В областта на оборудването за вятърна енергия, основното шаси с диаметър 300-500 мм, като ключов компонент на предаването на вятърната турбина, директно определя надеждността на 20-годишния експлоатационен цикъл на уреда въз основа на кръглостта на вала (изисква се ≤ 0,02 мм) и цилиндричността на лагерното положение (≤ 0,015 мм). Когато водещо предприятие за вятърно оборудване обработва такъв тип вал от закалена и усукана стомана 42CrMo, сблъсква се с традиционно технологично задънена улица: необходими са три процеса – "груба обработка на хоризонтално токарно → полуфинишно точене на подово пробивно → прецизно полиране на външен цилиндричен шлифован стан". Многократното затегане води до несъосност на лагерното положение над 0,05–0,08 мм, а повишаването на температурата на лагера по време на работа на уреда надхвърля 45 ℃ (допустима стойност ≤ 40 ℃), като цикълът за обработка на единична детайл достига до 16 часа; едновременно с това закалената и усукана стомана (твърдост 280–320 HB) има високо рязано съпротивление, а животът на обикновените рязачни инструменти е само 3–4 детайла на рязче. Стоимостта на рязачните инструменти за единичен вал надхвърля 3000 юаня.
За преодоляване на този дилема, компанията е въвела тежката машинна обработка от Ухан VTC70 CNC вертикална центрофуга, за да изгради специализирана производствена система за шпиндел с принципа "тежка ригидна обработка + пълен процес при единично закрепване". Оборудването използва цялостно легене от пясък със смола (тегло на отливката 80 тона), което е преминало двойно разтоварване от напрежение чрез "естествено стареене в продължение на 24 месеца + вибрационно стареене в продължение на 120 часа", комбинирано с хидростатични водачи (носимоспособност ≥ 300 kN) и оптимизирана структурна огъваемост чрез метод на крайните елементи. Радиалната рязеща огъваемост достига 55 kN/mm, което позволява стабилно издържане на радиална сила от 35 kN по време на рязане на 42CrMo; Оснащено с CNC система Fanuc 31i-B5 и лазерен интерферометър с динамично компенсиране (точност на позициониране компенсирана до ± 0,005 mm), комбинирано с измервателна ръка за машина (измервателна точност ± 0,002 mm), осигурява точно управление на цилиндричността на положението на лагера ≤ 0,01 mm. В отговор на характеристиките при обработката на високоякостна стомана, оборудването е оснащено с високомощен шпиндел от 18,5 kW (максимална скорост 1000 об/мин) и система за вътрешно охлаждане под високо налягане (охлаждащо налягане 1,5 MPa), комбинирана с ултрафинозърнести CBN рязещи инструменти (твърдост HV3500), които ефективно потискат износването на инструмента.
Сценарии за употреба от клиенти
От гледна точка на технологичната иновация, оборудването постига двойно проривно постижение в обработката на шпинделите – „интеграция на процеса + непрекъснат контрол по прецизност“: интегриране на хидравличен патрон с четири челюсти Φ 800 mm (със зажимно усилие 300 kN), револверно устройство с 8 станции (с време за смяна на инструмента от 1,5 секунди) и фрезов силов агрегат за лицева повърхност, които могат едновременно да извършат прецизно обточване на шийката на шпиндела (кръглост ≤ 0,015 mm), прецизно разширяване на позициите за лагери (цилиндричност ≤ 0,01 mm), фрезоване на фланеца (равнинност ≤ 0,03 mm) и пробиване/навиване на 12–16 свързващи отвора (позиционна точност ≤ 0,15 mm). За решаване на проблема с контрола на огъването при изключително дълги шпиндели (дължина 3–5 m) се прилага иновативен „процес с адаптивна много-опорна система“: чрез три комплекта регулируеми допълнителни опори се осъществява реално времево компенсиране на деформацията от собственото тегло на заготовката (точност на компенсация 0,005 mm), осигурявайки стабилен контрол на праволинейността по цялата дължина на оста в рамките на ≤ 0,05 mm/m. За прецизната обработка на местата за лагери се прилага „среда за обработка при постоянна температура + метод на слоисто рязане“, като околната температура се поддържа на 20 ± 0,5 ℃, а дълбочината на рязане на всеки слой е в диапазона 0,2–0,5 mm. В комбинация с рязане при постоянна линейна скорост (80–120 m/min) се гарантира достигане на шероховатост на повърхнината до Ra0,8 μm.
Процес на затегване
Резултатите от внедряването напълно отговарят на стандарти в индустрията за вятърна енергия: цикълът на обработка на единичен компонент е съкратен от 16 часа на 9 часа, а дневната производствена мощност е увеличена от 6 на 11 броя; цилиндричността на позицията на основния валов лагер е ≤ 0,01 мм, а коаксиалността на целия вал е ≤ 0,03 мм, което напълно отговаря на изискванията на GB/T 19073-2018 „Вятърни турбини – Предавателни механизми“ и GL сертификацията; температурата на лагерите по време на работа на уредбата се повишава до 36 ℃, а интензивността на вибрациите намалява от 1,2 mm/s до 0,6 mm/s; продължителността на живот на инструментите е удължена с 150% (до 8–10 броя/резба) поради съвместимост на материала, а разходите за инструменти за единичен шпиндел са намалени до 1200 юаня; системата за промишлен интернет на нещата, монтирана на оборудването, може да събира в реално време рязащата сила (честота на вземане на проби 1 kHz) и температурата на шпиндела. В комбинация с модела за прогнозиране на остатъчния живот, комплексната степен на използване на оборудването е повишена от 70% до 92%, а годишното време на простои е намалено с 650 часа.
CKX52100 решава индустриалното противоречие между тежката обработка и микрометровата прецизност на ветрогенераторни шпинделове. Ръководителят на производството в компанията каза: „Сега нашият шпиндел за ветрогенератор с мощност 3 MW не само е преминал проверката на Goldwind Technology и Mingyang Intelligence, но и отговаря на крайните изисквания за «резистентност към солена мъгла и дълъг живот» за оффшорна вятърна енергия, което създаде технически воден ров за нас в сектора на оборудване за вятърна енергия.“ Този случай потвърждава, че CNC вертикални токарни машини са станали основно оборудване за преодоляване на ограниченията по производителност в производството на големи компоненти за вятърна енергия чрез дълбока интеграция на „ултра-стабилна конструктивна схема + процесна прецизност с затворен контур + интелигентна система за експлоатация и поддръжка“.
EN
