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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 n, |! @' o- N9 q9 {; R5 N
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( W: f( k2 ^& G/ y* ^
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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。 , ?2 t' R5 s6 X" k- X# H: ~1 R
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典型刀具应用: : o* ^0 V: \8 y; M& ^, j( Y- Z
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CoroMill 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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5 j2 A7 `$ s3 s9 e* k6 ?) l9 Q9 H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;

: {, j! @, p, _4 H4 x6 M& i8 R& q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;
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' H2 {- Z/ C* E  t7 ?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。 ; F- Z$ w' `% F" W

1 f" J1 l4 h9 t6 f" N, ]9 H通过以上几种产品的正确运用,轮毂加工可以提效50%以上。
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# l7 Z# d3 |+ }, J5 S# y3 K* t2.主轴 7 a4 X0 e6 E8 f8 v4 W( [7 R) k

) k- {' h4 e: P) H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。

9 C. h( b# S0 ~, K5 w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; 9 t/ H3 ]' |+ k8 U/ k

1 }" _; O: T( d0 T. j) K4 w6 `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; ; y8 k5 i9 Q8 C) l

, E9 Q2 ?  T1 A8 v5 ?  ]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。 0 Q9 i: G/ B; |% ~9 o( F% f
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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。 9 P" c2 H! k7 N7 N( ~. R9 Z0 x
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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。

5 c6 ~: u; h8 W- ?4 v& w  ?3.回转支承 3 f+ n5 x& f( |3 J
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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。 2 |1 m" W3 w% }2 m2 U" F
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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。
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/ M" t; C: v% G/ ~' R7 I( r% T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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' C# I* n4 R: d9 L4 t1 o3 j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。
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4.底座及齿轮箱体
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9 d, K3 A! Z1 |& Q& E4 ~) C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。
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& q3 i9 g2 u  x0 p; m0 @3 W  o5.连接法兰 9 j/ N1 Q; I4 P7 Y( |) o

5 y4 u7 k0 K0 E) L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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& V; z( t' q  F6.发电机主轴 8 B) ?/ G6 ?: I

$ y* F( f8 }. S4 z! ~; n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。 " K9 U$ v  l$ e- {

  r5 Q+ |( g$ D: O+ a4 r对于车削还是推荐使用Capto接口的重型卧车。
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