In het thermische veldsysteem van een fotovoltaïsche enkelfabrikoven, heeft de isostatisch geperste grafiet geleidingsbuis met een diameter van Φ300-500 mm en een lengte van 400-600 mm twee functies: het leiden van gesmolten silicium en het isoleren van het thermische veld. De rondheid van de binnenwand (vereist ≤ 0,025 mm), de lengte-tot-diameterverhouding (2,5-4:1) aanpasbaarheid en de oppervlakteruwheid (Ra ≤ 0,8 μm) beïnvloeden rechtstreeks de continuïteit van de groei van siliciumenkristallen. Als de rondheid van de binnenwand boven de norm uitkomt, kan dit gemakkelijk leiden tot een ongelijke stroom van siliciummateriaal en breuk aan de randen van de enkelkristal; De eigenschappen van grafiet, zoals lage hardheid (Mohs 1-2), hoge brosheid en gemakkelijke stofophoping, gecombineerd met het probleem van verwerkingsoverhellingsafwijking door een grote aspectverhouding, maken het moeilijk voor traditionele processen om nauwkeurigheid en efficiëntie te combineren. Een toonaangevend binnenlands bedrijf op het gebied van fotovoltaïsche grafietcomponenten komt drie kernknelpunten tegen bij de bewerking van hoogzuivere isostatisch geperste grafiet geleidingsbuizen (gemaakt van Toyo koolstof TFG-85, met een bulkdichtheid ≥ 1,82 g/cm³):
1. Nauwkeurigheidsverlies van besturing: Traditioneel zijn vier processen vereist: "horizontale draaibank, ruwe buitenwand → verticale freesmachine, fijne binnenslijping → handmatige correctie van rechtheid → stofverwijdering met hoge druk luchtstroom". Meerdere klemmingen leiden tot een coaxialiteitsafwijking tussen de binnenspiegel en de flensreferentie die 0,04-0,06 mm overschrijdt, en de lengte-diameterverhouding is te groot, wat resulteert in een rechtheidsfout van de binnenspiegel van 0,08-0,1 mm. De afvalratio door afbuigingsvervorming is 16%, en de uiteindelijke productkwalificatiegraad is slechts 78%;
2. Stofprobleem: Grafietstof hoopt zich op in de diepe holte van de binnenwand van de geleidingsbuis. Na reiniging met hoogdruklucht blijft er nog 8% reststof in het product achter, wat extra ultrasone reiniging vereist en de productiekosten met 20% verhoogt; tegelijkertijd dringt stof door tot de spindellagers en geleiders van de machine, wat gemiddeld leidt tot 11 machinefouten per maand, en wordt de precisiedegraderingscyclus van de geleiders verkort tot 4 maanden;
3. Lage efficiëntie: De bewerkingscyclus van een enkele geleidingsbuis duurt maar liefst 42 minuten, waarbij handmatige correctie en stofreiniging goed zijn voor 35%, en twee operators nodig zijn. De arbeidskosten per product bedragen meer dan 32 yuan; diamantsnijgereedschappen zijn gevoelig voor breuk door snijvibraties, hebben een levensduur van slechts 30 stuks per blad en veroorzaken een gereedschapskost per product van 26 yuan.
Gebruiksscenario's van klanten
Om de moeilijkheden te overwinnen, introduceerde het bedrijf een aangepaste Taiwan Cloud KD500 grafietspecifieke CNC verticale draaibank en bouwde een speciaal verwerkingssysteem voor de geleidingsbuis met "verhouding lengte-op-diameter aanpassing + stofdichte precisie dubbele controle":
Aangepast ontwerp van de kern van de machine:
1. Stijfheid en doorbuigingscontrole: Natuurlijke granieten machinebasis (thermische uitzettingscoëfficiënt ≤ 0,4 × 10⁻⁶/℃) wordt gebruikt, en interne spanning wordt weggenomen na 20 maanden natuurlijke veroudering. Gecombineerd met een drie-punts positioneringsstructuur van "spindel + 2 sets verstelbare hulpsteunen", waarbij de steunafstand geoptimaliseerd is via eindige-elementanalyse, wordt de doorbuiging van de geleidingsbuis met een lengte-op-diameterverhouding van 4:1 beperkt tot ≤ 0,01 mm. Uitgerust met Fanuc 31i-B5 CNC-systeem en meetlineaal volledige gesloten lus regeling (resolutie 0,01 μm), bereikt het een positioneernauwkeurigheid van ± 0,005 mm en voldoet nauwkeurig aan de H7-nauwkeurigheidsklasse tolerantie-eisen van de binnenwand.
2. Uitgebreide stofcontrole: Geïntegreerd met een "spindel ingebouwde cychloonseparator (stofverwijderingsefficiëntie van 93%) + ringvormige zijzuigende stofafzuigkap (luchtvolume van 1800 m³/h) + HEPA 13-niveau hoogwaardig filter (filtratieprecisie van 0,3 μm)" driedelige stofpreventiesysteem, waardoor de stofconcentratie op de werkplek stabiel is ≤ 1,2 mg/m³, ver onder de grens van 4 mg/m³ zoals gespecificeerd in de nationale norm GBZ 2.1-2019; Tegelijkertijd worden stofdichte kabeldragkettingen en olievrije smeringsgeleidingen gebruikt om te voorkomen dat stof en smeermiddelen zich mengen en werkstukken en apparatuur vervuilen.
Exclusieve configuratie van het snijdsysteem:
Door gebruik te maken van een Φ 500mm poreuze vacuümzuigkop (met een adsorptiekracht van 0,11 MPa en een adsorptieoppervlaktebedekkingsgraad van 90%) wordt vervorming van de klemming van de grafietgidsbuis vermeden via uniforme onderdruk; configureer een diamantcoating voor inwendige gatbewerking (met een afgeronde snijkant van 0,01 mm en een tipsradius van 0,02 mm) en een droogijskoelsysteem met koude lucht van -18 ℃ om de temperatuur in de snijzone onder de 22 ℃ te houden en scheuren in de binnenwand door thermische spanning in grafiet te onderdrukken; De spindel heeft een laag trillingsontwerp (trillingsversnelling ≤ 0,07g), geschikt voor de hoge brosheid waaraan grafietverwerking moet voldoen.
Op het gebied van technologische innovatie is een doorbraak bereikt in de precisiebewerking van fotovoltaïsche grafietgidsbuizen via een enkel klemmingsproces
1. Procesintegratie: De uitrusting is uitgerust met een vacuüm zuignap, een 8-pozitie servotorens (met een gereedschapswisseltijd van 1,4 seconde) en een speciale lange bladhouder voor de binnenwand. Hiermee kunnen in één bewerking de precisiedraaiing van de buitenwand van de geleidingsbuis (rondheid ≤ 0,018 mm), de precisieboring van de binnenwand (cilindriciteit ≤ 0,01 mm), de precisiedraaiing van het flensuiteinde (vlakheid ≤ 0,025 mm) en het boren van het onderste geleidegat (positienauwkeurigheid ≤ 0,12 mm) worden uitgevoerd, waardoor handmatige correctie- en ultrasone reinigingsprocessen direct worden geëlimineerd en het proces met 50% wordt verkort;
2. Buiging en brosheid controle: Innovatieve "segmenten progressieve snijmethode" - vanwege het verschil in lengte-diameterverhouding, is de geleidingsbuis onderverdeeld in 3-4 secties voor bewerking, waarbij elke sectie de parameters gebruikt van "lage snelheid (700-900 t/min) + trage toevoer (40-70 mm/min) + micro terugslijptool (≤ 0,05 mm)", gecombineerd met een Renishaw meetsonde in de machine (meetnauwkeurigheid ± 0,0008 mm) om in real-time gegevens over de rechtheid van de binnenwand te verzamelen en dynamisch de hulpsteunkracht aan te passen (compensatienauwkeurigheid 0,002 mm), zodat de rechtheidsfout van de binnenwand wordt beperkt tot ≤ 0,05 mm en de afbraak aan de rand ≤ 0,006 mm bedraagt;
3. Optimalisatie van de wisselsnelheid: Uitgerust met 22 sets fotovoltaïsche grafiet gidsbuizen (geschikt voor 12-18 inch monokristallijne ovens) procesparameter-sjablonen, waarbij wisselen enkel het oproepen van het bijbehorende programma en het vervangen van de speciale langblad-snijgereedschap vereist. De wisseltijd is verkort van traditioneel 3 uur naar 15 minuten, waardoor voldaan wordt aan de behoeften van batchproductie met meerdere specificaties.
De uitvoeringsresultaten voldoen volledig aan de strenge normen van de fotovoltaïsche industrie:
Nauwkeurigheid en kwalificatiegraad: De rondheidsstabiliteit van de binnenwand van de grafiet gidsbuis is ≤ 0,02 mm, de co-axialiteit is ≤ 0,03 mm, en de oppervlakteruwheid bereikt Ra0,6 μm, volledig in overeenstemming met de technische eisen van GB/T 3074.1-2019 "Grafietelektrode" en thermische veldcomponenten voor fotovoltaïsche monokristallijne ovens. Het productkwalificatiepercentage is gestegen van 78% naar 99,3%, en de afbuigingsvervormingsafvalratio is gedaald tot 0,7%;
Efficiëntie en kosten: De bewerkingstijd per stuk is gereduceerd van 42 minuten naar 20 minuten, en de dagelijkse productiecapaciteit is gestegen van 90 stuks naar 210 stuks; Handmatige correctie en ultrasone reinigingsprocessen zijn geannuleerd, wat leidt tot een verlaging van de arbeidskosten met 32 yuan per product; De levensduur van diamantsnijgereedschappen is met 80% verlengd dankzij geoptimaliseerde snijparameters (van 30 stuks/blad naar 54 stuks/blad), en de kosten van snijgereedschap per product zijn gedaald naar 14 yuan;
Bediening en onderhoud van apparatuur: Het drievoudige stofbeschermingssysteem heeft het maandelijkse gemiddelde aantal storingen van apparatuur teruggebracht van 11 naar 0,7, de precisie-calibratiecyclus van de geleidingsspoor verlengd tot 2,5 jaar, het algehele gebruiksniveau van de apparatuur verhoogd van 65% naar 94%, de jaarlijkse stilstandtijd verminderd met 680 uur en jaarlijks meer dan 220.000 yuan bespaard aan onderhoudskosten.
Klantverwerkingscenario's
De Taiwan Cloud Precision Machinery KD500 heeft de knelpunten in de industrie van grafiet gidsbuizen opgelost, zoals een grote verhouding tussen lengte en diameter, gemakkelijke vervorming, moeilijke stofverwijdering en lage efficiëntie. "Onze gidsbuis is momenteel gecertificeerd door JA Solar en Trina Solar, en is met succes toegepast op een 18 inch productielijn voor hoogrendements monokristallijne ovens", verklaarde de productiedirecteur van het bedrijf. "Het voldoet aan de eis dat 'de vermindering van de thermische isolatieprestaties na 15 maanden continu gebruik ≤ 5% is', wat essentiële ondersteuning biedt om 38% marktaandeel te behalen op het gebied van high-end grafietcomponenten voor fotovoltaïsche toepassingen." Dit voorbeeld bevestigt dat de CNC verticale draaibank een cruciale machine is geworden voor het doorbreken van het 'drievoudige knelpunt van precisie, efficiëntie en onderhoud' bij de productie van isostatisch geperste grafiet gidsbuizen voor fotovoltaïsche toepassingen, dankzij de diepe synergie van 'aangepast ontwerp van de lengte-diameterverhouding bij bewerking + procesaanpassing aan de brosheid van grafiet + geïntegreerde stofafvoer'.
EN
