Im Herstellungsbereich von industriellen Hochspannungsmotoren (10 kV und darüber) dient das Motorgehäuse als tragendes Substrat für den Statorkern. Die Toleranz des Anschlussdurchmessers, die Senkrechtigkeit der Stirnfläche zur Achse sowie die Zylindrizität der Lagerkammer beeinflussen direkt die Betriebsstabilität des Motors (die nationale Norm GB/T 1993-1993 verlangt, dass die Toleranz des Anschlussdurchmessers der IT7-Stufe entspricht, die Senkrechtigkeit ≤ 0,05 mm/m beträgt und die Zylindrizität der Lagerkammer ≤ 0,008 mm beträgt). Ein großer Hersteller von Industriemotoren stößt bei der Bearbeitung des Motorgehäuses aus Sphäroguss (QT500-7) mit einem Durchmesser von Φ 300–600 mm auf eine traditionelle Prozessschwierigkeit: Es müssen drei Arbeitsgänge durchlaufen werden – „Runddrehmaschine, Grobdrehen des Außendurchmessers → Vertikalbohrmaschine, Feinbohren der Lagerkammer → Bohrwerk mit Schwenkarm, Bearbeitung der Montagebohrungen“. Mehrfaches Spannen führt dazu, dass die Koaxialität zwischen dem Anschlag und der Lagerkammer 0,1–0,15 mm überschreitet, und die Vibrationsschwingstärke während des Motorbetriebs liegt über 1,8 mm/s (zulässiger Wert ≤ 1,1 mm/s), wobei der Bearbeitungszyklus pro Stück bis zu 75 Minuten beträgt. Gleichzeitig führt der beim Zerspanen von Sphäroguss auftretende intermittierende Stoßbelastung dazu, dass Hartmetall-Schneidstoffe nur eine Standmenge von 40–50 Stück pro Schneide erreichen, und die Kosten für die Schneidwerkzeuge pro Motorgehäuse liegen über 50 Yuan.
Kundennutzungsszenarien
Um dieses Dilemma zu überwinden, hat das Unternehmen die Kede CNC VTC70 CNC-Vertikaldrehmaschine eingeführt und ein exklusives Fertigungssystem für Motorgehäuse etabliert, das robuste starre Bearbeitung mit einem Einspannprozess kombiniert. Die Anlage verfügt über einen integralen Maschinenbettkörper aus aviation-grade Gusseisen (mit einer Wanddicke von 90 mm), der einer doppelten Spannungsentlastung unterzogen wurde („natürliches Altern über 12 Monate + Schwingungsentspannung über 72 Stunden“), kombiniert mit statischen hydrostatischen Führungsbahnen mit Vier-Punkt-Unterstützung (Tragfähigkeit ≥ 50 kN) und optimierter struktureller Steifigkeit durch Finite-Elemente-Analyse. Die radiale Schneidsteifigkeit erreicht 35 kN/mm und kann somit stabil der radialen Stoßbelastung von 22 kN während des Drehens von Temperguss standhalten; Ausgestattet mit einem FNK-CNC-System und Gittermaßstab-Vollschleifenregelung (Auflösung 0,05 μm) erzielt sie eine Positioniergenauigkeit von ± 0,007 mm und eine Wiederholgenauigkeit von ± 0,01 mm, wodurch die Toleranzanforderungen der Lagerbohrung nach H6 genau erfüllt werden. Als Reaktion auf die unterbrochene Zerspanung von Temperguss ist die Anlage mit einem hochleistungsfähigen Spindelantrieb (45 kW) und einem doppelten Hochdruckkühlsystem (innere Kühlung bei 1,2 MPa, äußere Kühlleistung von 40 L/min) ausgestattet, kombiniert mit Hartmetallschneidstoffen mit ultrakleiner Korngröße (WC Co-Legierung mit NbC-Verstärkungsphase, Schlagzähigkeit ≥ 15 MPa·m¹/²), um effektiv ein Ausbrechen der Schneidkanten zu unterdrücken.
Klemmen des Motorgehäuses
In Bezug auf technologische Innovation hat die Ausrüstung bei der Bearbeitung von Motorgehäusen Doppeldurchbrüche bei „Prozessintegration + schwerlaststabilem Schneiden“ erzielt: Durch die Integration einer hydraulischen Spannfutter-Vierbacken-Kupplung mit Φ 800 mm (Spannkraft bis zu 150 kN), eines achtsitzigen Servoturms (Werkzeugwechselzeit von 1,6 Sekunden) und eines radialen Antriebswerkzeugs (Abtriebsdrehmoment von 350 N·m) kann sie in einem Arbeitsgang die Präzisionsdrehung des äußeren Kreises des Motorgehäuses (Toleranz IT6-Stufe), die Präzisionsbohrung der Lagerkammer (Zylindrizität ≤ 0,006 mm), die Absatzformgebung (Durchmesser-Toleranz ± 0,015 mm), das Stirnfräsen (Ebenheit ≤ 0,03 mm) sowie das Bohren und Gewindeschneiden von 20–24 Montagelöchern (Positionstoleranz ≤ 0,1 mm) vollständig abschließen. Um der Schwierigkeit der Koaxialitätskontrolle entgegenzuwirken, setzen wir erstmals die „integrierte Referenzbearbeitungsmethode“ ein: Dabei werden die Innenbohrungen an beiden Enden des Motorgehäuses als Positionierungsbezug verwendet; über ein Maschinen-Messsystem (Messgenauigkeit ± 0,001 mm) werden Echtzeit-Daten erfasst, um dynamisch die durch das Werkstückgewicht verursachte Formveränderung auszugleichen, wodurch die Koaxialität zwischen Absatz und Lagerkammer stabil auf ≤ 0,04 mm gehalten wird. Bei komplexen Strukturen wie Kühlrippen nutzt die Ausrüstung eine interpolierte Verbindung der Y- und C-Achse, um die dreidimensionalen Flächen in einem Schritt zu formen und so Werkzeugspuren zu vermeiden, die durch traditionelle Prozesswechsel entstehen würden.
Die Implementierungsergebnisse entsprechen vollständig den Standards für industrielle Hochspannungsmotoren: Der Bearbeitungszyklus pro Einzelteil wurde von 75 Minuten auf 42 Minuten verkürzt, und die tägliche Produktionskapazität stieg von 120 Sätzen auf 220 Sätze; Die Zylindrizität der Lagerbohrung im Motorgehäuse beträgt ≤ 0,006 mm, die Koaxialität zwischen Anschlag und Lagerbohrung beträgt ≤ 0,04 mm, und die Senkrechtstellung der Stirnfläche zur Achse beträgt ≤ 0,03 mm/m, was vollständig den Anforderungen der Normen GB/T 1993-1993 „Kühlverfahren für drehende elektrische Maschinen“ und IEC 60034-1 entspricht; Die Vibrationsintensität während des Motorbetriebs sank von 1,8 mm/s auf 0,8 mm/s, und die Überschreitungsrate der Vibration verringerte sich von 22 % auf 1,5 %; Durch das schlagresistente Design verlängerte sich die Werkzeuglebensdauer um 60 % (bis zu 65–80 Stück/Schneide), und die Kosten für ein einzelnes Motorgehäuse-Werkzeug reduzierten sich auf 32 Yuan; Das an der Anlage installierte intelligente Diagnosesystem kann die Spindelvibrationsbeschleunigung (Abtastfrequenz 1 kHz) sowie Schneidkraftschwankungen in Echtzeit überwachen. In Kombination mit einem Modell zur Vorhersage des Werkzeugverschleißes stieg die Gesamtauslastungsrate der Anlage von 76 % auf 93 %, und die jährliche Stillstandszeit verringerte sich um 480 Stunden.
Die VTC70 löst den Widerspruch zwischen 'Schwerlastbearbeitung und Präzisionssteuerung' unseres Gehäuses für Hochspannungsanlagen. Der leitende Ingenieur des Unternehmens erklärte: 'Unser 20-MW-Hochspannungsmotor hat nicht nur die CE-Zertifizierung bestanden, sondern erfüllt auch die Anforderung eines fehlerfreien Betriebs von 100.000 Stunden für Geräte in Schlüsselbereichen wie Kernkraftwerken und großtechnischen chemischen Industrien. Dies verschafft uns die entscheidende Wettbewerbsfähigkeit, um hochwertige Märkte zu erschließen.' Dieser Fall bestätigt, dass die CNC-Vertikaldrehmaschine durch die enge Zusammenarbeit von „Schwerlast-Strukturdesign + Prozessintegrationsinnovation + intelligenter Präzisionssteuerung“ zu einem Schlüsselgerät zur Überwindung von Qualitäts- und Effizienzengpässen in der industriellen Fertigung von Hochspannungsgehäusen geworden ist.
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