风力发电设备加工的优化解决方案

【专家解说】：典型风机结构示意图(1.轮毂2.增速箱3.机舱罩4.联轴器5.电控系统6.发电机7.冷却器8.泵站9.偏航驱动10.偏航制动11.偏航轴承12.底座13.弹性底座14.叶片)传统的刀具解决方案往往基于刀具的使用性能出发，但又常常受到机床设备、工装夹具及工件自身刚性等因素制约，因而达不到预想的加工节拍和寿命，使得客户在前期生产投入预算与后期的实际加工效果背离很大，效果不甚理想。以近年异军突起的中国风电配套产业为例，鉴于风电零部件有其特殊性，如何能够最好地权衡风电设备加工所涉及的多种要素，并进一步为风电零部件生产商提出有关最佳加工工艺的深层次建议，无疑是非常受用户欢迎的。而瑞典刀具解决方案供应商山特维克可乐满在这方面的作为值得大家借鉴。该公司在与机床生产厂商进行充分研讨的基础上，使其提供的刀具产品之性能在机床上体现得更加充分。下文中将聚焦轮毂、主轴、回转支承等部件的加工，以及风力发电设备方面的一些优秀加工解决方案，解读山特维克可乐满是如何针对风电行业用户需求的。轮毂加工常规的轮毂，需加工部位可分为主轴系与叶片孔系两部分。为了得到最优的投入和产出比，采用立车与刨台式镗铣术来加工是较为理想的选择。 1.立车加工用立车加工回转孔系，历来都是最经济、最高效的加工方式。由于在主轴孔的端面位置还会有一些销孔或螺纹孔，为避免再次装夹，建议选用的立车应带有钻铣功能，其钻铣头通常需带内冷却装置，以保证钻孔效率。对于立车接口，山特维克可乐满的一款模块化快换工具系统Capto性能较为突出，优点是其高强度可保证高效完成内孔、端面等车削。 2.刨台式镗铣床加工对于加工叶片与主轴系带角度的轮毂，刨台式镗铣床需要配有专用夹具，此夹具的角度与叶片、轮毂夹角相同，通过自动或手动来旋转叶片位置。这里也需要镗铣床带有内冷，冷却液压力在1Mpa以上，机床转速在2000r/min以上，主要是考虑到一部分较小直径孔的高效加工。对于此类机床，功率一般不是问题，最重要的是功率与扭矩的输出曲线是否能满足刀具高效加工需求，例如：叶片孔一般都在直径1米以上，传统的采用粗镗刀方式加工时对机床的扭矩要求很大，但低转速时扭矩输出都很小，为了解决这个矛盾，对于大孔的粗加工最好采用插补铣的方式。对此，山特维克可乐满的以下几款产品值得推荐。CoroMillR390长刃立铣刀在插补铣时每分钟进给高达650mm，也就是说直径1米的孔在5分钟之内就可以粗铣完毕。对于叶片孔的精加工可以选用CoroMill215梦幻铣刀，在保证孔精度的同时获得1.6～3.2的表面光洁度。CoroMill215梦幻铣刀当然，效率提升更为明显的在于钻削，对于轮毂来讲通常会有近200个孔需要钻削完成。CoroDrill880在此序加工中进给可超过400，也就是说不到1分钟就可以完成一个孔的加工。适用于面加工的CoroMill345对于面加工，选用八刃设计的CoroMill345，该产品在性价比方面也有一定优势。通过以上几种产品的正确运用，轮毂加工可以提效百分之五十以上。主轴加工主轴属于长轴式回转件，大多数加工都是卧车上完成。卧车刀具接口的选择就多种多样，有四方刀塔(刀方、VDI燕尾槽)，双刀板式(刀方、BTS、Capto)等。“好马配好鞍”，Capto接口以出色的负载能力，10秒以内的换刀时间和+/-0.002mm以内的重复定位精度，成为重型卧车的首选配置。粗车时的状况一般都很苛刻，既要求刀尖的抗冲击性好，也要求高的金属去除率，这种情况下可选用圆形刀片来加工。在刀深7-10mm的情况下，进给可达1.4-3mm/r。精车时采用WMX修光槽型，在保持0.5-0.8mm/r高进给的条件下还可获得0.4以上的光洁度。在矩型螺纹的加工方面，同样来自山特维克可乐满的带有导轨定位的266刀片使得加工后牙型变化更小，更容易保证加工质量。除去卧车之外，深孔钻床和落地镗铣床对于主轴加工也十分重要。在加工80直径的深孔时，通常需要机床有45kW的功率，300l/min的冷却液流量，1.5Mpa的冷却压力，1.5KNm的扭矩——满足这种条件，加工4米深孔仅需40分钟。加工后，不再需要镗削即可满足要求。回转支承加工车削回转支承内孔、端面、外圆、滚道等都是在立车上完成；对于高效齿加工，则是在齿轮铣床上完成；螺栓过孔在立式钻削中心上完成。立车的选择在此就不再赘述，着重来关注一下铣齿加工。由于风电对回转支承齿精度要求都不严，通常在9-10级就能满足使用要求，所以齿加工也就可以简化为粗、精铣两步。对于粗铣，在机床刚性与夹具刚性较好的情况下，能够以大于400的进给量来加工，精铣可采用更大的进给量。实践证明，山特维克可乐满的粗、精齿轮铣刀和相应刀片的表现异常优异。对于螺纹底孔和螺栓过孔的钻削，建议选用双轴立式钻削中心，配合Corodrill880浅孔钻，可高效完成孔的加工。其它部件的加工1.底座及齿轮箱体这两个部件都是典型的结构件。底座推荐用龙门镗铣床，两次装夹完成加工。齿轮箱体则在大型卧式加工中心上进行钻、镗、铣等。同样，内冷却对提高孔的加工效率十分必要。据了解，山特维克可乐满针对不同结构的底座与齿轮箱体均制定了详细的工艺方案、刀具选型及加工参数，为机床厂家选择最可靠的刀具方案提供了重要前提。2.连接法兰该零件加工设备与回转支承类似，但连接法兰的材料多为低碳钢，钻孔时不易断屑。山特维克可乐满选用LM的刀片槽型来加工，其良好的断屑性能已在用户方已得到了验证。 3.发电机主轴发电机主轴最大的难点在于下线槽的高效铣削。综合考虑下来，加工分为直槽铣和下线槽成型铣两步，且都采用可转位立铣刀的形式，这能降低对设备功率和扭矩的要求。(文章来源：雅式中国机械与金属网)