風力発電設備分野において、直径300〜500mmの主軸は風力タービン伝動装置の中核部品であり、軸首の円筒度（要件：≤0.02mm）および軸受位置の円筒度（≤0.015mm）に基づいて、装置の20年間の使用サイクルにおける信頼性を直接決定する。ある主要な風力発電設備メーカーがこの種の42CrMo焼入れ焼戻し鋼製スピンドルを加工する際、従来の工程上のボトルネックに直面している。すなわち、「横型旋盤での荒旋削 → フロアボーリング盤での中仕上げ旋削 → 外径研削盤での精密研削」という3つの工程を経る必要がある。複数回のチャッキングにより軸受位置の同軸度が0.05〜0.08mmを超えており、運転中の軸受温度上昇が45℃を超える（合格基準値：≤40℃）状態となり、1個あたりの加工サイクルは最大16時間に達する。また、焼入れ焼戻し鋼（硬度280〜320HB）は切削抵抗が高いため、一般の切削工具の寿命は1刃あたりわずか3〜4個にとどまり、1本のスピンドルあたりの切削工具コストが3,000元を超える。
このジレンマを克服するため、同社は武漢製の重切削用工作機械VTC70 CNC立形旋盤を導入し、「重切削剛性加工＋一回チャッキングによる全工程」というスピンドル専用製造システムを構築した。装置は一体型のレジンサンド鋳鉄ベッド（鋳造重量80トン）を採用しており、「24か月の自然時効＋120時間の振動時効」の二重応力除去処理を施している。静圧ガイドウェイ（耐荷重 ≥ 300kN）と有限要素解析による構造剛性の最適化を組み合わせることで、径方向の切削剛性は55kN/mmに達し、42CrMoの切削中に35kNの径方向荷重を安定して承受できる。FANUC 31i-B5 CNCシステムとレーザー干渉計によるダイナミック補正（位置決め精度を±0.005mmまで補正）を装備し、さらにマシン測定アーム（測定精度±0.002mm）と組み合わせることで、軸受位置の円筒度を≤0.01mmまで高精度に制御することが可能になった。高強度鋼材の加工特性に対応して、本装置には18.5kWの高出力スピンドル（最大回転数1000r/min）と高圧内面冷却システム（冷却圧力1.5MPa）を搭載し、超微粒子CBN切削工具（硬度HV3500）と組み合わせることで、工具摩耗を効果的に抑制している。
顧客の使用シナリオ
技術革新の面では、この装置はスピンドル加工において「工程統合＋連続的精密制御」という二重のブレークスルーを達成しています。Φ800mmの4爪油圧チャック（把持力300kN）、8ステーションタレット（ツール交換時間1.5秒）、および端面フライス動力ヘッドを統合することで、スピンドルネックの精密旋削（円周度≤0.015mm）、軸受位置の精密中ぐり（円筒度≤0.01mm）、フランジ面のフライス加工（平面度≤0.03mm）、および12～16個の接続穴のドリル・タップ加工（位置精度≤0.15mm）を一工程で完了できます。超長スピンドル（長さ3～5m）のたわみ制御という課題に対しては、「多点支持アダプティブ工程」という革新的な手法を採用しています。3組の調整可能な補助サポートを通じて、ワークの自重による変形をリアルタイムで補償（補償精度0.005mm）し、全軸長にわたる直線度を≤0.05mm/m以内で安定的に制御します。軸受位置の高精度加工には、「恒温加工環境＋段階切り込み法」を採用しており、環境温度を20±0.5℃に維持し、各層の切込み深さを0.2～0.5mmに制御しています。これに加えて一定の送り速度での切削（80～120m/分）を組み合わせることで、表面粗さをRa0.8μmまで確保しています。
クランプ工程
実施結果は風力発電業界の基準に完全に適合しています。単一部品の加工サイクルは16時間から9時間に短縮され、日産能力は1日6個から11個に向上しました。主軸ベアリング位置の円筒度は≤0.01mm、全軸の同軸度は≤0.03mmであり、GB/T 19073-2018「風力タービンギアボックス」およびGL認証の要求を完全に満たしています。装置運転中のベアリング温度上昇は36℃までであり、振動強度は1.2mm/sから0.6mm/sに低減しました。材料とのマッチングにより工具寿命は150%延長され（ブレードあたり8～10個まで）、主軸工具1本あたりのコストは1200元に削減されました。設備に搭載された産業用IoTシステムにより、切削力（サンプリング周波数1kHz）および主軸温度をリアルタイムで収集できます。残存寿命予測モデルと組み合わせることで、設備の総合稼働率は70%から92%まで向上し、年間停止時間は650時間短縮されました。
CKX52100は、風力タービンスピンドルの重切削加工とマイクロメートルレベルの高精度という産業界の矛盾を解決しています。同社の生産責任者は、「現在、当社の3MW風力タービンスピンドルは、Goldwind TechnologyおよびMingyang Intelligenceによる検証を通過しただけでなく、洋上風力発電に求められる『塩水噴霧耐性』および『長寿命』という極限要件も満たしており、これにより我々は風力発電設備分野で技術的優位性（テクニカル・モート）を確立しました」と述べました。この事例は、CNC立形旋盤が「超高剛性構造設計＋工程精度フィードバック制御＋スマート運転・保守システム」の深層的融合を通じて、風力発電用大型部品製造分野における性能ボトルネックの突破を支える核心装置となっていることを示しています。
EN
