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風電設(shè)備對高端機床工具需求持續(xù)增長
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http://m.t3home.cn 發(fā)表日期：2011-3-2 13:37:05
蘭格鋼鐵 |
我國風電產(chǎn)業(yè)近年來持續(xù)向好，年度新增和累計裝機容量連續(xù)四年翻番，2010年風電裝機規(guī)模躍居世界第二。我國風電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展促使國內(nèi)風電設(shè)備國產(chǎn)化水平快速提升，也帶動了國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。風電機組的主要部件加工需要大量的精密、高效的數(shù)控機床和高端刀具，風電設(shè)備加工技術(shù)的進步，很大程度上依賴于機床和刀具的先進性與精準性。再加上風電設(shè)備大都工況環(huán)境比較惡劣，這也對相關(guān)設(shè)備加工提出了較高的要求，可以說，先進的裝備制造工藝尤其是先進的機床和刀具是風電設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)升級的根本保障。
在記者走訪的相關(guān)風電設(shè)備制造企業(yè)中，無論是管理人員還是技術(shù)人員，均表示出風電設(shè)備對機床工具等先進加工設(shè)備的強烈依賴。在2010年10月份舉行的北京風能展上，華銳風電的技術(shù)人員就曾向記者詳細講解了風電設(shè)備加工的一些工藝要求。以風電設(shè)備變速箱為例，其主要由箱體、行星輪系和變速機構(gòu)等組成，變速箱體屬于大型箱體，其結(jié)構(gòu)復雜，各種部件的加工需要不同的機床和刀具來完成。兆瓦級風電設(shè)備變速箱大部分為分體結(jié)構(gòu)，加工時需數(shù)控落地銑鏜床、大型臥式加工中心和龍門加工中心等，加工精度要求較高。大規(guī)格、大模數(shù)齒輪和齒圈需要采用數(shù)控成型銑齒機和數(shù)控成型磨齒機進行加工。其中，數(shù)控成型銑齒機更是要求大切深、大進給和滾速高，數(shù)控成形磨齒機要求精度達到5級以上，且要求自動調(diào)心、自動測量、自動修形等自動化程度高和穩(wěn)定性高。
在風電設(shè)備變速箱加工案例中，數(shù)控落地銑鏜床、大型臥式加工中心、龍門加工中心、數(shù)控成型銑齒機和數(shù)控成型磨齒機等都是當前機床行業(yè)技術(shù)含量比較高的高端設(shè)備，曾有風電設(shè)備制造企業(yè)的技術(shù)人員明確表示，他們公司所使用的這些機床均是國外進口的技術(shù)先進的高端產(chǎn)品。由此可見，風電設(shè)備加工過程的極高要求。記者在深入風電設(shè)備制造企業(yè)采訪時，曾記錄有多個風電設(shè)備零部件加工時對機床工具及相關(guān)工藝的要求。
案例1：大型葉片的加工，需要數(shù)控銑床，此類機床屬于大規(guī)格輕型非金屬五軸加工機床，盡管加工精度要求不高，功率和扭矩也小，但對機床切削速度的要求卻很高，切削速度一般要求在30m/min以上。電機轉(zhuǎn)子軸的加工，需要大規(guī)格臥式車銑磨復合機床，要在傳統(tǒng)臥式車床的基礎(chǔ)上增加銑削和磨削功能，實現(xiàn)一次裝夾完成加工。電機定子制造需要立式車銑磨復合機床，特別是定子下線槽的加工，要在傳統(tǒng)立式車床的基礎(chǔ)上增加銑削和磨削功能，也同樣需要實現(xiàn)一次裝夾加工完成。偏航機構(gòu)的主要部件如帶內(nèi)外齒的大型軸承和小齒輪及變速裝置制造等，也需要一些要求較高的專用機床裝備。主軸、風輪和塔架均為大型構(gòu)件，加工難度大，精度的要求也高，需要專門設(shè)計專用的加工設(shè)備，且兼具高速、高效、智能化、柔性化、CAD/CAM自動轉(zhuǎn)換、自動檢測、誤差補償和故障自動診斷等多項先進功能。
案例2：輪轂加工需加工部位可分為主軸系與葉片孔系兩部分。為了得到最優(yōu)的投入和產(chǎn)出比，采用立車與刨臺式鏜銑術(shù)來加工是較為理想的選擇。用立車加工回轉(zhuǎn)孔系，歷來都是最經(jīng)濟、最高效的加工方式。由于在主軸孔的端面位置還會有一些銷孔或螺紋孔，為避免再次裝夾，選用的立車應帶有鉆銑功能，其鉆銑頭通常需帶內(nèi)冷卻裝置，以保證鉆孔效率。對于加工葉片與主軸系帶角度的輪轂，刨臺式鏜銑床需要配有專用夾具，此夾具的角度與葉片、輪轂夾角相同，通過自動或手動來旋轉(zhuǎn)葉片位置。這里也需要鏜銑床帶有內(nèi)冷，冷卻液壓力在1Mpa以上，機床轉(zhuǎn)速在2000r/min以上，主要是考慮到一部分較小直徑孔的高效加工。
案例3：主軸屬于長軸式回轉(zhuǎn)件，大多數(shù)加工都是臥車上完成。臥車刀具接口的選擇就多種多樣，有四方刀塔、雙刀板式等。粗車時的狀況一般都很苛刻，既要求刀尖的抗沖擊性好，也要求高的金屬去除率，這種情況下可選用圓形刀片來加工。除去臥車之外，深孔鉆床和落地鏜銑床對于主軸加工也十分重要。發(fā)電機主軸最大的難點在于下線槽的高效銑削，加工分為直槽銑和下線槽成型銑兩步，且都采用可轉(zhuǎn)位立銑刀的形式，這能降低對設(shè)備功率和扭矩的要求。
案例4：車削回轉(zhuǎn)支承內(nèi)孔、端面、外圓、滾道等都是在立車上完成。對于高效齒加工，則是在齒輪銑床上完成。螺栓過孔在立式鉆削中心上完成。由于風電對回轉(zhuǎn)支承齒精度要求都不嚴，通常在9～10級就能滿足使用要求，所以齒加工也就可以簡化為粗、精銑兩步。對于粗銑，在機床剛性與夾具剛性較好的情況下，能夠以大于400mm/min的進給量來加工，精銑可采用更大的進給量。底座是典型的結(jié)構(gòu)件，用龍門鏜銑床兩次裝夾完成加工。連接法蘭加工設(shè)備與回轉(zhuǎn)支承類似，但連接法蘭的材料多為低碳鋼，鉆孔時不易斷屑。
從這幾個加工案例中可以看出，風電設(shè)備零部件加工對機床、刀具和工藝的要求可以用苛刻來形容。俗話說“工欲善其事，其先利其器”，在風電設(shè)備制造業(yè)，要想生產(chǎn)出合格耐用的風電設(shè)備，機床、刀具和工藝等軟硬件設(shè)施都必須十分給力。如何能夠最好地權(quán)衡風電設(shè)備加工所涉及的多種要素，并進一步為風電設(shè)備零部件加工提出最佳加工工藝，無疑將成為風電設(shè)備制造業(yè)永恒的追求。 |
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