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[分享] 为风电零部件加工选用正确的刀具

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发表于 2010-11-16 21:21:21 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国江苏常州

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传统的刀具解决方案往往基于刀具的使用性能出发,但又常常被机床设备、工装夹具及工件自身刚性等因素制约,达不到预想的加工节拍和预期寿命,使得客户在前期生产投入预算与后期的实际加工背离很大,效果不很理想。
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http://www.newmaker.com/nmsc/u/2010/20102/art_img/20102241193513228.jpg
8 J) |0 U9 G" R8 Q  ]3 E" v% Y图1 典型风机结构示意图
1.轮毂
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对于常规的轮毂需加工部位可分为主轴系与叶片孔系两部分。为了得到最优的投入/产出比,建议采用立车与刨台式镗铣术来加工。
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用立车加工回转孔系例来都是最经济、最高效的加工方式,这里也不例外。对于立车接口选配山特维克可乐满模块化快换工具系统Capto,其高强度可保证高效完成内孔、端面等车削。由于在主轴孔的端面位置还会有一些销孔或螺纹孔,为了避免重复装卡,建议选用的立车应带有钻铣功能,其钻铣头通常需带内冷却装置,使得钻孔效率得以保证。 ( m( Q& z& d8 W, P; T( Z4 F& X

$ Y0 ^* M0 y7 I对于加工叶片与主轴系带角度的轮毂,刨台式镗铣床需要配有专用夹具,此夹具的角度与叶片、轮毂夹角相同,通过自动或手动来旋转叶片位置。这里也需要镗铣床带有内冷,冷却液压力在1Mpa以上,机床转速在2000r/min以上,主要是考虑到一部分较小直径孔的高效加工。对于此类机床功率一般不是问题,最重要的是功率与扭矩的输出曲线是否能满足刀具高效加工需求,如叶片孔一般直径都在1m以上,传统采用粗镗刀方式加工时对机床的扭矩要求很大,但低转速时扭矩输出都很小,为了解决这个矛盾,对于大孔的粗加工最好采用插补铣的方式。 4 `$ T0 g3 @7 A* z2 I5 k' H

4 g) m% U! v0 B. d/ w- b) _$ p) `典型刀具应用:
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' e& w; q: {$ t0 k% e% e  yCoroMill R390长刃立铣刀在插补铣时进给高达650mm/min,也就是说1m直径的孔在5min内就可以粗铣完毕;
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1 y: v; Y% S0 B  W: T对于叶片孔的精加工可以选用CoroMill215梦幻铣刀,在保证孔精度的同时获得Ra1.6~3.2μm的表面粗糙度;
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http://www.newmaker.com/nmsc/u/2010/20102/art_img/20102241194939112.jpg 2 F5 ?6 I, r( ^7 {, L6 ?3 U3 Y
图2 CoroMill R390
当然效率提升更为明显的在于钻削,对于轮毂来讲通常会有近200个孔需求钻削完成。CoroDrill 880在此序加工中进给可超过400,也就是说1min之内就可以完成一个孔的加工; - p8 T3 `3 R5 l6 }# u* v. U, [9 h
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对于面加工先用山特维克可乐满的新产品CoroMill345,八刃设计,更加突出了刀具性价比。
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通过以上几种产品的正确运用,轮毂加工可以提效50%以上。 # C  |$ o4 M1 _6 x$ O/ W7 s1 f
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2.主轴 2 S- [2 X. K. s
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主轴属由长轴式回转件,大多数加工都是卧车上完成。卧车刀具接口选则就多数多样,有四方刀塔(刀方、VDI燕尾槽),双刀板式(刀方、BTS、Capto)等。好马配好鞍,Capto接口以极好的负载能力,10s以内的换刀时间和±0.002mm以内的重复定位精度成为了重型卧车的首选配置。
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粗车时的状况一般都很苛刻,即要求刀尖的抗冲击性好,也要求高的金属去除率,这种情况下可选用圆形刀片来加工。在刀深7~10mm的情况下,进给可达到1.4~3mm/r;
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精车时采用-WMX修光槽型,在保持0.5~0.8mm/r高进给的条件下还可获得小于Ra0.4μm的表面粗糙度; 5 A6 R" m" b4 M' c' M

% N6 A% s$ e1 t, i" d1 K( S除卧车之外,深孔钻床和落地镗铣床对于主轴加工也十分重要。 5 s  t) Q: M9 u2 \2 |

& G, p1 s  k7 |加工?80的深孔,通常需要机床有45kW的功率,300l/min的冷却液流量,1.5MPa的冷却压力,1.5kNm的扭矩,满足这种条件,加工4m深孔仅需40min。不再需要镗削即可满足要求。 + M+ Y. x) h; p9 j! h! V0 ]# x

$ [8 f1 ]6 d; e对于落地镗铣床冷却及高转速还是必需的,也是为了最大化地发挥CoroDrill 880效率。
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3.回转支承 0 R; T0 Z2 w" P# W. ]2 ?% A

" C6 J( t: p! X+ g车削回转支承内孔、端面、外圆、滚道等都是在立车上完成;对于高效齿加工则是在齿轮铣床上完成;螺栓过孔在立式钻削中心上完成。   Y& O- |# t* j6 j  {
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立车的选则这里就不再赘述,着重讲一下铣齿加工。由于风电对回转支承齿精度要求都不严,通常在9~10级就可以满足使用要求,所以齿加工也就可以简化为粗、精铣两步。   l" G) U1 s8 o
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对于粗铣,在机床刚性与夹具刚性较好的情况下可以400以上的进给量来加工。精铣可采用更大的进给量。实践证明,山特维克可乐满的粗、精齿轮铣刀和相应刀片的表现异常优异。
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对于螺纹底孔和螺栓过孔的钻削,建议选用双轴立式钻削中心,配合Corodrill 880浅孔钻可高效完成孔的加工。 # q: o/ D/ v' X6 C3 [, v
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4.底座及齿轮箱体 * e0 O5 \8 W! O: I; M; |6 ~
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这两个部件都是典型的结构件。底座推荐用龙门镗铣床,两次装卡完成加工。齿轮箱体则在大型卧式加工中心上进行钻、镗、铣等。内冷却对提高孔的加工效率十分必要。 6 v& I8 V: X/ M1 q- Z' [

3 h- T+ S4 f0 o7 Q5 u9 `! B5.连接法兰 ; R7 a( O+ @% F  B& Y: C

6 i0 z+ e+ w( W+ f4 n9 H该零件加工设备与回转支承类似,但连接法兰的材料多为低碳钢,钻孔时不易断屑。山特维克可乐满选用LM的刀片槽型来加工,良好的断屑性能在用户处已经得到验证。
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6.发电机主轴 , R+ ^# K" n$ G% ^$ D; L! ]

' V6 M8 \1 d) p' Z1 T0 i发电机主轴最大的难点在于下线槽的高效铣削。综合考虑机床、效率,分为直槽铣和下线槽成型铣两步,都采用可转位立铣刀的形式,降低了对设备功率和扭矩的要求。 0 s0 y( z1 X8 {' w6 \; a7 u$ x. f
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对于车削还是推荐使用Capto接口的重型卧车。
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