حلول التصنيع الدقيقة لحوامل المحركات الصناعية عالية الجهد

في مجال تصنيع المحركات الصناعية عالية الجهد (10 كيلو فولت فأكثر)، يُعد هيكل المحرك الركيزة الحاملة للقلب الثابت. ويؤثر التسامح في قطر التوقف، واستقامة الوجه الطرفي بالنسبة للمحور، وشكل الأسطوانة لغرفة المحمل تأثيرًا مباشرًا على استقرار تشغيل المحرك (يتطلب المعيار الوطني GB/T 1993-1993 أن يكون تسامح قطر التوقف من المستوى IT7، واستقامة الوجه الطردي ≤ 0.05 مم/متر، وشكل الأسطوانة لغرفة المحمل ≤ 0.008 مم). يواجه أحد كبار مصنّعي المحركات الصناعية عقبة تقليدية في العمليات عند معالجة هيكل محرك من الحديد الزهر المطيل بقطر Φ 300-600 مم (QT500-7): إذ يتطلب المرور بثلاث عمليات: "خرطة أفقية لقطع خشن للدائرة الخارجية → ماكينة برشام رأسية لتنعيس دقيق لغرفة المحمل → ماكينة حفر ذراع رافعة لمعالجة ثقوب التركيب". وتتسبب عمليات التثبيت المتعددة في تجاوز تماثل المحور بين جزء التوقف وغرفة المحمل حدود 0.1-0.15 مم، كما يتجاوز شدة الاهتزاز أثناء تشغيل المحرك 1.8 مم/ثانية (القيمة المقبولة ≤ 1.1 مم/ثانية)، مع دورة معالجة لكل قطعة تصل إلى 75 دقيقة؛ وفي الوقت نفسه، يؤدي التأثير المتقطع الناتج أثناء قص الحديد الزهر المطيل إلى عمر افتراضي لا يتعدى 40-50 قطعة/شفرة لأدوات القطع المصنوعة من سبائك صلبة، مما يجعل تكلفة أداة القطع لكل غلاف محرك تتجاوز 50 يوان صيني.

سيناريوهات استخدام العميل
للتغلب على هذا المأزق، قدمت الشركة مخرطة CNC الرأسية Kede CNC VTC70 وقامت بإنشاء نظام تصنيع حصري لحوامل المحركات يجمع بين التشغيل الصارم الثقيل وعملية التثبيت الأحادية. تعتمد المعدات هيكلًا كاملاً من الحديد الزهر بجودة الطيران (بسماكة جدار صب 90 مم)، وقد خضع لمعالجة إزالة الإجهاد المزدوجة "الشيخوخة الطبيعية لمدة 12 شهرًا + اهتزاز الشيخوخة لمدة 72 ساعة"، ومزودة بتوجيهات دعم ساكنة أربعية (سعة تحمل ≥ 50 كيلو نيوتن)، مع تحسين الصلابة الهيكلية من خلال تحليل العناصر المحدودة. تبلغ صلابة القطع الشعاعي 35 كيلو نيوتن/مم، ويمكنها تحمل الحمل الصدامي الشعاعي البالغ 22 كيلو نيوتن أثناء قطع حديد الدكتايل بشكل مستقر؛ ومجهزة بنظام تحكم رقمي FNK CNC ومسطرة شبكية بنظام حلقة مغلقة كاملة (بدقة 0.05 مايكرومتر)، مما يحقق دقة موضعية ± 0.007 مم ودقة تكرار موضعية ± 0.01 مم، وتتطابق بدقة مع متطلبات التحمل من المستوى H6 لغرفة المحمل. استجابةً لخصائص القطع المتقطعة في حديد الدكتايل، تم تزويد المعدات بمحور رئيسي عالي القدرة (45 كيلو واط) ونظام تبريد ثنائي عالي الضغط (ضغط التبريد الداخلي 1.2 ميجا باسكال، ومعدل تدفق التبريد الخارجي 40 لتر/دقيقة)، إلى جانب أدوات قطع من سبيكة كربيد التングستن-كوبالت ذات الحبيبات فائقة النعومة (مع إضافة طور تقوية NbC، ومتانة الصدمة ≥ 15 ميجا باسكال·م¹/²)، مما يكبح بشكل فعال تكسر أداة القطع.

تثبيت غلاف المحرك
من حيث الابتكار التكنولوجي، حقق المعدات تقدماً مزدوجاً في مجال معالجة هيكل المحرك من خلال دمج "التكاملية العملية + القطع الثقيل المستقر": حيث تدمج هذه المعدات إمساكاً هيدروليكياً رباعي الفك بقطر Φ 800 مم (بقوة إمساك تصل إلى 150 كيلو نيوتن)، وبرج خدمة بـ 8 محطات (بزمن تغيير أداة قدره 1.6 ثانية)، ورأس أداة كهربائية شعاعية (عزم دوران مخرج 350 نيوتن·متر)، ويمكنها إتمام عملية الخراطة الدقيقة للدائرة الخارجية لهيكل المحرك (بدقة تحمل مستوى IT6)، والتنصت الدقيق لغرفة المحمل (بالإسطوانية ≤ 0.006 مم)، وتشكيل الكتف (بتسامح قطري ± 0.015 مم)، وطحن السطح الطرفي (باستواء ≤ 0.03 مم)، بالإضافة إلى حفر وتصنيع 20-24 فتحة تركيب (بتسامح موقعي ≤ 0.1 مم) في عملية واحدة. استجابةً لصعوبة التحكم في الاستقامية المحورية، تم اعتماد طريقة مبتكرة تُعرف باسم "طريقة المعالجة المتكاملة للمعيار المرجعي": حيث يتم استخدام الفتحات الداخلية لهيكل المحرك عند الطرفين كمعيار تحديد موقع، ويتم جمع بيانات المعالجة في الوقت الفعلي من خلال نظام قياس على المعدة (بدقة قياس ± 0.001 مم)، مع التعويض ديناميكياً عن التشوهات الطفيفة الناتجة عن وزن الشغلة، بحيث يتم التحكم بشكل مستقر في الاستقامية المحورية بين الكتف وغرفة المحمل عند ≤ 0.04 مم. وفيما يتعلق بالهياكل المعقدة مثل ضلوع التبريد، تستخدم المعدات تقنية التداخل المرتبط بين المحور Y والمحور C لتحقيق تشكيل الأسطح ثلاثية الأبعاد دفعة واحدة، مما يتجنب آثار الأدوات الناتجة عن عمليات النقل التقليدية.
تتوافق نتائج التنفيذ تمامًا مع معايير المحركات الصناعية عالية الجهد: حيث تم تقليص دورة المعالجة للقطعة الواحدة من 75 دقيقة إلى 42 دقيقة، وازدادت الطاقة الإنتاجية اليومية من 120 مجموعة إلى 220 مجموعة؛ إن أسطوانية غرفة محمل هيكل المحرك تساوي أو أقل من 0.006 مم، والمحورية بين السدادة وغرفة المحمل تساوي أو أقل من 0.04 مم، واستقامة الوجه الطرفي بالنسبة للمحور تساوي أو أقل من 0.03 مم/م، وهي بذلك تستوفي تمامًا متطلبات المعيارين GB/T 1993-1993 "طرق التبريد للآلات الكهربائية الدوارة" وIEC 60034-1؛ كما انخفض شدة اهتزاز المحرك أثناء التشغيل من 1.8 مم/ث إلى 0.8 مم/ث، وانخفض معدل تجاوز الاهتزاز من 22% إلى 1.5%؛ وتم تمديد عمر الأداة بنسبة 60% (تصل إلى 65-80 قطعة/شفرة) بفضل التصميم المقاوم للصدمات، وتراجعت تكلفة أداة غلاف المحرك الواحد إلى 32 يوان صيني؛ ويُمكن للنظام التشخيصي الذكي المثبت على المعدات رصد تسارع اهتزاز العمود الرئيسي (بتردد عينة 1 كيلوهرتز) وتقلبات قوة القطع في الوقت الفعلي، وبدمج ذلك مع نموذج تنبؤ بارتداء الأداة، ارتفع معدل الاستخدام الشامل للمعدات من 76% إلى 93%، وتراجعت فترة توقف العمل السنوية بمقدار 480 ساعة.
يُحل جهاز VTC70 التناقض بين 'التشغيل الشاق والتحكم الدقيق' في غلافنا الكهربائي عالي الجهد. وصرّح المهندس الرئيسي للشركة: 'لقد نجح محركنا الكهربائي عالي الجهد بقدرة 20 ميغاواط ليس فقط في اجتياز شهادة CE، بل يستوفي أيضًا متطلبات التشغيل الخالي من الأعطال لمدة 100000 ساعة للمعدات المستخدمة في مجالات حيوية مثل محطات الطاقة النووية والصناعات الكيميائية الكبرى. وهذا يمنحنا قدرة تنافسية أساسية لاستكشاف الأسواق الراقية'. ويؤكد هذا المثال أن ماكينة الخراطة الرأسية باستخدام الحاسب الآلي CNC أصبحت معدات رئيسية للتغلب على اختناقات الجودة والكفاءة في مجال تصنيع الأغلفة الكهربائية الصناعية عالية الجهد من خلال التعاون العميق بين "تصميم الهيكل الشاق + ابتكار دمج العمليات + التحكم الدقيق الذكي".