В области производства промышленных высоковольтных двигателей (10 кВ и выше) корпус двигателя служит несущей основой для статорного сердечника. Допуск диаметра упора, перпендикулярность торцевой поверхности относительно оси и цилиндричность подшипникового гнезда напрямую влияют на устойчивость работы двигателя (в национальном стандарте GB/T 1993-1993 указано, что допуск диаметра упора должен быть уровня IT7, перпендикулярность — ≤ 0,05 мм/м, а цилиндричность подшипникового гнезда — ≤ 0,008 мм). Крупный производитель промышленных двигателей сталкивается с традиционным технологическим узким местом при обработке корпуса двигателя из высокопрочного чугуна (QT500-7) диаметром Φ 300–600 мм: требуется выполнение трёх операций — «черновое точение наружной окружности на токарном станке → точное растачивание подшипникового гнезда на вертикально-расточном станке → обработка монтажных отверстий на сверлильном станке с кронштейном». Многократная установка приводит к тому, что соосность между упором и подшипниковым гнездом превышает 0,1–0,15 мм, а интенсивность вибрации при работе двигателя превышает 1,8 мм/с (нормативное значение ≤ 1,1 мм/с), при этом длительность обработки одного изделия достигает 75 минут. В то же время прерывистый ударный характер резания высокопрочного чугуна приводит к тому, что срок службы твердосплавного режущего инструмента составляет всего 40–50 деталей на один режущий элемент, а стоимость режущего инструмента на один корпус двигателя превышает 50 юаней.
Сценарии использования клиентами
Чтобы преодолеть эту дилемму, компания представила токарный станок с ЧПУ Kede CNC VTC70 и создала эксклюзивную производственную систему для корпусов электродвигателей, сочетающую высокопрочную жесткую обработку с однократным зажимом детали. Оборудование оснащено цельной станиной из литейного чугуна авиационного класса (толщина стенки отливки 90 мм), прошедшей двойную обработку для снятия напряжений — «естественное старение в течение 12 месяцев + вибрационное старение в течение 72 часов», а также четырёхточечными направляющими на гидростатических опорах (грузоподъёмность ≥ 50 кН); конструкция была оптимизирована по жёсткости методом конечных элементов. Радиальная жёсткость при резании достигает 35 кН/мм, что позволяет стабильно выдерживать радиальную ударную нагрузку 22 кН при обработке высокопрочной стали; оборудование оснащено системой ЧПУ FNK и полным замкнутым контуром управления с решётчатой линейкой (разрешение 0,05 мкм), обеспечивая точность позиционирования ± 0,007 мм и повторяемость позиционирования ± 0,01 мм, что точно соответствует требованиям допусков уровня H6 для подшипникового узла. В ответ на особенности прерывистого резания высокопрочной стали оборудование оснащено высокомощным шпинделем (45 кВт) и двойной системой высоконапорного охлаждения (давление внутреннего охлаждения 1,2 МПа, расход внешнего охлаждения 40 л/мин), а также режущим инструментом из сверхмелкозернистого сплава WC Co (с добавлением упрочняющей фазы NbC, ударная вязкость ≥ 15 МПа·м¹/²), что эффективно предотвращает сколы инструмента.
Зажим корпуса двигателя
С точки зрения технологических инноваций, оборудование достигло двойного прорыва в обработке корпусов электродвигателей по направлениям «интеграция процессов + стабильная тяжелая резка»: за счёт интеграции гидравлического патрона с четырьмя кулачками диаметром Φ 800 мм (усилие зажима до 150 кН), восьмипозиционной серво-башни (время смены инструмента — 1,6 секунды) и радиальной силовой головки (выходной крутящий момент 350 Н·м) обеспечивается одновременная обработка наружной окружности корпуса двигателя (точность IT6), точное растачивание подшипниковых камер (цилиндричность ≤ 0,006 мм), формирование упора (диаметральный допуск ± 0,015 мм), фрезерование торцевых поверхностей (плоскостность ≤ 0,03 мм), а также сверление и нарезание резьбы в 20–24 монтажных отверстиях (позиционный допуск ≤ 0,1 мм) — всё это за одну установку. В ответ на сложность контроля соосности было инновационно применено «метод интегрированной обработки по базе»: в качестве базы позиционирования используются внутренние отверстия на обоих концах корпуса электродвигателя, данные в реальном времени собираются с помощью системы измерения на станке (точность измерения ± 0,001 мм), что позволяет динамически компенсировать деформацию следа, вызванную весом заготовки, и стабильно удерживать соосность между упором и подшипниковой камерой на уровне ≤ 0,04 мм. Для сложных конструкций, таких как рёбра охлаждения, оборудование использует интерполяцию с совместным управлением по осям Y и C, обеспечивая однократное формообразование трёхмерных поверхностей и исключая следы инструмента, возникающие при традиционной передаче между операциями.
Результаты внедрения полностью соответствуют стандартам промышленных высоковольтных двигателей: цикл обработки одного изделия сократился с 75 до 42 минут, суточная производительность увеличилась с 120 до 220 комплектов; цилиндричность подшипникового узла корпуса двигателя составляет ≤ 0,006 мм, соосность между упором и подшипниковым узлом — ≤ 0,04 мм, перпендикулярность торцевой поверхности относительно оси — ≤ 0,03 мм/м, что в полной мере отвечает требованиям стандартов GB/T 1993-1993 «Способы охлаждения вращающихся электрических машин» и IEC 60034-1; интенсивность вибрации при работе двигателя снизилась с 1,8 мм/с до 0,8 мм/с, а процент превышения вибрации — с 22% до 1,5%; срок службы инструмента увеличился на 60% (до 65–80 деталей на лезвие) благодаря конструкции, устойчивой к ударам, а стоимость инструмента для обработки одного корпуса двигателя снизилась до 32 юаней; оборудование оснащено интеллектуальной диагностической системой, которая в режиме реального времени контролирует ускорение вибрации шпинделя (частота выборки 1 кГц) и колебания силы резания. В сочетании с моделью прогнозирования износа инструмента это позволило повысить коэффициент использования оборудования с 76% до 93%, а годовое время простоев сократить на 480 часов.
VTC70 решает противоречие между «обработкой на высокой мощности и точным контролем» нашего корпуса высоковольтного оборудования. Главный инженер компании заявил: «Наш электродвигатель мощностью 20 МВт не только прошел сертификацию СЕ, но и соответствует требованию бесперебойной работы в течение 100000 часов для оборудования, используемого в ключевых отраслях, таких как атомные электростанции и крупномасштабная химическая промышленность. Это обеспечивает нам конкурентное преимущество при освоении высокотехнологичных рынков». Данный пример подтверждает, что вертикальный токарный станок с ЧПУ стал ключевым оборудованием для преодоления узких мест в качестве и эффективности производства корпусов промышленных высоковольтных устройств благодаря глубокому взаимодействию «конструкции повышенной мощности + инновации в технологической интеграции + интеллектуальный точный контроль».
EN
