Nel campo degli impianti eolici, l'albero principale con diametro compreso tra 300 e 500 mm, essendo il componente centrale del sistema di trasmissione della turbina eolica, determina direttamente l'affidabilità del ciclo operativo ventennale dell'unità in base alla rotondità del collo dell'albero (richiesta ≤ 0,02 mm) e alla cilindricità della sede del cuscinetto (≤ 0,015 mm). Quando un'azienda leader nel settore degli impianti eolici lavora questo tipo di albero in acciaio bonificato 42CrMo, si scontra con un collo di bottiglia del processo tradizionale: è necessario eseguire tre fasi successive: "tornitura di sgrossatura al tornio orizzontale → tornitura di semilavorazione alla fresatrice a montante mobile → rettifica cilindrica esterna per la finitura". Le ripetute riprese causano un'eccessiva coaxialità della sede del cuscinetto pari a 0,05-0,08 mm e un innalzamento della temperatura del cuscinetto durante il funzionamento dell'unità superiore ai 45 ℃ (valore accettabile ≤ 40 ℃), con un ciclo di lavorazione per singolo pezzo che raggiunge le 16 ore; contemporaneamente, l'acciaio bonificato (durezza 280-320 HB) presenta una elevata resistenza al taglio, e la durata degli utensili di taglio comuni è soltanto di 3-4 pezzi per inserto. Il costo degli utensili di taglio per singolo albero supera i 3000 yuan.
Per superare questo dilemma, l'azienda ha introdotto il tornio verticale CNC VTC70 per macchine utensili pesanti di Wuhan per creare un sistema esclusivo di produzione degli alberi a gomiti basato su "lavorazione rigida pesante + processo completo in un'unica serraggio". L'attrezzatura adotta un basamento in ghisa sabbia-resina monoblocco (peso della fusione 80 tonnellate), sottoposto a doppio trattamento di distensione "invecchiamento naturale per 24 mesi + invecchiamento vibrazionale per 120 ore", abbinato a guide idrostatiche (capacità portante ≥ 300 kN) e una rigidità strutturale ottimizzata tramite analisi agli elementi finiti. La rigidità radiale al taglio raggiunge i 55 kN/mm, consentendo di sopportare stabilmente una forza radiale di 35 kN durante la lavorazione dell'acciaio 42CrMo; dotato del sistema CNC Fanuc 31i-B5 e compensazione dinamica con interferometro laser (accuratezza di posizionamento compensata a ± 0,005 mm), unito a un braccio di misura macchina (accuratezza di misura ± 0,002 mm), permette un controllo preciso della cilindricità della sede del cuscinetto ≤ 0,01 mm. In risposta alle caratteristiche di lavorazione degli acciai ad alta resistenza, l'attrezzatura è equipaggiata con un mandrino ad alta potenza da 18,5 kW (velocità massima di 1000 giri/min) e un sistema di raffreddamento interno ad alta pressione (pressione di raffreddamento di 1,5 MPa), abbinato a utensili CBN a grano ultrafine (durezza HV3500), che riduce efficacemente l'usura degli utensili.
Scenari di utilizzo del cliente
In termini di innovazione tecnologica, l'attrezzatura ha raggiunto un doppio breakthrough di "integrazione del processo + controllo continuo della precisione" nella lavorazione degli alberi motore: integra un mandrino idraulico a quattro griffe con diametro Φ 800 mm (con forza di serraggio di 300 kN), una torretta a 8 stazioni (con tempo di cambio utensile di 1,5 secondi) e una testa motorizzata per la fresatura della faccia terminale, consentendo di completare in un'unica operazione la tornitura di precisione del collo dell'albero (rotondità ≤ 0,015 mm), l'alesatura di precisione della sede dei cuscinetti (cilindricità ≤ 0,01 mm), la fresatura della superficie della flangia (planarità ≤ 0,03 mm) e la foratura e maschiatura di 12-16 fori di collegamento (precisione posizionale ≤ 0,15 mm). Per risolvere il problema del controllo della flessione degli alberi estremamente lunghi (lunghezza 3-5 m), viene adottato un innovativo "processo adattivo a supporto multiplo": attraverso tre set di supporti ausiliari regolabili, si realizza la compensazione in tempo reale della deformazione del pezzo causata dal peso proprio (precisione di compensazione 0,005 mm), garantendo un controllo stabile della rettilineità su tutta la lunghezza dell'asse entro ≤ 0,05 mm/m; per la lavorazione di precisione delle sedi dei cuscinetti, viene adottato un "ambiente termicamente controllato + metodo di taglio stratificato", con la temperatura ambiente mantenuta a 20 ± 0,5 ℃ e la profondità di taglio di ogni strato controllata tra 0,2-0,5 mm. Combinando la velocità lineare costante di taglio (80-120 m/min), si garantisce una rugosità superficiale pari a Ra0,8 μm.
Processo di serraggio
I risultati dell'implementazione sono pienamente conformi agli standard del settore dell'energia eolica: il ciclo di lavorazione per singolo pezzo è stato ridotto da 16 ore a 9 ore, e la capacità produttiva giornaliera è aumentata da 6 pezzi a 11 pezzi; la cilindricità della sede del cuscinetto dell'albero principale è ≤ 0,01 mm e la coassialità dell'intero albero è ≤ 0,03 mm, soddisfacendo pienamente i requisiti della norma GB/T 19073-2018 "Riduttori per turbine eoliche" e la certificazione GL; la temperatura dei cuscinetti durante il funzionamento dell'unità è aumentata di 36 ℃, mentre l'intensità delle vibrazioni è diminuita da 1,2 mm/s a 0,6 mm/s; la durata degli utensili è stata estesa del 150% (fino a 8-10 pezzi/lama) grazie alla compatibilità dei materiali, e il costo degli utensili per singolo albero è stato ridotto a 1200 yuan; il sistema di Internet industriale delle cose installato sull'attrezzatura può raccogliere in tempo reale la forza di taglio (frequenza di campionamento 1 kHz) e la temperatura del mandrino. Combinato con il modello di previsione della vita residua, l'utilizzo complessivo dell'attrezzatura è aumentato dal 70% al 92%, e l'arresto annuo è stato ridotto di 650 ore.
CKX52100 risolve la contraddizione industriale tra lavorazione pesante e precisione a livello di micrometro degli alberi principali per turbine eoliche. Il direttore della produzione dell'azienda ha dichiarato: 'Ora il nostro albero principale per turbine eoliche da 3 MW non solo ha superato la verifica di Goldwind Technology e Mingyang Intelligence, ma soddisfa anche i requisiti estremi di "resistenza alla nebbia salina e lunga durata" per l'eolico offshore, creando per noi una barriera tecnologica nel settore delle attrezzature per l'energia eolica.'. Questo caso conferma che i torni verticali CNC sono diventati l'equipaggiamento fondamentale per superare i colli di bottiglia prestazionali nella produzione di componenti di grandi dimensioni per l'eolico, grazie all'integrazione profonda tra "progettazione strutturale ultra rigida + processo di precisione in ciclo chiuso + sistema intelligente di operazione e manutenzione".
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