No campo de fabricação de motores industriais de alta tensão (10 kV e acima), a carcaça do motor serve como substrato portante para o núcleo do estator. A tolerância do diâmetro de encosto, a perpendicularidade da face final em relação ao eixo e a cilindricidade da câmara do mancal afetam diretamente a estabilidade do funcionamento do motor (a norma nacional GB/T 1993-1993 exige que a tolerância do diâmetro de encosto seja nível IT7, a perpendicularidade ≤ 0,05 mm/m e a cilindricidade da câmara do mancal ≤ 0,008 mm). Um grande fabricante de motores industriais enfrenta um gargalo no processo tradicional ao usinar a carcaça de motores de ferro nodular Φ 300-600 mm (QT500-7): é necessário passar por três processos: "torno horizontal, torneamento bruto do diâmetro externo → máquina vertical de broqueamento, acabamento preciso da câmara do mancal → máquina de furar com braço oscilante, usinagem do furo de instalação". O múltiplo fixamento faz com que a coaxialidade entre o batente e a câmara do mancal ultrapasse 0,1-0,15 mm, e a intensidade de vibração durante o funcionamento do motor exceda 1,8 mm/s (valor aceitável ≤ 1,1 mm/s), com um ciclo de usinagem por peça de até 75 minutos; ao mesmo tempo, o impacto intermitente gerado durante a usinagem do ferro nodular resulta numa vida útil de apenas 40-50 peças/ferramenta para ferramentas de metal duro, e o custo da ferramenta de corte por carcaça de motor ultrapassa 50 yuans.
Cenários de uso do cliente
Para superar esse dilema, a empresa introduziu o torno vertical CNC Kede CNC VTC70 e estabeleceu um sistema exclusivo de fabricação para carcaças de motores que combina usinagem rígida pesada com um processo de fixação única. O equipamento adota um corpo principal integral em ferro fundido de grau aeronáutico (com espessura de parede de 90 mm), que passou por alívio duplo de tensões de "envelhecimento natural por 12 meses + envelhecimento por vibração por 72 horas", combinado com guias de pressão estática de quatro pontos de apoio (capacidade de carga ≥ 50 kN), e rigidez estrutural otimizada por meio de análise de elementos finitos. A rigidez ao corte radial atinge 35 kN/mm, podendo suportar de forma estável a carga de impacto radial de 22 kN durante o corte de ferro dúctil; Equipado com sistema CNC FNK e controle totalmente fechado com escala linear (resolução de 0,05 μm), alcança precisão de posicionamento de ± 0,007 mm e precisão de repetição de posicionamento de ± 0,01 mm, atendendo com exatidão aos requisitos de tolerância nível H6 da câmara do mancal. Em resposta às características de corte intermitente do ferro dúctil, o equipamento é dotado de um fuso de alta potência (45 kW) e um sistema de refrigeração de dupla alta pressão (pressão de refrigeração interna de 1,2 MPa, vazão de refrigeração externa de 40 L/min), combinado com ferramentas de corte de liga WC Co de grão ultrafino (com adição de fase reforçadora NbC, tenacidade ao impacto ≥ 15 MPa · m¹/²), suprimindo eficazmente a lascagem da ferramenta.
Fixação da carcaça do motor
Em termos de inovação tecnológica, o equipamento alcançou avanços duplos em "integração de processos + corte pesado estável" para a usinagem de carcaças de motores: integrando um mandril hidráulico com ligação de quatro garras de Φ 800 mm (força de fixação até 150 kN), uma torreta servo de 8 estações (tempo de troca de ferramenta de 1,6 segundo) e uma cabeça radial de ferramentas acionadas (torque de saída de 350 N·m), é capaz de realizar em um único processo a usinagem precisa do diâmetro externo da carcaça do motor (tolerância nível IT6), o alargamento preciso da câmara do mancal (cilindricidade ≤ 0,006 mm), a usinagem de batentes (tolerância de diâmetro ± 0,015 mm), a fresagem da face final (planicidade ≤ 0,03 mm) e a furação e rosqueamento de 20 a 24 furos de instalação (tolerância posicional ≤ 0,1 mm). Em resposta à dificuldade de controle de coaxialidade, adotamos inovadoramente o "método integrado de usinagem por referência": tomando os furos internos nas extremidades da carcaça do motor como referência de posicionamento, dados de usinagem em tempo real são coletados por meio de um sistema de medição na máquina (precisão de medição ± 0,001 mm), compensando dinamicamente a deformação traseira causada pelo peso da peça, mantendo assim a coaxialidade entre o batente e a câmara do mancal estabilizada em ≤ 0,04 mm. Para estruturas complexas, como nervuras de dissipação de calor, o equipamento utiliza interpolação conjugada dos eixos Y e C para realizar a conformação única de superfícies tridimensionais, evitando marcas de ferramenta provocadas pela transferência de processos tradicionais.
Os resultados da implementação estão totalmente em conformidade com os padrões de motores industriais de alta tensão: o ciclo de processamento por peça foi reduzido de 75 minutos para 42 minutos, e a capacidade diária de produção aumentou de 120 conjuntos para 220 conjuntos; A cilindricidade da câmara do mancal da carcaça do motor é ≤ 0,006 mm, a coaxialidade entre o batente e a câmara do mancal é ≤ 0,04 mm, e a perpendicularidade da face final ao eixo é ≤ 0,03 mm/m, atendendo plenamente aos requisitos das normas GB/T 1993-1993 "Métodos de Resfriamento para Máquinas Elétricas Rotativas" e IEC 60034-1; A intensidade de vibração durante a operação do motor diminuiu de 1,8 mm/s para 0,8 mm/s, e a taxa de excedência de vibração caiu de 22% para 1,5%; A vida útil da ferramenta foi prolongada em 60% (até 65-80 peças/lâmina) graças ao design resistente a impactos, e o custo da ferramenta por carcaça de motor foi reduzido para 32 yuans; O sistema inteligente de diagnóstico instalado no equipamento pode monitorar em tempo real a aceleração da vibração do eixo principal (frequência de amostragem 1 kHz) e as flutuações da força de corte. Combinado com um modelo de previsão de desgaste da ferramenta, a taxa de utilização geral do equipamento aumentou de 76% para 93%, e o tempo de inatividade anual foi reduzido em 480 horas.
O VTC70 resolve a contradição entre 'usinagem pesada e controle de precisão' da nossa carcaça elétrica de alta tensão. O engenheiro-chefe da empresa afirmou: 'Nosso motor de 20MW de alta tensão não apenas obteve a certificação CE, mas também atende ao requisito de 100.000 horas de operação sem falhas para equipamentos em áreas-chave, como usinas nucleares e indústrias químicas em larga escala. Isso nos proporciona competitividade essencial para explorar mercados de alto desempenho.'. Este caso confirma que o torno vertical CNC tornou-se um equipamento fundamental para superar gargalos de qualidade e eficiência no campo da fabricação de carcaças elétricas industriais de alta tensão, por meio da profunda colaboração entre 'projeto estrutural robusto + inovação na integração de processos + controle inteligente de precisão'.
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