En el camp de l'equipament d'energia eòlica, l'eix principal de diàmetre 300-500 mm, com a component nucli del sistema de transmissió de les turbines eòliques, determina directament la fiabilitat del cicle de funcionament de 20 anys de l'unitat en funció de la redondevolitat del coll de l'eix (requerida ≤ 0,02 mm) i la cilindricitat de la posició del rodamunt (≤ 0,015 mm). Quan una empresa líder en equipaments d'energia eòlica processa aquest tipus d'eix fabricat amb acer 42CrMo temperat, es troba amb un embús en el procés tradicional: cal passar per tres etapes: "tornejat groc en torn horitzontal → tornejat semiprecisió en màquina de mandrinatge → rectificació de precisió en rectificadora cilíndrica exterior". Els múltiples muntatges fan que la coaxialitat de la posició del rodamunt superi els 0,05-0,08 mm, i l'augment de temperatura del rodamunt durant el funcionament de l'unitat superi els 45 ℃ (valor qualificat ≤ 40 ℃), amb un cicle de processament per peça d'hasta 16 hores; a més, l'acer temperat (duretat 280-320 HB) té una elevada resistència al tall, i la vida útil de les eines de tall convencionals és només de 3-4 peces per fulla. El cost de les eines de tall per eix individual supera els 3000 yuans.
Per superar aquest dilema, l'empresa ha introduït el torn vertical CNC VTC70 de màquina eina pesada de Wuhan per crear un sistema de fabricació exclusiu del palper basat en "mecanitzat rígid pesant + procés complet en una sola fixació". L'equipament disposa d'un llit principal integral de ferro fosa amb sorra de resina (pes de la peça fosada: 80 tones), que ha estat sotmès a una doble relaxació tensional de "envelliment natural durant 24 mesos + envelliment per vibració durant 120 hores", combinat amb guies de pressió estàtica (capacitat de càrrega ≥ 300 kN) i una rigidesa estructural optimitzada mitjançant anàlisi per elements finits. La rigidesa radial al tall arriba als 55 kN/mm, podent suportar de manera estable una força radial de 35 kN durant el mecanitzat de 42CrMo; equipat amb sistema CNC Fanuc 31i-B5 i compensació dinàmica amb interferòmetre làser (precisió de posicionament compensada fins a ± 0,005 mm), combinat amb braç de mesura integrat a la màquina (precisió de mesura ± 0,002 mm), aconsegueix un control precís de la cilindricitat de la posició del coixinet ≤ 0,01 mm. En resposta a les característiques de mecanitzat de l'acer d'alta resistència, l'equipament incorpora un palper d'alt rendiment de 18,5 kW (velocitat màxima de 1000 min⁻¹) i un sistema de refrigeració interna d'alta pressió (pressió de refrigeració de 1,5 MPa), combinat amb eines de tall CBN de gra ultrafi (duresa HV3500), suprimint eficaçment el desgast de l'eina.
Escenaris d'ús del client
En termes de innovació tecnològica, l'equipament ha assolit una doble irrupció de «integració del procés + control continu de precisió» en el mecanitzat de fusos: integrant un mordac solenoide hidràulic de quatre mandíbules de Φ 800 mm (amb una força de fixació de 300 kN), una torreta de 8 estacions (amb un temps de canvi d'eina de 1,5 segons) i un capçal de fresat de cares extremes, pot realitzar en una sola operació el tornejat de precisió del coll del fús (rodonesa ≤ 0,015 mm), el mandrinatge de precisió de la posició dels coixinets (circularitat ≤ 0,01 mm), el fresat de la superfície de la brida (planor ≤ 0,03 mm) i el fornit i roscat de 12-16 forats de connexió (precisió posicional ≤ 0,15 mm). Per donar resposta al problema del control de flexió en fusos ultra llargs (longitud 3-5 m), s'adopta un «procés adaptatiu de suport múltiple» innovador: mitjançant tres jocs de suports auxiliars ajustables, es compensa en temps real la deformació per pes propi de la peça (precisió de compensació 0,005 mm), assegurant un control estable de la rectitud de tota la longitud de l'eix dins ≤ 0,05 mm/m; per al mecanitzat de precisió de les posicions dels coixinets, s'adopta un «entorn de mecanitzat a temperatura constant + mètode de tall en capes», mantenint la temperatura ambiental a 20 ± 0,5 °C i controlant la profunditat de tall de cada capa entre 0,2 i 0,5 mm. Combinat amb un tall de velocitat lineal constant (80-120 m/min), s'assegura que la rugositat superficial arribi a Ra0,8 μm.
Procés de fixació
Els resultats de la implementació compleixen plenament amb els estàndards de la indústria de l'energia eòlica: el cicle de processament per peça s'ha reduït de 16 hores a 9 hores, i la capacitat de producció diària ha augmentat de 6 a 11 peces; la cilindricitat de la posició del coixinet de l'eix principal és ≤ 0,01 mm, i la coaxialitat de tot l'eix és ≤ 0,03 mm, complint totalment els requisits de la norma GB/T 19073-2018 "Transmissió d'engranatges per a turbines eòliques" i la certificació GL; la temperatura dels coixinets durant el funcionament de l'unitat ha pujat fins a 36 °C, i la intensitat de vibració ha disminuït de 1,2 mm/s a 0,6 mm/s; la vida útil de les eines s'ha allargat en un 150 % (fins a 8-10 peces/ull) gràcies a la compatibilitat de materials, i el cost de les eines per eix individual s'ha reduït a 1.200 yuans; el sistema d'Internet industrial de les coses instal·lat a l'equip pot recollir en temps real la força de tall (freqüència de mostreig 1 kHz) i la temperatura del pal de gir, i combinat amb el model de predicció de vida residual, la taxa d'utilització global de l'equip ha passat del 70 % al 92 %, i el temps d'inactivitat anual s'ha reduït en 650 hores.
El CKX52100 resol la contradicció industrial entre el mecanitzat pesat i la precisió a nivell de micròmetre dels eixos de turbines eòliques. El director de producció de l'empresa va dir: 'Ara el nostre eix per a turbines eòliques de 3 MW no només ha superat la verificació de Goldwind Technology i Mingyang Intelligence, sinó que també compleix els requisits extrems de resistència a la boira salina i vida útil llarga per a l'energia eòlica offshore, cosa que ens ha establert una trinxera tècnica en el sector d'equips d'energia eòlica'. Aquest cas confirma que els torns verticals CNC s'han convertit en equipament clau per superar embussos de rendiment en la fabricació de components grans per a l'energia eòlica mitjançant la profunda integració de "disseny d'estructura ultra rígida + bucle tancat de precisió en el procés + sistema intel·ligent de funcionament i manteniment".
EN
