W dziedzinie produkcji przemysłowych silników wysokonapięciowych (10 kV i wyższych), obudowa silnika stanowi nośną podstawę dla rdzenia stojana. Tolerancja średnicy oporowej, prostopadłość powierzchni czołowej do osi oraz cylindryczność komory łożyskowej wpływają bezpośrednio na stabilność pracy silnika (norma krajowa GB/T 1993-1993 wymaga, aby tolerancja średnicy oporowej była na poziomie IT7, prostopadłość ≤ 0,05 mm/m, a cylindryczność komory łożyskowej ≤ 0,008 mm). Duży producent silników przemysłowych napotyka tradycyjne utrudnienia technologiczne przy obróbce obudów silników z żeliwa sferoidalnego o średnicy Φ 300–600 mm (QT500-7): konieczne jest wykonanie trzech procesów: "tokarka pozioma – kształtowanie zgrubne okręgu zewnętrznego → tokarko-wiertarka pionowa – dokładne wytaczanie komory łożyskowej → wiertarka ramieniowa – obróbka otworów montażowych". Wielokrotne mocowanie powoduje, że współosiowość między oporową a komorą łożyskową przekracza 0,1–0,15 mm, a intensywność drgań podczas pracy silnika przekracza 1,8 mm/s (wartość dopuszczalna ≤ 1,1 mm/s), przy czasie jednostkowym cyklu obróbki sięgającym nawet 75 minut; jednocześnie impulsowe obciążenia występujące podczas skrawania żeliwa sferoidalnego powodują, że żywotność narzędzi skrawających ze stopów twardych wynosi tylko 40–50 sztuk/ściereczki, a koszt narzędzi skrawających na pojedynczą obudowę silnika przekracza 50 yuanów.
Scenariusze użycia przez klienta
Aby pokonać ten dylemat, firma wprowadziła tokarkę CNC Kede VTC70 i stworzyła wyłączny system produkcyjny do obudów silników, który łączy wytrzymałe sztywne obrabianie z procesem jednokrotnej zamocowania. Urządzenie wykorzystuje całodzieloną konstrukcję łóżka ze żeliwa lotniczego (o grubości ścianki odlewu 90 mm), która przeszła podwójne usunięcie naprężeń metodą "naturalnego starzenia się przez 12 miesięcy + wibracyjnego starzenia się przez 72 godziny", w połączeniu z czteropunktowymi prowadnicami statycznego ciśnienia (nośność ≥ 50 kN), a optymalizacja sztywności strukturalnej została wykonana metodą analizy elementów skończonych. Sztywność skrawania promieniowego osiąga 35 kN/mm, co umożliwia stabilne wytrzymywanie obciążenia udarowego promieniowego 22 kN podczas toczenia żeliwa sferoidalnego; wyposażone w system CNC FNK oraz pełną pętlę zamkniętą z siatkałem (rozdzielczość 0,05 μm), osiąga dokładność pozycjonowania ± 0,007 mm i powtarzalność pozycjonowania ± 0,01 mm, dokładnie odpowiadając wymaganiom tolerancji klasy H6 komory łożyskowej. W odpowiedzi na cechy skrawania przerywanego żeliwa sferoidalnego, urządzenie wyposażone jest w mocny wrzeciennik (45 kW) oraz podwójny system chłodzenia pod wysokim ciśnieniem (ciśnienie chłodzenia wewnętrznego 1,2 MPa, natężenie przepływu chłodzenia zewnętrznego 40 L/min), w połączeniu z ostrzami z nadmiernie drobnoziarnistego spieku WC Co (z dodatkiem fazy węgliku niobu NbC, odporność na uderzenia ≥ 15 MPa·m¹/²), skutecznie zapobiegającimi łamaniu narzędzi.
Zacisk obudowy silnika
Pod względem innowacji technologicznych, urządzenie osiągnęło podwójny przełom w zakresie "integracji procesów + ciężkiego stabilnego toczenia" podczas obróbki obudowy silnika: dzięki zintegrowaniu hydraulicznego szczęki czterojaczkowego Φ 800 mm (siła docisku do 150 kN), wieży serwotoolowej 8-stanowiskowej (czas wymiany narzędzia 1,6 sekundy) oraz napędowego wrzeciona radialnego (moment obrotowy 350 N·m), umożliwia jednokrotne wykonanie precyzyjnego toczenia zewnętrznego okręgu obudowy silnika (tolerancja na poziomie IT6), precyzyjnego wytaczania komory łożyskowej (cylindryczność ≤ 0,006 mm), kształtowania baryczki (tolerancja średnicy ± 0,015 mm), frezowania powierzchni czołowej (płaskość ≤ 0,03 mm) oraz wiercenia i gwintowania 20–24 otworów montażowych (tolerancja położenia ≤ 0,1 mm). W odpowiedzi na trudności związane z kontrolą współosiowości, zastosowano innowacyjną „metodę całkowitego przetwarzania odniesienia”: jako punkt odniesienia lokalizacyjny wykorzystywane są wewnętrzne otwory na obu końcach obudowy silnika, a dane pomiarowe są zbierane w czasie rzeczywistym za pomocą systemu pomiarowego maszyny (dokładność pomiaru ± 0,001 mm), dynamicznie kompensując deformacje śladowe spowodowane ciężarem przedmiotu obrabianego, co pozwala stabilnie utrzymać współosiowość między baryczką a komorą łożyskową na poziomie ≤ 0,04 mm. W przypadku skomplikowanych struktur, takich jak żeberka chłodzące, urządzenie wykorzystuje sprzężenie interpolacyjne osi Y i C, aby osiągnąć jednoczesne formowanie powierzchni trójwymiarowych, unikając śladów narzędzi powstających przy tradycyjnym przenoszeniu procesu.
Wyniki wdrożenia w pełni odpowiadają standardom przemysłowych silników wysokiego napięcia: cykl obróbki pojedynczego elementu skrócono z 75 minut do 42 minut, a dzienne zdolności produkcyjne wzrosły z 120 sztuk do 220 sztuk; Cylindryczność komory łożyskowej obudowy silnika wynosi ≤ 0,006 mm, współosiowość między stopą a komorą łożyskową to ≤ 0,04 mm, a prostopadłość powierzchni czołowej do osi wynosi ≤ 0,03 mm/m, co w pełni spełnia wymagania norm GB/T 1993-1993 „Metody chłodzenia maszyn elektrycznych wirujących” oraz IEC 60034-1; Intensywność drgań podczas pracy silnika zmniejszyła się z 1,8 mm/s do 0,8 mm/s, a wskaźnik przekroczenia drgań spadł z 22% do 1,5%; Dzięki projektowi odpornemu na uderzenia żywotność narzędzi wydłużyła się o 60% (do 65–80 sztuk/brzeszczotki), a koszt narzędzia na pojedynczą obudowę silnika zmniejszył się do 32 yuanów; System diagnostyki inteligentnej zamontowany na urządzeniu umożliwia ciągłe monitorowanie przyspieszenia drgań wrzeciona (częstotliwość próbkowania 1 kHz) oraz fluktuacji siły skrawania. W połączeniu z modelem predykcji zużycia narzędzi współczynnik wykorzystania urządzenia wzrósł z 76% do 93%, a roczny czas przestojów zmniejszył się o 480 godzin.
VTC70 rozwiązuje sprzeczność między «obróbкой ciężką a precyzyjną kontrolą» naszych obudów wysokonapięciowych. Główny inżynier firmy stwierdził: «Nasz silnik wysokonapięciowy o mocy 20 MW nie tylko uzyskał certyfikat CE, ale także spełnia wymóg 100000 godzin pracy bezawaryjnej urządzeń w kluczowych dziedzinach, takich jak elektrownie jądrowe i przemysł chemiczny na dużą skalę. To daje nam przewagę konkurencyjną w eksplorowaniu rynków wysokiego szczebla». Ten przypadek potwierdza, że tokarka pionowa CNC stała się kluczowym urządzeniem umożliwiającym przełamanie wąskich gardeł jakości i wydajności w branży produkcji przemysłowych obudów wysokonapięciowych dzięki głębokiej współpracy elementów «projektowania konstrukcji ciężkiej + innowacji integracji procesu + inteligentnej kontroli precyzji».
EN
