У виробництві промислових високовольтних двигунів (10 кВ і вище) корпус двигуна слугує несучою основою для статорного осердя. Точність діаметра упору, перпендикулярність торцевої поверхні до осі та циліндричність підшипникового вузла безпосередньо впливають на стабільність роботи двигуна (згідно з національним стандартом GB/T 1993-1993 допуск діаметра упору має бути на рівні IT7, перпендикулярність — ≤ 0,05 мм/м, циліндричність підшипникового вузла — ≤ 0,008 мм). Один із великих виробників промислових двигунів стикається з традиційним технологічним обмеженням під час обробки корпусів двигунів із високоміцного чавуну діаметром Φ 300–600 мм (QT500-7): потрібно пройти три операції — «чернове точіння зовнішнього кола на горизонтально-токарному верстаті → остаточне розточування підшипникового вузла на вертикально-фрезерному верстаті → обробка монтажних отворів на свердлильному верстаті з підвідним плечем». Багаторазке базування призводить до того, що коаксіальність між упором і підшипниковим вузлом перевищує 0,1–0,15 мм, а інтенсивність вібрації під час роботи двигуна перевищує 1,8 мм/с (нормативне значення ≤ 1,1 мм/с), при цьому тривалість обробки одного виробу сягає 75 хвилин. Крім того, переривчастий ударний вплив, що виникає під час обробки високоміцного чавуну, зумовлює термін служби твердосплавного різального інструменту лише 40–50 деталей/лопаті, а вартість різального інструменту для одного корпуса двигуна перевищує 50 юаней.
Сценарії використання клієнтами
Щоб подолати цю дилему, компанія представила токарний верстат з ЧПК Kede CNC VTC70 та створила ексклюзивну виробничу систему для корпусів двигунів, яка поєднує важке жорстке оброблення з процесом обробки за однією затискною операцією. Обладнання має цільнолиту основу з авіаційного чавуну (товщина стінки лиття — 90 мм), яка пройшла подвійне зняття напруження методом «природного старіння протягом 12 місяців + вібраційного старіння протягом 72 годин», у поєднанні з чотири точковими статичними гідростатичними направляючими (вантажопідйомність ≥ 50 кН), а також оптимізовану жорсткість конструкції завдяки аналізу методом скінченних елементів. Радіальна жорсткість різання досягає 35 кН/мм, що дозволяє стабільно витримувати радіальне ударне навантаження 22 кН під час обробки високоміцного чавуну; обладнання оснащене системою ЧПК FNK та повним замкненим контуром керування з решіткою (роздільна здатність 0,05 мкм), забезпечуючи точність позиціонування ± 0,007 мм та повторюваність точності позиціонування ± 0,01 мм, що точно відповідає вимогам допуску рівня H6 для підшипникового вузла. Враховуючи особливості переривчастого різання високоміцного чавуну, обладнання оснащене високопотужним шпінделем (45 кВт) та подвійною системою високого тиску охолодження (внутрішній тиск охолодження 1,2 МПа, зовнішній потік охолодження 40 л/хв), у поєднанні з інструментами з ультрадрібнозернистого сплаву WC Co (з додаванням фази NbC для підвищення міцності, ударна в’язкість ≥ 15 МПа·м¹/²), що ефективно запобігає виколюванню інструменту.
Кріплення корпусу двигуна
З точки зору технологічних інновацій, обладнання досягло подвійного прориву в опрацюванні корпусів електродвигунів у сфері «інтеграції процесів + важкого стабільного різання»: завдяки інтеграції гідравлічного патрата з чотирма кулісами діаметром Φ 800 мм (сила затиску до 150 кН), сервобашти на 8 станцій (час зміни інструменту — 1,6 секунди) та радіальної силової головки (вихідний крутний момент 350 Н·м), можливе одночасне виконання точного обточування зовнішнього кола корпусу двигуна (допуск IT6), точного розточування підшипникового вузла (циліндричність ≤ 0,006 мм), упору форми (діаметральний допуск ± 0,015 мм), фрезерування торцевої поверхні (плоскість ≤ 0,03 мм) та свердління й нарізання різі 20–24 монтажних отворів (позиційний допуск ≤ 0,1 мм). У відповідь на складнощі контролювання концентричності було інноваційно запроваджено «метод інтегрованої обробки за базою»: як базу позиціонування використовують внутрішні отвори на обох кінцях корпусу двигуна, дані реальночасового вимірювання збираються за допомогою системи вимірювання на верстаті (точність вимірювання ± 0,001 мм), що дозволяє динамічно компенсувати деформацію сліду, спричинену вагою заготовки, забезпечуючи стабільний контроль концентричності між упором і підшипниковим вузлом на рівні ≤ 0,04 мм. Для складних конструкцій, таких як ребра охолодження, обладнання використовує інтерполяцію зв'язку осей Y та C для одноразового формування тривимірних поверхонь, усуваючи сліди інструменту, що виникають при традиційному перенесенні процесу.
Результати реалізації повністю відповідають стандартам промислових високовольтних двигунів: час обробки одного виробу скорочено з 75 хвилин до 42 хвилин, а добова потужність виробництва збільшена з 120 комплектів до 220 комплектів; циліндричність підшипникового вузла корпусу двигуна становить ≤ 0,006 мм, коаксіальність між упором та підшипниковим вузлом — ≤ 0,04 мм, перпендикулярність торцевої поверхні до осі — ≤ 0,03 мм/м, що повністю відповідає вимогам стандартів GB/T 1993-1993 «Методи охолодження обертових електричних машин» та IEC 60034-1; інтенсивність вібрації під час роботи двигуна знизилася з 1,8 мм/с до 0,8 мм/с, а частота перевищення вібрації — з 22% до 1,5%; термін служби інструменту збільшено на 60% (до 65–80 деталей на різець) завдяки конструкції, стійкій до ударних навантажень, а вартість інструменту для одного корпусу двигуна скорочена до 32 юаней; обладнання оснащено інтелектуальною діагностичною системою, яка забезпечує постійний моніторинг прискорення вібрації шпіндельного вузла (частота дискретизації 1 кГц) та коливань сили різання. У поєднанні з моделлю прогнозування зносу інструменту це дозволило підвищити комплексний коефіцієнт використання обладнання з 76% до 93%, а щорічний простою скоротити на 480 годин.
VTC70 вирішує протиріччя між «важким обробленням та прецизійним керуванням» нашого корпусу високої напруги. Головний інженер компанії заявив: «Наш електродвигун потужністю 20 МВт не лише пройшов сертифікацію CE, але й відповідає вимогам безаварійної роботи протягом 100000 годин для обладнання в ключових галузях, таких як атомні електростанції та великі хімічні підприємства. Це надає нам основної конкурентоспроможності для освоєння високотехнологічних ринків». Цей випадок підтверджує, що вертикальний токарний обробний центр став ключовим устаткуванням для подолання обмежень щодо якості та ефективності в галузі виробництва промислових корпусів високої напруги завдяки глибокому поєднанню «конструкції важкого типу + інновації в інтеграції процесів + інтелектуальне прецизійне керування».
EN
