산업용 고전압 모터(10kV 이상) 제조 분야에서 모터 하우징은 스테이터 코어의 하중 지지 기반이 된다. 스톱 지름의 허용오차, 단면과 축 사이의 직각도, 베어링 챔버의 원통도는 모터 운전의 안정성에 직접적인 영향을 미친다(국가 표준 GB/T 1993-1993에서는 스톱 지름의 허용오차를 IT7 수준, 직각도를 ≤ 0.05mm/m, 베어링 챔버의 원통도를 ≤ 0.008mm로 요구함). 한 대형 산업용 모터 제조업체는 Φ 300-600mm의 연성 주철(QT500-7)으로 된 모터 하우징 가공 시 전통적인 공정 병목 현상에 직면해 있다. 이는 "가로선반에서 외경의 대략 선삭 → 세로보링기에서 베어링 챔버 정밀 보링 → 암 드릴링 머신으로 설치 홀 가공"의 세 가지 공정을 거쳐야 한다. 다수의 클램핑 작업으로 인해 스톱퍼와 베어링 챔버 간 동축도가 0.1~0.15mm를 초과하게 되며, 모터 운전 중 진동 강도가 1.8mm/s를 초과하게 된다(적격 기준 ≤ 1.1mm/s), 개별 부품 가공 사이클은 최대 75분에 달한다. 또한, 연성 주철 절삭 시 발생하는 간헐적 충격으로 인해 초경합금 절삭 공구의 수명이 블레이드당 40~50개 부품에 불과하며, 단일 모터 케이스의 절삭 공구 비용이 50위안을 초과한다.
고객 사용 시나리오
이 난제를 해결하기 위해 회사는 Kede CNC VTC70 CNC 세로 선반을 도입하고, 중형 강성 가공과 단일 클램핑 공정을 결합한 모터 하우징 전용 제조 시스템을 구축했다. 장비는 일체형 항공 등급 주철 베드(주물 벽 두께 90mm)를 채택하여 '12개월 자연 노화 + 72시간 진동 노화'의 이중 응력 제거 처리를 거쳤으며, 4점 지지 정압 가이드 레일(허용 하중 ≥ 50kN)과 유한 요소 해석을 통한 최적화된 구조 강성을 결합하였다. 방향 절삭 강성은 35kN/mm에 달해 연성 철 가공 시 발생하는 22kN의 방향 충격 하중을 안정적으로 견딜 수 있다. FNK CNC 시스템과 격자자 리드 풀 클로즈드 루프 제어(해상도 0.05μm)를 장착하여 ±0.007mm의 위치 결정 정밀도와 ±0.01mm의 반복 위치 결정 정밀도를 실현하여 베어링 챔버의 H6 등급 공차 요구사항에 정확하게 부합시킨다. 연성 철의 간헐 절삭 특성에 대응하기 위해 고출력 스핀들(45kW)과 이중 고압 냉각 시스템(내부 냉각 압력 1.2MPa, 외부 냉각 유량 40L/min)을 장착하였으며, 초미립 WC Co 합금 절삭 공구(NbC 보강 상 추가, 충격 인성 ≥ 15MPa·m¹/²)와 조합함으로써 공구 파손을 효과적으로 억제한다.
모터 케이스 클램핑
기술 혁신 측면에서 본 장비는 모터 하우징 가공 분야에서 '공정 통합 + 중형 내구성 절삭'이라는 두 가지 분야에서 돌파구를 마련했다. Φ800mm 사지 링크 유압 척(클램핑 힘 최대 150kN), 8스테이션 서보 타워렛(툴 교환 시간 1.6초), 라디얼 파워 툴 헤드(출력 토크 350N·m)를 통합하여, 모터 하우징 외경 정밀 선반가공(IT6 등급 공차), 베어링 챔버 정밀 보링가공(원통도 ≤0.006mm), 스톱 형성(직경 공차 ±0.015mm), 단면 밀링가공(평면도 ≤0.03mm), 20~24개 설치 홀 드릴링 및 태핑(위치 공차 ≤0.1mm)을 한 번의 공정으로 완료할 수 있다. 동축도 제어의 어려움에 대응하여, 우리는 혁신적으로 '기준점 일체형 가공 방법'을 도입하였다. 모터 하우징 양단의 내측 구멍을 위치 기준으로 삼고, 머신 온 측정 시스템(측정 정확도 ±0.001mm)을 통해 실시간으로 가공 데이터를 수집하며, 작업물의 자중으로 인한 미세한 변형을 동적으로 보상함으로써, 스톱퍼와 베어링 챔버 간의 동축도를 안정적으로 ≤0.04mm 이하로 유지한다. 방열 리브 등의 복잡한 구조물의 경우, 장비는 Y축과 C축의 연동 보간을 사용하여 3차원 곡면의 일괄 성형을 가능하게 하여, 기존 공정 전환에서 발생하는 공구 자국을 방지한다.
구현 결과는 산업용 고압 모터의 표준을 완전히 준수한다. 단일 부품 가공 사이클은 75분에서 42분으로 단축되었으며, 일일 생산 능력은 120세트에서 220세트로 증가하였다. 모터 하우징 베어링 챔버의 원통도는 ≤ 0.006mm이며, 스토퍼와 베어링 챔버 간의 동축도는 ≤ 0.04mm, 단면과 축 간의 직각도는 ≤ 0.03mm/m이다. 이는 GB/T 1993-1993 "회전 전기 기계의 냉각 방법" 및 IEC 60034-1 표준의 요구사항을 충족한다. 모터 운전 중 진동 강도는 1.8mm/s에서 0.8mm/s로 감소하였으며, 진동 초과율은 22%에서 1.5%로 감소하였다. 충격 저항 설계 덕분에 공구 수명이 60% 연장되어 최대 65~80개/날까지 가공 가능하게 되었고, 단일 모터 케이스 공구 비용은 32위안으로 절감되었다. 장비에 탑재된 지능형 진단 시스템은 스핀들 진동 가속도(샘플링 주파수 1kHz) 및 절삭력 변동을 실시간으로 모니터링할 수 있다. 공구 마모 예측 모델과 결합하여 장비의 종합 가동률이 76%에서 93%로 증가하였으며, 연간 다운타임은 480시간 감소하였다.
VTC70은 당사의 고전압 전기 케이싱에서 '중형 가공과 정밀 제어' 간의 모순을 해결합니다. 회사의 수석 엔지니어는 '당사의 20MW 고전압 모터는 CE 인증을 통과했을 뿐 아니라 원자력 발전소 및 대규모 화학 산업과 같은 핵심 분야의 장비가 무고장 작동 100,000시간을 요구하는 조건도 충족한다. 이는 당사가 고급 시장을 개척하는 데 핵심 경쟁력을 제공한다'고 말했습니다. 이 사례는 CNC 세로 선반 기계가 '중형 구조 설계 + 공정 통합 혁신 + 지능형 정밀 제어'의 심층적 협업을 통해 산업용 고전압 전기 케이싱 제조 분야에서 품질과 효율성의 병목 현상을 돌파하는 핵심 장비가 되었음을 확인시켜 줍니다.
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