母排折弯选液压还是伺服

问设备供应商该买液压还是伺服，得到的会是一段对他们自己所造的那一种的介绍。这对谁都没有用。

我们两种都做。EMAC-BB-H12 是混合液压折弯头，EMAC-BB-S12 是纯伺服折弯头。两者的标称参数完全一致：400 kN、±0.1° 折弯精度、200 × 16 mm 加工能力、电子回弹补偿、6.25 kW 装机功率。同样的加工范围，同样的参数表，不同的传动。所以在两者之间做选择，是在选你的车间怎么运行，而不是在选哪台设备更好——我们也没有任何商业理由假装不是这样。

是三种架构，不是两种

这个比较通常被摆成两个选项。其实是三个，而当前大部分混淆都出在中间那一个上。

在传统液压折弯头上，由异步电机带动的定量泵以全速连续运转。设备用不上的流量经溢流阀泄掉，变成油液里的热。滑块运动由换向阀和比例阀控制，机组带蓄能器、一个不小的油箱，通常还有一个冷却器。

在混合式（也叫伺服泵）折弯头上，泵由伺服电机驱动，泵速按需求发出指令跟随。滑块位置靠转动泵来控制，而不是靠在阀口上节流，因此溢流通路不再是主要的控制环节。由于损失小得多，油箱缩小，冷却器往往就取消了。就液压本身而言它仍然是一台液压设备：油缸、油液、密封件、滤芯一样不少。

在纯伺服折弯头上，伺服电机驱动滚珠丝杠、行星滚柱丝杠或齿条，完全没有工作介质。设备里唯一的油是减速箱和导轨的润滑油。

人们说“伺服折弯机”时，有时指第二种，有时指第三种，而这两种在出力和维护方面的表现差别很大。看报价时要问清楚它说的是哪一种。

全行程内的出力

这是液压在结构上的优势，讨论得还不够多。

液压缸的出力等于压力乘以活塞面积，这个关系与滑块处在什么位置无关。全额定力在行程起点、终点以及中间任何位置都拿得到。它还可以静态保持：可以一直保压，驱动端不会因此付出发热的代价。

丝杠驱动的伺服轴，出力来自电机扭矩经丝杠导程的换算，虽然名义上也不随位置变化，但实际限制不同。在零转速下保持大力，意味着电流通过电机绕组，却没有转动来帮助散热，所以连续工作制下的出力低于峰值出力。丝杠和螺母的寿命由载荷乘距离的积分决定，因此长期在接近最大力的状态下工作，比在一半力下工作更快地消耗传动链。而且整条传动链——丝杠、螺母、轴承和机架——都必须按峰值选型，这就是为什么在同一额定力下，伺服设备通常是两者中造价更高的一种。

对 5 至 10 mm 的薄料平折弯来说，这一条很少成为约束。而在接近设备能力上限的厚料立弯上——母排是满截面，模具满接触并保压较长时间——液压缸干的正是它被设计来干的事，丝杠则要很吃力。

能耗：差别在空载上

带载时，两种架构差别不大。液压系统在泵和阀的效率以及油液摩擦上有损失，伺服丝杠在电机效率和丝杠摩擦上有损失，两边的损失都不占支配地位。

分岔出现在空载上，而母排折弯是一个空载占比很高的工序。操作工在两次折弯之间重新摆放母排、量一个尺寸、走到料架去取下一根。在传统液压设备上，这段时间里泵始终全速转动，把流量泄掉、把油加热。在伺服泵上，电机降速或停转。在纯伺服轴上，电机只吸取保持电流。

要把它量化，比宣传材料显示的要难。变速泵驱动的供应商普遍宣称相对定速机组可降低能耗 30% 至 60%，有些宣称高达 80%，而“视工作制而定”这句限定语在其中总是承担了很重的分量。这些是供应商给出的数字，本文没有对它们做独立验证。

最接近独立实测数据的材料来自一个相邻的设备门类。美国一个公用事业项目把一台液压注塑机和一台全电动注塑机并排监测了一周，加工可比的零件，报告的结果是液压机每磅塑料 0.278 kWh，全电动机每磅 0.073 kWh。那是另一种工艺、另一种工作制，这个数字不应当照搬到母排折弯上。它出现在这里，只是因为其方向和大致量级是经过测量、而不是经过宣传才站得住的。

放到你自己的情况上，要自己算，而不是相信一个百分比。我们这两种折弯头的装机电机功率都是 6.25 kW。取你的班次时长，减去滑块真正带载移动的时间，剩下的部分按你的工业电价折算。在利用率一般的单班车间，一年的差额通常小到不会左右采购决定。在三班倒的母线槽工厂，这个差额大到足以进入投资回收期的计算，而且还附带一项常被忽略的节省：没有进入油液的能量，就是你不必再花钱用冷却器带走的能量，也是夏天不必额外加到车间里的热。

精度与重复精度

两种折弯头都标称 ±0.1° 并配有电子回弹补偿，这不是营销上的巧合：在现代设备上，位置精度由测量系统和控制回路决定，而不是由推动滑块的那个东西决定。

两种架构的差别，在于这个回路要对付的是什么。

伺服丝杠在电机位置与滑块位置之间有一个刚性的、接近线性的关系，主要误差是反向间隙和丝杠的扭转变形，这两项都稳定、都可以补偿。液压滑块在泵与负载之间隔着一段油柱，而油是可压缩的，它的刚度随压力、温度以及混入的空气而变化。对滑块位置做闭环完全能处理好这一点，只是回路要更费力，动态响应也更软。

实际差别体现在短促快速的运动上，而不是最终精度上。伺服轴在一个小的指令增量之后稳定得更快，当程序要做很多次小角度修正时，这一点是有意义的。而对一次折到限位的 90° 折弯，你用角度尺是分辨不出两者的。

回弹补偿是一项控制功能，在两种架构上都位于数控系统里。它依据按材料、状态和模具组合存储的修正值工作，属于材料问题而不是执行机构问题，母排折弯中的回弹补偿一文对此另有交代。

噪声

在多数母排车间里，传统液压站是噪声最大的那件东西。噪声以泵为主，而且是连续的，这比同等声级的间断噪声更让人疲劳。

变速液压和纯伺服都能大幅降低这一项，原因也一样：泵要么降速，要么根本不存在。纯伺服设备在空载时基本是安静的，带载时的噪声是机械噪声，来自模具与母排的接触，这在任何设备上都一样。

我们不打算给出一个分贝数值，因为这个数取决于罩壳、安装方式、油箱、房间以及你站在哪里，任何单一数字都没有意义。如果噪声对你是一项约束，就向任何供应商索取在给定距离、给定工作制下的实测值，并把对方拒绝提供本身当作一种回答。

油，以及它实际的代价

液压会带来一串与折弯本身无关的维护事项。按计划更换滤芯。做油液检测，至少要按计划换油。更换软管和密封件——这一项没有计划，所以总是不合时宜。还有一个油箱：要补油、要保持清洁，最后还要按受控废物处置。

还有一个本行业特有的现场管理问题。母排后续要做绝缘、电镀、喷粉或浇注包封，而铜表面上的液压油雾会变成涂层附着力问题。把液压折弯设在涂装线旁边的车间早就知道这一点，会安排一道脱脂工序。想当然认为不会有事的车间，会在第一批起泡的母排上知道结果。

混合式架构减轻了这一点，但没有消除它。油液里的热更少，意味着油液寿命更长、要换的油箱容量更小，但密封件、软管和滤芯仍然在那里。

纯伺服设备把这些换成了另一份更短的清单：丝杠和导轨润滑、定期检查反向间隙，以及一条传动链——它最终要做的大修，单次规模比任何一次液压保养都大，但发生的次数要少得多。

冷启动

在没有采暖的车间里，这是一项被低估的差别。

液压油的黏度对温度很敏感。冷油流动慢，冬天早上在 5 °C 启动的设备，与同一台设备处于稳态温度时的表现不一样：节拍更长，而且在油柱和机架达到热平衡之前，一个班次最先做的那几件零件角度可能会漂移。通常的对策是走一段预热循环，这要花掉班次时间和能量，也是液压车间倾向于让设备在休息时间也一直开着的原因之一。

伺服轴没有与之对应的问题。润滑脂的黏度会有一点变化，机架也和任何机床一样会有热变形，但没有哪种工作介质会把自己的体积模量和黏度带进控制回路。下线的第一件零件更接近正确。

混合式在这一点上处于两者之间，并且更接近传统液压，因为它仍然有油，只是油量更少，而且处于高温状态的时间比例更低。

成本

我们不打算公布价格，任何给出价格比例的文章，都是在猜你的规格、你的国家和你所处的年份。我们能给的是成本的形状。

在给定额定力下，购置价格通常是纯伺服高于混合液压，混合液压高于传统液压，因为按全力选型的丝杠传动链是很贵的一堆金属。

能耗成本正好反过来，并随利用率和你的电价而变化。利用率低时，它在账目上只是噪声；在三班倒的利用率加上欧洲或日本的电价下，它就不是噪声了。

维护成本方面，液压是有计划的、金额小的、周期性发生的支出，伺服则是无计划的、金额较大、发生频率低的支出。你更偏好哪一种，一部分是财务问题，一部分是你有没有维修部门的问题。

钱通常出在停机上，而在这一项上没有哪种架构一贯占优。液压设备有更多逐渐劣化、可以被提前发现的故障点。伺服设备的故障模式更少，但一旦驱动器或丝杠真的出问题，备件交期更长。

判定规则

如果下列任何一条符合你的情况，就买纯伺服折弯头：两班或三班倒、利用率高；产品结构以重复性的中小折弯为主，节拍和稳定时间都要紧；所处环境洁净或紧邻涂装，油是个麻烦；噪声是一项约束；或者你做的是能力范围内偏薄的一端，永远不会让设备在接近出力上限的状态下工作。

如果符合下列情况，就买混合液压折弯头：你经常在能力上限附近作业，尤其是厚料立弯和长时间保压；你的工作制是阵发式的，重活时段之间夹着空载，而这正是伺服泵所针对的场景；你已经有一支熟悉液压的维修队伍；或者你想要液压那样的出力特性，又不想承担传统液压站常驻的能耗账单。

如果设备使用强度低、资本预算是起约束作用的那一项，而且上面这些都不适用，就买传统液压。

我们见得最多的失误不是在架构上选错，而是只按额定力来选，然后发现材料的离散比预想的宽，于是那台在退火铜上很从容的设备，到了硬态就顶到极限。EN 13601 给出硬态铜的抗拉强度为 290 至 360 N/mm²，软态退火为 220 至 260 N/mm²，这对一次折弯所需的力来说是一个不小的变化。在比较传动方案之前，先用折弯力计算器，并且用你自己最不利的那根母排而不是一根名义母排，算清楚你实际会采购的最硬材料和最厚截面需要多大的力。