运行
2) V 轴：控制机床挠度补偿量
3) X ，R ，Z1，Z2，X ’轴：均为后定位系统控制轴，控制后挡料定位位置（各轴的定义见图2.3）。
图
2.3
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4) T1，T2轴：伺服随动托料，折弯时托料板与被加工板料随动托住被加工板料。 上述各轴中，Y1、Y2、V 是每台数控折弯机所必需具备的；后挡料及伺服随动托料各轴用户可根据所加工零件的需要进行选配。对后挡料而言，在选配时应注意，X ’轴不能单独选配，必须与Z1，Z2轴配合使用才具有实际意义。
V 轴即挠度补偿轴，目前有两种实现方式：一种为位置控制，即根据折弯时工作台挠度变形曲线，在其相对应的点上给出等量的反变形，在折弯加载时正好弥补机床的弹性挠度变形；另一种为压力控制，即根据折弯力，调节多个挠度补偿油缸的压力，使工作台立板的多个点处，产生抵抗折弯力的反力，来阻止挠度变形。由此可见，就与实际挠度变形曲线吻合的情况而言，第一种方法较优，可获得较高的折弯精度。我公司生产的折弯机一直都采用第一种方法。见图2.4，工作台加凸原理示意图：
图2.4
Y1、Y2及V 轴的精度对被加工零件的角度和直线度起着重要作用。值得注意的是：对于薄板（小于3mm ）而言，板材自身的质量，如厚度误差的大小、材质平面均匀度及板材轧制纹理方向等，都直接影响被折弯零件的精度！
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第三章 机床的液压传动及同步控制
§3.1 液压传动回路的构成
液压传动最基本的理论是帕斯卡原理。由油泵、液压阀、管道、油缸所形成的密闭容腔内各点的压强是相等的。液压系统的油压因油缸的负载而产生且随之变化而变化。
液压传动回路通常由油箱、油泵、液压阀组、油缸及连接管道等组成。液压油从油箱被油泵吸入后产生流量，经由液压阀组驱动油缸运动；液压阀组通过改变压力油的流向及流量，控制油缸以满足机床所需的运动要求。
液压传动的介质是液压油。机床所使用液压油的质量将直接影响机床的性能和寿命。因其上配备有比例伺服阀，对液压油的要求比其它普通液压机床要严格：过滤精度必须达到10μm ，且必须按规定的使用期限更换。
§3.2 液压元件的结构及工作原理
电液伺服折弯机常用的液压元件有以下几种，现将其结构及工作原理分别简要介绍： 1 内啮合齿轮泵
内啮合齿轮泵因其流量和压力脉动性小、噪音低，而广泛用于电液伺服折弯机中，其工作原理类似于外啮合齿轮泵：靠轮齿啮合时容积的改变而使吸入并压出的油液产生流量。
2 充液阀
充液阀是实现快速下行和高速回程的重要元件，通常安装在油缸顶部或同步阀组内。其特点是开启压力低，阀通径大，过油流量大。结构上多为阀芯、阀套组合式，阀口锥面密封。有常开型和常闭型之分。
3 二通插装阀
二通插装阀也称锥阀、逻辑阀，是一种液控型、单控制口的装于油路主级中的两通液阻单元。当配以相应的先导控制级，可组成插装阀的各种控制功能单元。如折弯机液压系统中的压力阀组和同步阀组中都用到不同功能的插装阀组合。其特点：内阻小，适宜大流量工作；阀口多采用锥面密封，泄漏小；结构简单，工作可靠，标准化程度高。
值得一提的是，近来随着大流量电磁插装阀的开发，使用该阀替代二通插装阀与提动阀组合，控制折弯机油缸下腔成为可能。
4 提动阀
提动阀实际上是一种锥阀式电磁换向阀，为插入式安装。因其为锥阀结构，故泄漏小，多作为插装阀的先导控制级使用。
5 溢流阀
溢流阀是一种压力控制阀，在折弯机液压系统中起安全阀作用（防止下腔压力过高，如液压原理图中20阀）、起溢流阀作用（维持液压系统压力恒定，如液压原理图中6阀）及背压作用（如液压原理图中15阀）。
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PPEB 数控折弯机培训手册 - 7 - 6 电磁换向阀
电磁换向阀是方向控制阀，其工作原理：通过电磁铁控制滑阀阀芯的不同位置，以改变油液的流动方向。特别主意的是，因其是滑阀结构，故其泄漏量较大。
7 比例压力阀（见图3.1）
图3.1
该阀主体结构仍沿用传统的压力阀，只是用比例电磁铁替代用来调节弹簧预压缩量的调节螺丝或手轮。通常作为插装阀的先导控制级使用。
8 比例伺服阀（见图3.2）
图3.2
比例伺服阀，即闭环比例阀，是由比例阀发展而来。通过不断的开发研究，达到几
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乎不差于、部分超过伺服阀的静态和动态性能。与比例方向阀相比，其最重要的特征，是在阀中位时为零遮盖。该阀再配上位置调节闭环的比例电磁铁，可以无级地在所有中间点达到很小的滞环；电磁铁失电时，阀处于附加的第四切换位，即安全位。
§3.3 数控折弯机的液压传动原理
折弯机的每次行程分三种工况（即：快速行程、工作行程及回程），共有三个特定含义的点决定着各工况的起始和终点位置（即：上止点、变速点及下止点）。对应地，滑块分别以三种速度运动（即：空载速度、工作速度和回程速度）。从上止点到变速点滑块以空载速度快速下行；从变速点到下止点滑块以工作速度下行，工件的折弯在此工况中完程；从下止点到上止点滑块以回程速度上行。至此，机床完成一次行程。上述三种速度和三个特定点的位置均可在数控系统中改变其数值。对电液伺服数控折弯机而言，还有一个有特定意义的点----夹紧点：搁在下模上的板料上表面所对应的位置。即从此点开始，工件将被折弯。此点由数控系统自动算出（伺服随动托料从此点开始动作）。
电液伺服数控折弯机的液压传动回路根据上述运动要求而设计。现详细分析不同工况时，液压回路中油液的流动情况(见图3.3) 。
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图3.3
在图3.3中的中部双点划线区域内为压力阀组，通常装在油泵上或附近；左侧和右
侧双点划线区域内为同步阀组，通常装在油缸顶部。
在滑块下行过程中，油缸下腔排出油液，上腔则补充油液；在滑块回程过程中，油
缸上下腔进出油液的方向正好相反。
该机在工作时滑块完成一次行程需经过八个阶段。１：快速下行；２：减速下行；３：压料并保压；４：卸压；５：快速上行；６：减速上行；７：慢速至上死点；８：停止在上死点。
１：操作下行按钮，YV5和YV2交叉得电。YV5得电，提动阀（四－5）切换至A-P 口相通；YV2交叉得电，比例伺服阀（四－2）切换至P-B 口相通，A-T 口相通，且节流口为最大。此时，由于提动阀（四－5）A-P 口相通, 比例伺服阀（四－2）A-T 口相通，使得两油缸下腔的油很快经（四－5）阀A-P 、•（四－２）阀Ａ－T 口回到油箱，同时失去支承滑块所需要的油压。滑块由于自重带动活塞快速下降，油缸上腔的容积变化率大于油泵流量，油缸上腔产生负压，油箱的油经充液阀（五）压入两油缸上腔，滑块形成了空载快速向下运行。
２：当滑块快速下行到达设定值后，通过ＣＮＣ给YV2新的参数值，减小比例伺服阀（四－2）节流口，达到减速下行。
３：工进升压：YV5失电、YV6得电、YV2交叉得电、YV4通电。YV2交叉得电，比
例伺服阀（四－2）在Ｐ－Ｂ和Ａ－Ｔ口相通状态。YV5失电，提动阀（四－5）复位（A-P 截止），油缸下腔的油路被切断，并通过溢流阀（四－4）迅速产生支承滑块所需要的压力，使滑块不能自由下落；YV06得电，换向阀（三－6）Ｐ－Ａ口相通，Ｂ－Ｔ口相通，接通充液阀控制口，充液阀（五）关闭，切断油缸上腔与油箱的通路。此时，油泵输出的油经精滤油器（三－11）、比例伺服阀（四－2）Ｐ－Ｂ口进入油缸的上腔，并通过电磁铁YV4使比例溢流阀（三－04）建立起压力，迫使滑块克服油缸下腔的支承力和压料力向下运动，而油缸下腔的油经溢流阀（四－４）Ｐ－T 口、比例伺服阀（四－2）Ａ－Ｔ口回到油箱，这样完成压料升压过程。当滑块到达下死点时，比例伺服阀（四－2）的Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｔ关闭，油缸上下腔达到力的平衡，实现保压。
４：卸压：YV6保持通电，YV4失电。YV4失电，系统油开始卸压，而YV2直通得
电，比例伺服阀（四－2）的Ｐ-Ａ口相通、Ｂ-Ｔ口相通，油缸上腔的油经比例伺服阀（四－2）Ｂ-Ｔ口回到油箱，实现卸压。
５：当卸压后，YV06失电、YV4得电、YV2直通得电。YV06
失电，换向阀（三－
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６）复位Ａ－Ｔ口相通，充液阀（五）开启，接通油缸上腔与油箱的回油通路；YV2直通得电，比例伺服阀（四－2）Ｐ－Ａ口相通、Ｂ－Ｔ口相通。此时，油泵输出的油经精滤油器（三－11）、比例伺服阀（四－2）Ｐ－Ａ口、阀（四－5）Ｐ－Ａ流入油缸的下腔，并通过电磁铁YV04使比例溢流阀（三－04）建立起压力，使滑块向上快速运动，油缸上腔的液压油通过充液阀（五）回到油箱。
６、７：当滑块上升到达某一位置时，YV04继续保持得电，同时改变YV2的电信
号，达到改变比例伺服阀（四－2）的开口，慢慢地关闭，以达到减速上升，慢速至上死点。
８：当滑块到达上死点后，YV04失电，比例溢流阀（三－04）卸压，同时YV2
停止在中间截止位，滑块停止运行，这样机床就完成了一次全行程。
注意：在滑块运动的全过程中，比例伺服阀（四－2）起着至关重要的作用！是整
个液压系统的核心元件！在液压系统调试和检修时密切检查该阀的状态，有助于故障的分析和判断。但因其属于精密元件，不得擅自将其拆开！
§3.4 数控折弯机的同步控制
液压折弯机是通过两个油缸共同驱动滑块上下运动完成板料的折弯过程。两油缸在整个运动过程中的同步及下止点的精确定位就显得尤为重要。电液伺服数控折弯机两油缸的同步及下止点的精确定位均由数控系统精确控制：一方面使滑块的运行平稳；另一方面使滑块在下止点能精确定位。
安装在机床两侧的光栅反馈系统实时检测并反馈滑块运行的位置，数控系统一方面比较两个光栅尺反馈的数据，对两个同步阀组中的比例伺服阀进行调节，从而使滑块的同步运行控制在所允许的误差范围内；另一方面将光栅尺反馈的数据与系统设定的下止点进行比较，是否到达下止点。
图3.4表示了折弯机同步系统的各个组成环节，主要由液压油的控制和电信号的传递两大部分组成。来自油源的压力油，经两同步阀组的控制后分别进入两油缸，驱动滑块同步运动；滑块运动的位置由两侧的光栅尺实时检测并反馈给数控（CNC ）系统，经过数控系统分析计算后，通过伺服放大器控制两同步阀组，并同时接收比例伺服阀阀芯位置的反馈信号，再次进行分析计算、控制同步阀组，形成一种动态闭环控制。在滑块的整个运行过程中，数控系统依据程序设定各参数，结合光栅尺和比例伺服阀阀芯位置的反馈信号，动态控制同步阀组，以实现同步运行和下止点精确定位。
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PPEB 数控折弯机培训手册 - 11 -
图3.4
对于两台联动或多台联动折弯机，在两台折弯机中间的各自滑块背面分别装有位移
传感器和碰块，联接两台机床（见图3.5）；在主电柜中也相应配置了一个联动卡，其上有两个指示灯，显示联动的状态（联动的调节时依照此指示灯）。
该装置仅在工作行程时，才控制两台机床的同步。即，在滑块下行过变速点后，数
控系统才取该位移传感器的信号，分别调整联动的机床进行同步运行。所以，为保证机床的平稳运行，联动机床的折弯参数（如：运行速度、变速点和上下止点的位置、模具等）应相同。
注意，在进行联动操作时，工作速度的设定值应略小于最大工作速度，留出0.5mm/s
的裕度；折弯力也不应超过最大折弯力的90%。此时，联动机床的同步精度可达到0.1mm 。联动机床的同步精度并非在任何条件下都能达到此精度！
图3.5
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第一章
第二章 概 述 .......................................................... 3 机床的结构 ....................................................... 3
§2.1 数控折弯机的构成及工作原理 ......................................... 3 §2.2 折弯机的主参数 ................................................... 3 §2.3
第三章
§3.1
§3.2
§3.2
§3.3
第四章
§4.1
§4.2
§4.3
第五章
2 数控折弯机的数控轴 ................................................ 4 机床的液压传动及同步控制 . .......................................... 6 液压传动回路的构成 ................................................ 6 液压元件的结构及工作原理 . .......................................... 6 数控折弯机的液压传动原理 . .......................................... 8 数控折弯机的同步控制 ............................................. 10 机床的电气控制系统 ............................................... 13 机床电气控制系统的组成 ........................................... 13 数控系统的介绍 .................................................. 13 机床的操作 ...................................................... 17 机床常见故障的处理 ............................................... 19
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第一章 概 述
折弯机是用来完成板料整体弯曲成型的设备，在滑块一次行程后，即能将板料折弯成一定几何形状的横截面型材，通过更换模具和多次折弯还可得到较为复杂的各种截面形状。
在锻压设备中，折弯机已成为最受人们欢迎的金属成型设备之一，近年来随着工艺水平的不断提高，其加工的工艺范围越来越广。它的应用范围遍及航空、造船、铁路、电工、矿山、工程机械、冶金、汽车、农机、轻工、仪表、纺织、电子等几乎各个工业领域。
目前，市场上各种类型的折弯机很多，各类折弯机均有其不同的特点，也有各种各样的分类方法。按传动方式可分为机械折弯机和液压折弯机，按工作方式可分为上动式折弯机和下动式折弯机，按同步方式可分为：机械同步、机液伺服同步和电液伺服同步。机械折弯机由于结构性能方面有许多缺点，噪声大、耗能高、安全性差已逐渐被淘汰。下动式折弯机工作时上模固定不动，工件随着工作台上升而完成折弯动作，由于工件随着工作台一起升降，送料和卸料都受到一定影响，操作也不大方便，目前生产厂家很少，在此我们不作过多介绍。
上动式液压折弯机是目前市场上的主流机型，大部分折弯机生产厂家都采用这种结构形式。而这种折弯机的技术关键就是滑块的同步控制精度，该精度直接影响着滑块的运行和制件质量。在解决同步精度这个问题上，国内外各生产厂家采用了多种不同的方式，应该说都有其各自特点和长处。但针对不同结构形式和吨位大小的折弯机而系统提出多种同步控制方式，提供多种系列品种的代表厂家之一，我们认为应首推比利时ＬＶＤ公司，黄锻在引进消化该公司技术及与之合作生产的过程中吸收和掌握了这些技术，并且在结合本厂多年生产的经验后又有了新的发展和创造，为我厂更好的满足国内外各方面用户的需要提供了保证。
PPT(WPT，HPT ）系列的扭轴同步系统
该同步系统由一个两端固定在左右机架内侧的较粗刚性扭轴和一个与上滑块相联接的小滑动块组成，其结构十分简单。其滑块运动的下死点（即行程终点）控制采用的是机械挡块结构（即螺母挡块）。对于小吨位折弯机较实用，其同步精度的保持性较好。具有一定的抗偏载能力。
抗偏载能力即：折弯机在单边局部负载或载荷作用中心偏移时，所能保持滑块平衡的能力。它直接影响制件角度在折弯长度范围内的一致。
PPN(WPN，HPB ）系列的机液伺服滑阀同步系统
若公称压力增大后如继续采用扭轴同步，其扭轴直径将会设计得很粗。随之机架等结构尺寸，重量会增大很多，从结构上讲不太合适，因而设计出ＰＰＮ系列所采用的机液伺服滑阀同步系统。其滑块运动的下死点（即行程终点）控制仍采用的是机械挡块结构（即螺母挡块）。
该同步系统由机械反馈系统和液压同步分配阀组成，其功能是根据反馈机构的输入量，控制进入两并联油缸的流量和压力，从而使滑块在运动过程中，始终处于平衡状态。其同步精度高，抗偏载能力强。
对于大吨位折弯机，因其吨位力较大，螺母挡块结构不再适用；另外，因其液压系统流量也较大，机液伺服滑阀结构亦不适用。故此设计出PPNMZ （WMZ ，HPZ ）系列
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所采用的机液伺服旋阀同步系统。其滑块运动的下死点（即行程终点）控制采用的是液压挡块机构。
该系统由机械反馈系统和平衡同步旋阀组成。其具备两个功能：
a 调整和保持两油缸的同步，同步机理与PPN(WPN，HPB ）系列相似。其同步精度高，抗偏载能力强。
b 实现下死点定位控制，重复精度高。
PPEB 系列的电液伺服同步系统
随着数控技术的发展和性能可靠的比例液压元件的诞生，近几年电液比例控制技术得到了广泛的应用，其中最典型的就是用于折弯机的同步控制。
电液伺服同步控制系统主要由数控系统、光栅尺、比例阀组成。数控系统实时地通过光栅尺检测滑块的左右位置和运行速度，并根据程序设定的参数计算出比例阀的控制电流，通过比例阀放大器调整比例阀开口，来实现左右的同步和下死点的定位控制。
电液伺服同步控制系统最大的优点就是同步性能好，抗偏载能力强，定位精度高，而且大大简化了机床的机械结构。这种折弯机正是我们这本资料讨论的主要内容，在后面的章节里我们将详细介绍PPEB 系列折弯机的结构、原理、使用及维护，帮助大家更好地使用好该机床，使之发挥出应有的效益。
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第二章 机床的结构
§2.1 数控折弯机的构成及工作原理
电液伺服数控折弯机由电控系统、主机及相关辅机组成。其中电控系统又由电气控制柜、数控系统挂箱及操作站组成；主机又由油缸、液压系统、光栅尺位置反馈系统、滑块、机架及模具等几部分组成；辅机又有加凸工作台、后挡料、模具快速夹紧装置、随动托料装置、固定托料架、油冷却器及光电保护装置等多种功能部件可供选择。各部件的名称及在机床上的位置见下图。
图2.1
板料的折弯是依靠上下模具来完成的。下模安装在工作台上，上模安装在可上下运动的滑块上。滑块的运动由安装在机架上的两个油缸共同驱动；两油缸的同步运动是由两套光栅尺位置反馈系统检测滑块位置并反馈给数控系统进行比较，再由数控系统分别控制两同步阀组，以保持两油缸的同步运动。滑块上下运动一次，完成一次折弯。
§2.2 折弯机的主参数
折弯机是将板料通过模具折弯成不同截面形状零件的机床。其主参数为公称力（单位kN ）和可折最大宽度（单位mm ）（本公司在机床型号表达中为了简明起见，公称力的单位采用“吨”，可折最大宽度的单位采用“分米”，如型号PPEB220/30中220表示机床的公称力（俗称机床吨位）为220吨，30表示机床最大可折板宽为30分米（即3米）。它们分别规定了折弯机的最大工作能力和折弯板材的最大宽度。其余各参数（见图2.2
）
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分述如下：
图 2.2
1) 油缸行程： 指折弯机油缸的最大行程。如图示尺寸C 。
2) 最大开启高度：指滑块下平面至工作台上平面的最大距离。如图示尺寸E 。
3) 喉口深度：指机床油缸侧向中心线到立柱喉口内壁的距离。它规定了长度大于立 柱间距需折弯零件的最大边长尺寸。如图示尺寸D 。
4) 工作台宽度：它规定了折弯机M 形下模及其它形状下模的最大截面尺寸。如图示 尺寸F 。
5) 立柱间距： 指两立柱间的距离。它规定了需伸入立柱间进行折弯加工零件的最大 长度尺寸。如图示尺寸B 。
§2.3 数控折弯机的数控轴
数控折弯机的数控轴共有以下几类：
1) Y1，Y2轴：控制滑块上下运行
2) V 轴：控制机床挠度补偿量
3) X ，R ，Z1，Z2，X ’轴：均为后定位系统控制轴，控制后挡料定位位置（各轴的定义见图2.3）。
图
2.3
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4) T1，T2轴：伺服随动托料，折弯时托料板与被加工板料随动托住被加工板料。 上述各轴中，Y1、Y2、V 是每台数控折弯机所必需具备的；后挡料及伺服随动托料各轴用户可根据所加工零件的需要进行选配。对后挡料而言，在选配时应注意，X ’轴不能单独选配，必须与Z1，Z2轴配合使用才具有实际意义。
V 轴即挠度补偿轴，目前有两种实现方式：一种为位置控制，即根据折弯时工作台挠度变形曲线，在其相对应的点上给出等量的反变形，在折弯加载时正好弥补机床的弹性挠度变形；另一种为压力控制，即根据折弯力，调节多个挠度补偿油缸的压力，使工作台立板的多个点处，产生抵抗折弯力的反力，来阻止挠度变形。由此可见，就与实际挠度变形曲线吻合的情况而言，第一种方法较优，可获得较高的折弯精度。我公司生产的折弯机一直都采用第一种方法。见图2.4，工作台加凸原理示意图：
图2.4
Y1、Y2及V 轴的精度对被加工零件的角度和直线度起着重要作用。值得注意的是：对于薄板（小于3mm ）而言，板材自身的质量，如厚度误差的大小、材质平面均匀度及板材轧制纹理方向等，都直接影响被折弯零件的精度！
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第三章 机床的液压传动及同步控制
§3.1 液压传动回路的构成
液压传动最基本的理论是帕斯卡原理。由油泵、液压阀、管道、油缸所形成的密闭容腔内各点的压强是相等的。液压系统的油压因油缸的负载而产生且随之变化而变化。
液压传动回路通常由油箱、油泵、液压阀组、油缸及连接管道等组成。液压油从油箱被油泵吸入后产生流量，经由液压阀组驱动油缸运动；液压阀组通过改变压力油的流向及流量，控制油缸以满足机床所需的运动要求。
液压传动的介质是液压油。机床所使用液压油的质量将直接影响机床的性能和寿命。因其上配备有比例伺服阀，对液压油的要求比其它普通液压机床要严格：过滤精度必须达到10μm ，且必须按规定的使用期限更换。
§3.2 液压元件的结构及工作原理
电液伺服折弯机常用的液压元件有以下几种，现将其结构及工作原理分别简要介绍： 1 内啮合齿轮泵
内啮合齿轮泵因其流量和压力脉动性小、噪音低，而广泛用于电液伺服折弯机中，其工作原理类似于外啮合齿轮泵：靠轮齿啮合时容积的改变而使吸入并压出的油液产生流量。
2 充液阀
充液阀是实现快速下行和高速回程的重要元件，通常安装在油缸顶部或同步阀组内。其特点是开启压力低，阀通径大，过油流量大。结构上多为阀芯、阀套组合式，阀口锥面密封。有常开型和常闭型之分。
3 二通插装阀
二通插装阀也称锥阀、逻辑阀，是一种液控型、单控制口的装于油路主级中的两通液阻单元。当配以相应的先导控制级，可组成插装阀的各种控制功能单元。如折弯机液压系统中的压力阀组和同步阀组中都用到不同功能的插装阀组合。其特点：内阻小，适宜大流量工作；阀口多采用锥面密封，泄漏小；结构简单，工作可靠，标准化程度高。
值得一提的是，近来随着大流量电磁插装阀的开发，使用该阀替代二通插装阀与提动阀组合，控制折弯机油缸下腔成为可能。
4 提动阀
提动阀实际上是一种锥阀式电磁换向阀，为插入式安装。因其为锥阀结构，故泄漏小，多作为插装阀的先导控制级使用。
5 溢流阀
溢流阀是一种压力控制阀，在折弯机液压系统中起安全阀作用（防止下腔压力过高，如液压原理图中20阀）、起溢流阀作用（维持液压系统压力恒定，如液压原理图中6阀）及背压作用（如液压原理图中15阀）。
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PPEB 数控折弯机培训手册 - 7 - 6 电磁换向阀
电磁换向阀是方向控制阀，其工作原理：通过电磁铁控制滑阀阀芯的不同位置，以改变油液的流动方向。特别主意的是，因其是滑阀结构，故其泄漏量较大。
7 比例压力阀（见图3.1）
图3.1
该阀主体结构仍沿用传统的压力阀，只是用比例电磁铁替代用来调节弹簧预压缩量的调节螺丝或手轮。通常作为插装阀的先导控制级使用。
8 比例伺服阀（见图3.2）
图3.2
比例伺服阀，即闭环比例阀，是由比例阀发展而来。通过不断的开发研究，达到几
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乎不差于、部分超过伺服阀的静态和动态性能。与比例方向阀相比，其最重要的特征，是在阀中位时为零遮盖。该阀再配上位置调节闭环的比例电磁铁，可以无级地在所有中间点达到很小的滞环；电磁铁失电时，阀处于附加的第四切换位，即安全位。
§3.3 数控折弯机的液压传动原理
折弯机的每次行程分三种工况（即：快速行程、工作行程及回程），共有三个特定含义的点决定着各工况的起始和终点位置（即：上止点、变速点及下止点）。对应地，滑块分别以三种速度运动（即：空载速度、工作速度和回程速度）。从上止点到变速点滑块以空载速度快速下行；从变速点到下止点滑块以工作速度下行，工件的折弯在此工况中完程；从下止点到上止点滑块以回程速度上行。至此，机床完成一次行程。上述三种速度和三个特定点的位置均可在数控系统中改变其数值。对电液伺服数控折弯机而言，还有一个有特定意义的点----夹紧点：搁在下模上的板料上表面所对应的位置。即从此点开始，工件将被折弯。此点由数控系统自动算出（伺服随动托料从此点开始动作）。
电液伺服数控折弯机的液压传动回路根据上述运动要求而设计。现详细分析不同工况时，液压回路中油液的流动情况(见图3.3) 。
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PPEB 数控折弯机培训手册 - 9 -
图3.3
在图3.3中的中部双点划线区域内为压力阀组，通常装在油泵上或附近；左侧和右
侧双点划线区域内为同步阀组，通常装在油缸顶部。
在滑块下行过程中，油缸下腔排出油液，上腔则补充油液；在滑块回程过程中，油
缸上下腔进出油液的方向正好相反。
该机在工作时滑块完成一次行程需经过八个阶段。１：快速下行；２：减速下行；３：压料并保压；４：卸压；５：快速上行；６：减速上行；７：慢速至上死点；８：停止在上死点。
１：操作下行按钮，YV5和YV2交叉得电。YV5得电，提动阀（四－5）切换至A-P 口相通；YV2交叉得电，比例伺服阀（四－2）切换至P-B 口相通，A-T 口相通，且节流口为最大。此时，由于提动阀（四－5）A-P 口相通, 比例伺服阀（四－2）A-T 口相通，使得两油缸下腔的油很快经（四－5）阀A-P 、•（四－２）阀Ａ－T 口回到油箱，同时失去支承滑块所需要的油压。滑块由于自重带动活塞快速下降，油缸上腔的容积变化率大于油泵流量，油缸上腔产生负压，油箱的油经充液阀（五）压入两油缸上腔，滑块形成了空载快速向下运行。
２：当滑块快速下行到达设定值后，通过ＣＮＣ给YV2新的参数值，减小比例伺服阀（四－2）节流口，达到减速下行。
３：工进升压：YV5失电、YV6得电、YV2交叉得电、YV4通电。YV2交叉得电，比
例伺服阀（四－2）在Ｐ－Ｂ和Ａ－Ｔ口相通状态。YV5失电，提动阀（四－5）复位（A-P 截止），油缸下腔的油路被切断，并通过溢流阀（四－4）迅速产生支承滑块所需要的压力，使滑块不能自由下落；YV06得电，换向阀（三－6）Ｐ－Ａ口相通，Ｂ－Ｔ口相通，接通充液阀控制口，充液阀（五）关闭，切断油缸上腔与油箱的通路。此时，油泵输出的油经精滤油器（三－11）、比例伺服阀（四－2）Ｐ－Ｂ口进入油缸的上腔，并通过电磁铁YV4使比例溢流阀（三－04）建立起压力，迫使滑块克服油缸下腔的支承力和压料力向下运动，而油缸下腔的油经溢流阀（四－４）Ｐ－T 口、比例伺服阀（四－2）Ａ－Ｔ口回到油箱，这样完成压料升压过程。当滑块到达下死点时，比例伺服阀（四－2）的Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｔ关闭，油缸上下腔达到力的平衡，实现保压。
４：卸压：YV6保持通电，YV4失电。YV4失电，系统油开始卸压，而YV2直通得
电，比例伺服阀（四－2）的Ｐ-Ａ口相通、Ｂ-Ｔ口相通，油缸上腔的油经比例伺服阀（四－2）Ｂ-Ｔ口回到油箱，实现卸压。
５：当卸压后，YV06失电、YV4得电、YV2直通得电。YV06
失电，换向阀（三－
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６）复位Ａ－Ｔ口相通，充液阀（五）开启，接通油缸上腔与油箱的回油通路；YV2直通得电，比例伺服阀（四－2）Ｐ－Ａ口相通、Ｂ－Ｔ口相通。此时，油泵输出的油经精滤油器（三－11）、比例伺服阀（四－2）Ｐ－Ａ口、阀（四－5）Ｐ－Ａ流入油缸的下腔，并通过电磁铁YV04使比例溢流阀（三－04）建立起压力，使滑块向上快速运动，油缸上腔的液压油通过充液阀（五）回到油箱。
６、７：当滑块上升到达某一位置时，YV04继续保持得电，同时改变YV2的电信
号，达到改变比例伺服阀（四－2）的开口，慢慢地关闭，以达到减速上升，慢速至上死点。
８：当滑块到达上死点后，YV04失电，比例溢流阀（三－04）卸压，同时YV2
停止在中间截止位，滑块停止运行，这样机床就完成了一次全行程。
注意：在滑块运动的全过程中，比例伺服阀（四－2）起着至关重要的作用！是整
个液压系统的核心元件！在液压系统调试和检修时密切检查该阀的状态，有助于故障的分析和判断。但因其属于精密元件，不得擅自将其拆开！
§3.4 数控折弯机的同步控制
液压折弯机是通过两个油缸共同驱动滑块上下运动完成板料的折弯过程。两油缸在整个运动过程中的同步及下止点的精确定位就显得尤为重要。电液伺服数控折弯机两油缸的同步及下止点的精确定位均由数控系统精确控制：一方面使滑块的运行平稳；另一方面使滑块在下止点能精确定位。
安装在机床两侧的光栅反馈系统实时检测并反馈滑块运行的位置，数控系统一方面比较两个光栅尺反馈的数据，对两个同步阀组中的比例伺服阀进行调节，从而使滑块的同步运行控制在所允许的误差范围内；另一方面将光栅尺反馈的数据与系统设定的下止点进行比较，是否到达下止点。
图3.4表示了折弯机同步系统的各个组成环节，主要由液压油的控制和电信号的传递两大部分组成。来自油源的压力油，经两同步阀组的控制后分别进入两油缸，驱动滑块同步运动；滑块运动的位置由两侧的光栅尺实时检测并反馈给数控（CNC ）系统，经过数控系统分析计算后，通过伺服放大器控制两同步阀组，并同时接收比例伺服阀阀芯位置的反馈信号，再次进行分析计算、控制同步阀组，形成一种动态闭环控制。在滑块的整个运行过程中，数控系统依据程序设定各参数，结合光栅尺和比例伺服阀阀芯位置的反馈信号，动态控制同步阀组，以实现同步运行和下止点精确定位。
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图3.4
对于两台联动或多台联动折弯机，在两台折弯机中间的各自滑块背面分别装有位移
传感器和碰块，联接两台机床（见图3.5）；在主电柜中也相应配置了一个联动卡，其上有两个指示灯，显示联动的状态（联动的调节时依照此指示灯）。
该装置仅在工作行程时，才控制两台机床的同步。即，在滑块下行过变速点后，数
控系统才取该位移传感器的信号，分别调整联动的机床进行同步运行。所以，为保证机床的平稳运行，联动机床的折弯参数（如：运行速度、变速点和上下止点的位置、模具等）应相同。
注意，在进行联动操作时，工作速度的设定值应略小于最大工作速度，留出0.5mm/s
的裕度；折弯力也不应超过最大折弯力的90%。此时，联动机床的同步精度可达到0.1mm 。联动机床的同步精度并非在任何条件下都能达到此精度！
图3.5
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