Trong lĩnh vực thiết bị điện gió, trục chính đường kính 300-500mm, với tư cách là bộ phận cốt lõi của truyền động tuabin gió, trực tiếp quyết định độ tin cậy trong chu kỳ sử dụng 20 năm của tổ máy dựa trên độ đồng tròn của cổ trục (yêu cầu ≤ 0,02mm) và độ trụ tại vị trí ổ đỡ (≤ 0,015mm). Khi một doanh nghiệp hàng đầu trong lĩnh vực thiết bị điện gió gia công loại trục chính làm bằng thép 42CrMo đã tôi và ram này, họ phải đối mặt với nút thắt quy trình truyền thống: cần trải qua ba công đoạn "tiện thô trên máy tiện ngang → tiện bán tinh trên máy doa đứng → mài tinh trên máy mài tròn ngoài". Việc kẹp gá nhiều lần khiến độ đồng tâm tại vị trí ổ đỡ vượt quá 0,05-0,08mm, nhiệt độ tăng của ổ đỡ trong quá trình vận hành tổ máy vượt quá 45 ℃ (giá trị đạt chuẩn ≤ 40 ℃), chu kỳ gia công mỗi chi tiết lên tới 16 giờ; đồng thời, thép đã tôi và ram (độ cứng 280-320HB) có lực cắt lớn, tuổi thọ của dụng cụ cắt thông thường chỉ đạt 3-4 chi tiết mỗi mảnh, chi phí dụng cụ cắt cho mỗi trục chính vượt quá 3000 nhân dân tệ.
Để khắc phục tình trạng khó xử này, công ty đã giới thiệu máy công cụ hạng nặng Vũ Hán VTC70 – máy tiện đứng CNC nhằm xây dựng hệ thống sản xuất chuyên biệt trục chính theo phương pháp "gia công cứng vững hạng nặng + toàn bộ quy trình trong một lần gá lắp". Thiết bị sử dụng thân máy bằng gang đúc cát nhựa nguyên khối (trọng lượng đúc 80 tấn), đã trải qua quá trình khử ứng suất kép gồm "lão hóa tự nhiên trong 24 tháng + dao động lão hóa trong 120 giờ", kết hợp với dẫn hướng tĩnh áp (khả năng chịu tải ≥ 300kN), đồng thời tối ưu độ cứng kết cấu thông qua phân tích phần tử hữu hạn. Độ cứng cắt hướng kính đạt 55kN/mm, có thể chịu ổn định lực cắt hướng kính 35kN khi gia công thép 42CrMo; Được trang bị hệ thống điều khiển số Fanuc 31i-B5 và bù trừ động bằng giao thoa kế laser (độ chính xác định vị được bù đến ± 0,005mm), kết hợp với đầu đo trên máy (độ chính xác đo ± 0,002mm), thiết bị đạt được kiểm soát chính xác độ trụ của vị trí ổ bi ≤ 0,01mm. Nhằm đáp ứng đặc điểm gia công của thép cường độ cao, thiết bị được trang bị trục chính công suất lớn 18,5kW (tốc độ tối đa 1000vòng/phút) và hệ thống làm mát nội bộ áp suất cao (áp lực làm mát 1,5MPa), kết hợp với dụng cụ cắt CBN hạt mịn siêu nhỏ (độ cứng HV3500), hiệu quả kìm hãm mài mòn dụng cụ.
Các kịch bản sử dụng của khách hàng
Về mặt đổi mới công nghệ, thiết bị này đã đạt được bước đột phá kép về "tích hợp quy trình + kiểm soát độ chính xác liên tục" trong gia công trục chính: tích hợp mâm cặp thủy lực bốn chấu Φ 800mm (lực kẹp 300kN), turret 8 vị trí (thời gian đổi dao 1,5 giây) và đầu phay mặt đầu, có thể hoàn thành trong một lần gá đặt các công đoạn tiện chính xác cổ trục (độ tròn ≤ 0,015mm), khoét chính xác vị trí ổ bi (độ trụ ≤ 0,01mm), phay mặt bích (độ phẳng ≤ 0,03mm) và khoan tarô 12-16 lỗ nối (độ chính xác vị trí ≤ 0,15mm). Để giải quyết vấn đề kiểm soát độ võng đối với các trục siêu dài (chiều dài 3-5m), đã áp dụng một cách sáng tạo "quy trình thích nghi hỗ trợ đa điểm": thông qua ba bộ giá đỡ phụ điều chỉnh được, thực hiện bù trừ biến dạng do trọng lượng bản thân phôi theo thời gian thực (độ chính xác bù trừ 0,005mm), đảm bảo kiểm soát ổn định độ thẳng của toàn bộ chiều dài trục trong phạm vi ≤ 0,05mm/m; Đối với gia công chính xác vị trí ổ bi, áp dụng phương pháp "môi trường gia công nhiệt độ hằng định + phương pháp cắt từng lớp", kiểm soát nhiệt độ môi trường ở mức 20 ± 0,5 ℃ và kiểm soát chiều sâu cắt mỗi lớp trong khoảng 0,2-0,5mm. Kết hợp với phương pháp cắt tốc độ tuyến tính hằng định (80-120m/phút), đảm bảo độ nhám bề mặt đạt được Ra0,8 μm.
Quá trình kẹp
Kết quả triển khai hoàn toàn tuân thủ các tiêu chuẩn của ngành công nghiệp điện gió: chu kỳ xử lý từng chi tiết đã được rút ngắn từ 16 giờ xuống còn 9 giờ, và năng lực sản xuất hàng ngày tăng từ 6 chi tiết lên 11 chi tiết; độ trụ tròn vị trí ổ trục chính đạt ≤ 0,01mm, độ đồng tâm toàn trục ≤ 0,03mm, hoàn toàn đáp ứng yêu cầu theo tiêu chuẩn GB/T 19073-2018 "Hộp số tuabin gió" và chứng nhận GL; nhiệt độ ổ trục trong quá trình vận hành thiết bị tăng lên 36 ℃, cường độ rung giảm từ 1,2mm/s xuống còn 0,6mm/s; tuổi thọ dụng cụ tăng thêm 150% (đạt mức 8-10 chi tiết/lưỡi) nhờ lựa chọn vật liệu phù hợp, và chi phí dụng cụ trục chính đơn chiếc giảm xuống còn 1.200 nhân dân tệ; hệ thống Internet vạn vật công nghiệp được trang bị trên thiết bị có thể thu thập lực cắt (tần số lấy mẫu 1kHz) và nhiệt độ trục chính theo thời gian thực. Kết hợp với mô hình dự đoán tuổi thọ còn lại, tỷ lệ sử dụng tổng hợp của thiết bị đã tăng từ 70% lên 92%, và thời gian ngừng hoạt động hàng năm giảm 650 giờ.
CKX52100 giải quyết mâu thuẫn trong ngành giữa gia công nặng và độ chính xác ở mức micromet đối với trục chính tuabin gió. Giám đốc sản xuất của công ty cho biết: 'Hiện tại, trục chính tuabin gió 3MW của chúng tôi không chỉ vượt qua được kiểm định của Goldwind Technology và Mingyang Intelligence, mà còn đáp ứng các yêu cầu khắt khe về 'chống ăn mòn muối và tuổi thọ dài' cho điện gió ngoài khơi, từ đó tạo nên một rào cản kỹ thuật cho chúng tôi trong lĩnh vực thiết bị điện gió.'. Trường hợp này khẳng định rằng máy tiện đứng CNC đã trở thành thiết bị cốt lõi để đột phá các nút thắt hiệu năng trong sản xuất các bộ phận lớn cho ngành điện gió thông qua sự tích hợp sâu của 'thiết kế kết cấu siêu cứng vững + vòng kín độ chính xác quy trình + hệ thống vận hành và bảo trì thông minh'.
EN
