راهکارهای ماشینکاری دقیق برای محفظه‌های موتورهای صنعتی با ولتاژ بالا

در حوزه تولید موتورهای صنعتی با ولتاژ بالا (۱۰ کیلوولت و بالاتر)، بدنه موتور به عنوان زیرساخت تحمل‌کننده هسته استاتور عمل می‌کند. دقت قطر متوقف‌کننده، عمود بودن سطح انتهایی نسبت به محور و استوانه‌ای‌بودن محفظه یاتاقان به طور مستقیم بر پایداری عملکرد موتور تأثیر می‌گذارند (استاندارد ملی GB/T 1993-1993 نیازمند آن است که دقت قطر متوقف‌کننده از سطح IT7، عمود بودن ≤ ۰٫۰۵ میلی‌متر بر متر و استوانه‌ای‌بودن محفظه یاتاقان ≤ ۰٫۰۰۸ میلی‌متر باشد). یک تولیدکننده بزرگ موتور صنعتی در فرآیند ماشینکاری بدنه موتورهای چدن داکتیل Φ ۳۰۰-۶۰۰ میلی‌متری (QT500-7) با محدودیت فرآیندی سنتی مواجه است: این فرآیند شامل سه مرحله "ماشین تراش افقی جهت تراش ن rough دایره خارجی → ماشین سوراخکاری عمودی جهت تراش دقیق محفظه یاتاقان → ماشین دریل دسته‌بلند جهت پردازش سوراخ نصب" می‌شود. در اثر بست‌های متعدد، هممحوری بین مهار و محفظه یاتاقان از ۰٫۱ تا ۰٫۱۵ میلی‌متر تجاوز می‌کند و شدت ارتعاش در هنگام کارکرد موتور از ۱٫۸ میلی‌متر/ثانیه بیشتر می‌شود (مقدار مجاز ≤ ۱٫۱ میلی‌متر/ثانیه)، ضمن اینکه چرخه پردازش هر قطعه تا ۷۵ دقیقه طول می‌کشد؛ همزمان، ضربه‌های متناوب ایجادشده در حین برش چدن داکتیل باعث می‌شود عمر ابزارهای برش سخت‌آلیاژ تنها به ۴۰ تا ۵۰ قطعه در هر تیغه برسد و هزینه ابزار برش هر بدنه موتور از ۵۰ یوان چینی فراتر رود.

سناریوهای استفاده مشتری
برای حل این معضل، شرکت دستگاه تراش عمودی CNC مدل Kede CNC VTC70 را معرفی کرده و سیستم تولید انحصاری برای پوسته‌های موتور ایجاد کرده است که ماشینکاری سفت و سنگین را با فرآیند بستن تکی ترکیب می‌کند. این تجهیزات از بدنه یکپارچه چدنی درجه هواپیمایی (با ضخامت دیواره ریخته‌گری 90 میلی‌متر) بهره می‌برد که تحت دو مرحله آزادسازی تنش "پیر شدن طبیعی به مدت 12 ماه + پیر شدن ارتعاشی به مدت 72 ساعت" قرار گرفته است و همراه با ریل‌های هیدرواستاتیک چهار نقطه‌ای (ظرفیت باربری ≥ 50 کیلونیوتن) و بهینه‌سازی سفتی ساختاری از طریق تحلیل عنصر محدود، سفتی برش شعاعی به میزان 35 کیلونیوتن/میلی‌متر ایجاد می‌کند که می‌تواند به‌طور پایدار بار ضربه‌ای شعاعی 22 کیلونیوتن در حین ماشینکاری چدن نشکن را تحمل کند؛ این دستگاه مجهز به سیستم کنترل عددی FNK و خط کش شیشه‌ای با کنترل حلقه بسته کامل (با وضوح 0.05 میکرومتر) است و دقت موقعیت‌یابی ± 0.007 میلی‌متر و دقت تکرار موقعیت‌یابی ± 0.01 میلی‌متر را فراهم می‌کند که دقیقاً با الزامات تلرانس سطح H6 در اتاقک یاتاقان مطابقت دارد. در پاسخ به ویژگی‌های برش متناوب چدن نشکن، این تجهیزات مجهز به یک اسپیندل با توان بالا (45 کیلووات) و یک سیستم خنک‌کنندگی دوگانه با فشار بالا (فشار خنک‌کنندگی داخلی 1.2 مگاپاسکال، دبی جریان خنک‌کنندگی خارجی 40 لیتر در دقیقه) است که همراه با ابزارهای برشی آلیاژ تنگستن کاربید با دانه‌های فوق ریز (حاوی فاز تقویت‌کننده NbC و چقرمگی ضربه‌ای ≥ 15 مگاپاسکال·متر¹⁄²) به‌کار می‌رود و به‌طور مؤثر از شکستن ابزار جلوگیری می‌کند.

گیره‌بندی پوسته موتور
از نظر نوآوری فناوری، این تجهیزات دستاورد دوگانهای در «یکپارچهسازی فرآیند + برش پایدار سنگین» برای پردازش محفظه موتور به دست آورده است: با ادغام چرخ هیدرولیک چهار چنبرهای با قطر Φ 800mm (نیروی گیرش تا 150kN)، یک برجک سروو 8 ایستگاهی (زمان تعویض ابزار 1.6 ثانیه) و یک سر ابزار توان شعاعی (گشتاور خروجی 350N · m)، قادر است عملیات خارج کردن دقیق محفظه موتور (تحمل IT6)، فرزکاری دقیق حفره یاتاقان (استوانهای ≤ 0.006mm)، شکلدهی تهنشین (تحمل قطر ± 0.015mm)، فرزکاری صفحه انتهایی (تختی ≤ 0.03mm) و همچنین سوراخکاری و رزوهکاری 20 تا 24 عدد از سوراخهای نصب (تحمل موقعیتی ≤ 0.1mm) را یکجا و در یک مرحله انجام دهد. در پاسخ به چالش کنترل هممحوری، به طور نوآورانه از «روش پردازش یکپارچه مبتنی بر مرجع» استفاده شده است: با در نظر گرفتن سوراخهای داخلی دو سر محفظه موتور به عنوان مرجع موقعیتیابی، دادههای پردازش در حین کار از طریق یک سیستم اندازهگیری روی ماشین (دقت اندازهگیری ± 0.001mm) جمعآوری شده و به صورت پویا برای تغییر شکل ناشی از وزن قطعه کار جبران انجام میشود، به گونهای که هممحوری بین تهنشین و حفره یاتاقان به طور پایدار در حد ≤ 0.04mm کنترل میشود. برای ساختارهای پیچیده مانند رibs پراکنش حرارت، این تجهیزات از تداخل لینکی محور Y و محور C استفاده میکند تا شکلدهی یکپارچه سطوح سهبعدی را ممکن سازد و از اثرات ابزار ناشی از انتقال فرآیند سنتی جلوگیری کند.
نتایج اجرایی کاملاً با استانداردهای موتورهای صنعتی فشار قوی مطابقت دارند: چرخه پردازش هر قطعه از 75 دقیقه به 42 دقیقه کاهش یافته و ظرفیت تولید روزانه از 120 دستگاه به 220 دستگاه افزایش پیدا کرده است؛ استوانه‌ای بودن حفره یاتاقان پوسته موتور ≤ 0.006 میلی‌متر، هم‌محوری بین سپر و حفره یاتاقان ≤ 0.04 میلی‌متر و عمودبودن سطح انتهایی نسبت به محور ≤ 0.03 میلی‌متر/متر است که کاملاً الزامات استانداردهای GB/T 1993-1993 "روش‌های خنک‌کنندگی برای ماشین‌های الکتریکی چرخشی" و IEC 60034-1 را برآورده می‌کند؛ شدت ارتعاش در حین کار موتور از 1.8 میلی‌متر/ثانیه به 0.8 میلی‌متر/ثانیه کاهش یافته و نرخ تجاوز ارتعاش از 22٪ به 1.5٪ کاهش پیدا کرده است؛ عمر ابزار به دلیل طراحی مقاوم در برابر ضربه 60٪ افزایش یافته (تا 65 تا 80 قطعه/لبه) و هزینه ابزار هر پوسته موتور به 32 یوان کاهش یافته است؛ سیستم تشخیص هوشمند نصب‌شده روی تجهیزات قادر است شتاب ارتعاش اسپیندل (فرکانس نمونه‌برداری 1 کیلوهرتز) و نوسانات نیروی برش را به‌صورت زمان واقعی پایش کند. با ترکیب مدل پیش‌بینی سایش ابزار، نرخ استفاده ترکیبی از تجهیزات از 76٪ به 93٪ افزایش یافته و توقف سالانه 480 ساعت کاهش یافته است.
VTC70 تناقض بین «ماشینکاری سنگین و کنترل دقیق» در محفظه‌های الکتریکی با ولتاژ بالای ما را حل می‌کند. سرمهندس شرکت اظهار داشت: «موتور با ولتاژ بالای 20 مگاواتی ما نه تنها موفق به اخذ گواهی CE شده، بلکه الزامات عملکرد بدون خطا در طول 100000 ساعت را نیز برای تجهیزاتِ مورد استفاده در حوزه‌های کلیدی همچون نیروگاه‌های هسته‌ای و صنایع شیمیایی بزرگ مقیاس، برآورده می‌کند. این امر به ما رقابت‌پذیری هسته‌ای برای ورود به بازارهای پیشرفته فراهم کرده است.» این مورد تأیید می‌کند که ماشین‌تراش قائم (CNC) اکنون به تجهیزات کلیدی برای غلبه بر موانع کیفیت و کارایی در حوزه تولید محفظه‌های الکتریکی صنعتی با ولتاژ بالا تبدیل شده است که از طریق همکاری عمیق «طراحی ساختار سنگین + نوآوری در یکپارچه‌سازی فرآیند + کنترل هوشمند دقیق» محقق شده است.