從2004年中國國際光存儲設(shè)備展覽會及學(xué)術(shù)交流會的信息來看,目前國際上的光盤生產(chǎn)線多采用全液壓式或全電動式注塑機,近年來電動-液壓復(fù)合式注塑機也有所應(yīng)用,全液壓式注塑機與全電動式注塑機的最大不同之處就在于合模部分和注塑部分,現(xiàn)對比如下。
合模部分
光盤注塑要求合模動作快速、平穩(wěn),且壓力轉(zhuǎn)換快速精準,另對模板平行度及起停位置的精確度也很高。
盡管全液壓式注塑機存在液壓油的可壓縮性問題,但是液壓在靜止的時候壓力處處相等,所以模板和模具受力都相當均勻。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)過改進,將其改為三缸兩板式直鎖式合模機構(gòu)運用到光盤注塑機上,使得光盤模具受到均勻的夾緊力,而非傳統(tǒng)的頂緊力。工作的時候,在模板的中間,一個較小的移模油缸快速開合模板,在其合模之后,三個大油缸被施以高壓夾緊模具。在注塑和保壓過程中,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。
全電動式注塑機一般用伺服電機取代原來的油缸推動肘桿作開合模運動。所以原來肘桿式結(jié)構(gòu)所存在的問題繼續(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,可以使肘桿在不同的角度停下來,有利于鎖模力的改變,并可以壓縮成型。并且,由于沒有油壓慣性的影響,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。而一般全電動注塑機在使用一年時間左右,便都會出現(xiàn)肘桿和滾珠絲桿磨損所帶來的麻煩。此時不但機器的精密度降低,而且滾珠絲桿上會出現(xiàn)一個附加的徑向力,從而加速磨損是精密度進一步快速下降,并帶來效率降低,噪音增大等問題。此外,如果肘桿在未完全撐直就開始注射,高壓的熔融塑料對模具強大的漲模力會作用在滾珠絲桿以及伺服電機的主軸之上,此力足夠大的時候便可能導(dǎo)致滾珠絲桿和伺服電機的損壞!
注塑部分
光盤屬于薄壁制品,光盤上的信息凹槽深度在納米級精度。為了保證復(fù)制信號的準確性,要求注塑過程在高速高壓的條件下進行,并且注射、保壓過程的速度、壓力多段可調(diào),保壓轉(zhuǎn)換點準確。否則,盤片制造出來之后可能會出現(xiàn)信號丟失,信號不完整以及盤片翹曲、銀紋等缺陷。同時,為了保證整機循環(huán)周期盡量短,因此機筒螺桿的塑化速度要求非常高,而且要求塑化量非常準確,塑化的速度,背壓也是多級可調(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程中不會出現(xiàn)氣泡,黑點和雜質(zhì)等缺陷。
目前,全掖壓式注塑機部分的結(jié)構(gòu)一般分為雙缸注塑與單缸注射兩種。雙缸注射裝置具有軸向長度短,注射油缸、螺桿、油馬達三者之間的連接關(guān)系比較簡單等優(yōu)點。但是這種結(jié)構(gòu)注射負載大,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一線式的結(jié)構(gòu)做了巧妙的改變,使得油馬達在注塑油缸與螺桿之間,這使得結(jié)構(gòu)變得簡單,加工也容易得多,但其調(diào)整起來也會比較困難。
在全電動注塑機中注射系統(tǒng)一般有兩種結(jié)構(gòu),一種是皮帶傳動結(jié)構(gòu),一種是電機直接驅(qū)動。顯然,加入皮帶傳動之后精度會受到一定的影響,而不用皮帶傳動雖然結(jié)構(gòu)比較簡單,但是要求電機轉(zhuǎn)速較低,轉(zhuǎn)矩較大,且其過載保護能力較弱,不過,塑化的時候采用伺服電機控制螺桿轉(zhuǎn)速,塑化計量的精度會比較高,轉(zhuǎn)速也較穩(wěn)定,且可以無級調(diào)速,在注塑的時候,伺服電機帶動滾珠絲桿驅(qū)動桿進行注塑,控制的精度也很高,反應(yīng)也很靈敏,有利于多級注射調(diào)節(jié)。但是,由于滾珠絲桿的高負載高轉(zhuǎn)速并且頻繁啟停所以磨損也比較大。伺服電機在注射時啟動速度比一般的液壓式快,但是如果液壓系統(tǒng)加裝蓄能器,將比伺服電機啟動更快,同樣的如果將蓄能器用于快速注射其速度也可以快過伺服電機的注射速度。當然,用伺服電機對于注射壓力和速度的控制都是比較準確的。但是進入保壓時,由于伺服電機不能夠在停轉(zhuǎn)的狀態(tài)下提供大的扭矩,所以只能間斷的轉(zhuǎn)動,靠測量螺桿前面物料的壓力進行補壓,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。
總的來講,全電動式注塑機與全液壓式注塑機都各自有自己的優(yōu)勢和劣勢,將兩者結(jié)合制造出來的注塑機也不盡人意。所以,國際上高精密注塑機依然在朝全電動式和全液壓式兩個方向上發(fā)展,在許多方面也各自持有不同的意見,一些生產(chǎn)廠家對外報道的對比數(shù)據(jù)也不可全信。下面將從而10個方面進行進一步地對比討論:
1.節(jié)能方面
全電動式注塑機在節(jié)能上比全液壓式有一定的優(yōu)勢,但絕不是像一些廠家宣傳的節(jié)能效率那么高。因為注塑機能耗最大的是在加熱過程,注塑過程以及塑化過程,液壓式注塑機的動作是循序漸進進行,而電動式注塑機則須頻繁啟動,特別是大型注塑機需要克服伺服電機的高慣性,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,若用全電動式生產(chǎn)薄壁制品可能節(jié)能就沒有那么多。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,如果全液壓式注塑機采用多泵,變量泵液壓系統(tǒng),應(yīng)用變頻器控制電機轉(zhuǎn)速,采用負載反應(yīng)型注射系統(tǒng)等方案,其節(jié)能效果也能與電動式的不相上下。
2.降噪,環(huán)保方面
全電動注塑機的一個宣傳口號就是寧靜,對于這一點如果其中的肘桿以及滾珠絲均沒有磨損且裝配精度較高時的確是如此的。但是一旦產(chǎn)生磨損或者裝配精度不高,那么在注塑以及開模過程中均會產(chǎn)生很大的震動和噪音,而且一旦發(fā)生,這一切都將加速惡化。
目前,幾乎所有的全電動注塑機生產(chǎn)廠家均采用空冷式伺服電機和同步帶來驅(qū)動注塑機各軸,由于空冷式伺服電機會向無塵室中釋放熱量,從而造成高溫空氣渦流和塵粒飛揚;而同步帶在磨損中也會釋放有害塵粒。另外,目前幾乎所有的全電機均采用曲肘式鎖模機構(gòu),而曲肘的關(guān)節(jié)需要采用油脂來潤滑,從而易發(fā)生油脂泄露和受熱揮發(fā)現(xiàn)象,造成對模具的污染,進而影響潔凈室產(chǎn)品的品質(zhì)。泓利公司的全液壓注塑機由于采用全封閉式液壓驅(qū)動開合模,因此完全杜絕了對周圍環(huán)境及制品的污染問題,特別是適合醫(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題,但是由于液壓在靜止的時候壓力是處處相等的,所以采用兩板式液壓合模機構(gòu)的精度很高。如果在注塑以及塑化系統(tǒng)采用伺服閥控制,其控制精度也將是非常高的,全電動式合模裝置由于還存在肘桿和滾珠絲桿的磨損問題,所以機械精度 以及磨損必然影響制品質(zhì)量,因此其鎖模精度還是沒有全液壓式的高。這方面在加工光盤方面也得到了驗證,全電動式只能生產(chǎn)DVD、CD等,DVD9以上及CD-R、DVD-R、DVD-RW等均難以應(yīng)用電動式注塑機加工。不但如此,全電動式的精度還會隨著使用時間的增加而不斷加速下降。
4.價格成本方面
全電動式的價格不全液壓式一般要高30%以上,在綜合性能沒有比全液壓式的特別高的情況下,如此高的價格,市場是否接受也是值得思考的。
5.使用壽命問題
全電動式主要是剛才所講的肘桿及滾珠絲桿的磨損問題,這種問題一旦出現(xiàn)必將加速惡化,導(dǎo)致使用壽命較短。而全液壓式注塑機可執(zhí)行超過25,000,000次的生產(chǎn)循環(huán)周期,主要問題則是液壓密封件的老化問題。
6.維修費用問題
伺服電機的質(zhì)量應(yīng)該是可信的,維修效率低,但是如果出現(xiàn)故障維修成本將會很高,而且滾珠絲桿及肘桿的維修也是一件比較困難的事情。
7.使用費用方面
全電動式不必用液壓油,也不用冷卻器,這方面不但節(jié)省成本,而且也減少污染,當然也有例外,因為隨著使用時間的增加,一些因為磨損所帶來的一系列問題便會接踵而至暴露無遺。并且,全電動機需要不斷潤滑,而且必須使用專用潤滑油,造成成本升高。相比之下,由于全液壓機是通過液壓油自潤滑的,這樣就節(jié)省了這部分費用。
8.功能擴展方面
全電動式完全依靠機械傳動,這既是它的優(yōu)點,也是它的缺點。優(yōu)點在于精度高,缺點是機器一旦出現(xiàn)故障,如螺桿被卡死,伺服電機可能會因為堵轉(zhuǎn)而發(fā)熱燒壞。同時,它也不適合被應(yīng)用在需長時間鎖模和保壓的情況,這樣也會使伺服電機過度受熱而受損。而這方面全液壓式的就要好得多,因為全液壓式的注塑機都配備了泄流保護裝置,一旦系統(tǒng)因為故障油壓高到設(shè)定值,可能出現(xiàn)危險的時候,保護裝置自動泄流使系統(tǒng)壓力不至于再升高,以保證不會損壞設(shè)備。
10.環(huán)境適應(yīng)能力方面
由于全電動式注塑機對于環(huán)境的要求較高,如環(huán)境中有較多灰塵,將會加速伺服電機及滾珠絲桿的磨損。當然全液壓式注塑機在這方面也有較高的要求,因為空氣中的灰塵、水蒸氣等都可能影響液壓油和潤滑裝置的使用效果和質(zhì)量。另外,須留意的是全電動注塑機的工藝參數(shù)設(shè)置全電動機,常常會造成嚴重后果,而且由于全電動注塑機在國內(nèi)的使用較少,大多數(shù)工程師對全電動機的維護和檢修不如液壓機那樣熟練,零配件的供應(yīng)也不如液壓注塑機那樣方便。
綜上所述,全液壓式注塑機與全電動式注塑機雖然各有千秋,客戶可以根據(jù)自己的實際需要個經(jīng)濟實力來選擇購買,兩者的優(yōu)劣必將在市場中得到進一步的檢查。
作者:中國塑料機械網(wǎng) 來源:中國塑料機械網(wǎng)信息中心
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