西部风电制造业对切削工具的要求

来源:中国金工网  编辑:王慧明【seo:王慧明】
2013-03-26
【摘要】: 在过去的5年里,中国的风电技术日趋成熟,连续5年翻番增长,尤其是西部风能资源发达地区,如内蒙古、新疆、甘肃酒泉等地风电产能急剧增加,至2011年底全国风电累计并网装机总量已超4500万千瓦,连续两年保持全球领先地位。
 近几年,全球发电业发展迅速。随着人们日益了解二氧化碳排放的后果,风电、核能等可再生能源毫无疑义地成为了发电行业的普遍关注重点。
 在可再生能源开发中,风力发电是除水能外,技术最为成熟、最具大规模开发和商业开发条件的发电方式,因此,大规模发展风电是中国可再生能源利用的主要方式之一。从技术成熟度与运营实际效果来看,风电无疑已成为当下的领跑者。
 在过去的5年里,中国的风电技术日趋成熟,连续5年翻番增长,尤其是西部风能资源发达地区,如内蒙古、新疆、甘肃酒泉等地风电产能急剧增加,至2011年底全国风电累计并网装机总量已超4500万千瓦,连续两年保持全球领先地位。
 华锐风电、金风科技、东气、联合动力、明阳风电等一批国内品牌风机制造企业火箭般的迅速崛起,并在各地积极开发风电项目,抢占市场。
 成功的风电机组制造商和他们的分包商正面临着日益增长的市场需求,然而,随着各项成本开支的增加以及市场竞争力的增强,如何最大化的减少投资成本,最大限度地提高生产效率,制造出精密的、价格更加合理、有竞争力的风机成为他们所考虑的重心之一。
 可以看出,风电产业的发展也同时为切削工具行业的发展提供了机遇,加强了国内外各大切削工具制造商和风电机组制造商之间的密切合作。
 据工具行业专家沈壮行介绍,风电的快速发展对刀具不断提出新的需求,其中,深孔加工需求,难加工材料的需求,内齿轮加工的需求等对各种现代高效刀具需求越来越多。
 国内切削工具制造商由于起步较晚,仍处于产业的转型升级阶段,高效刀具产品种类不够齐全,无法像国外切削工具制造商一样为用户提供全套的加工解决方案,更多的是提供部分单一的切削工具。值得一提的是,哈尔滨第一工具厂因早年引进了全套的英格索尔全套可转位刀具的系统,所生产的优质镶片齿轮滚刀对发电机中的内齿轮加工效率值得肯定。
 国外部分知名切削工具制造商凭着对市场敏锐的嗅觉,早几年就将触角伸到了风电制造领域,并进行了全面细致的市场调查,开发出了全套的应用于风电机组中各种典型零部件的刀具解决方案。比较有代表性的是排名世界前两位的山特维克可乐满和肯纳金属。
 
 山特维克可乐满(SANDVIKCOROMANT)
 山特维克可乐满向风力发电制造商提供各种具有高竞争力、针对不同零件特点而开发的切削刀具和刀具系统解决方案,以及大量应用知识和技术支持。与竞争对手相比,山特维克可乐满至少具有以下三个独一无二“同类最佳”的产品和能力优势。
 首先,山特维克可乐满遵循建立密切的客户关系的理念,充分了解客户需求。山特维克可乐满在生产效率提升和生产效率中心培训方面的知名度,“黄衣人”制造伙伴理念已得到行业的普遍认可。
 其次,山特维克可乐满的应用知识也是必不可少的,尤其是在风力发电这样一个快速成长的行业。与成熟行业相比,快速成长行业的客户更需要“专家级”供应商。
 最后,山特维克可乐满在深孔加工方面的专业经验也至关重要。半个世纪中积累的知识和经验使公司在风力发电机主轴等零件加工方面拥有重要优势。
 事实上,山特维克可乐满已为包括连接法兰、主轴、轮毂、齿圈和行星架等风力发电机零件提供完整的切削解决方案。比较有代表性的有以下几种产品:
 CoroBore825——为孔的精加工提供可靠的保证 
 CoroBore825以小公差和高表面质量为孔的精加工提供了保证。在精加工风电行业零件例如连结法兰、轮毂和主机架时,这种精镗刀具可提供稳定而可靠的性能。
 CoroBore825的特点是在于其接口结构,接口是椭圆形的,可以承受切向和径向力。为了获得最大的灵活性,CoroBore825装有3种刀夹,每一种刀夹都可配在加长滑块。加长滑块位于刀夹与滑块之间,也可以用于反镗,在向前镗削时可以增大到可用的最大直径。所有刀夹可使用三角刀片和92度主偏角。
 CoroMill825可提供的孔直径范围为0.75英寸到38英寸。 
 CoroDrill880——为风电行业制造商提供高生产率 
 CoroDrill880代表了U钻演变过程中的一个突破,它极大地提高了孔成形的生产效率。在风电设备的零件如连接环、轮毂和叶片等上,有大量的浅孔需要进行钻削。因此,CoroDrill880在风电设备制造中,有巨大的节约成本的潜力。 
 CoroDrill880应用了台阶技术(StepTechnology)。台阶技术提供了优良的切削力平衡,显着地提高了生产率和孔质量。钻头的有独特形状的中心刀片使用了台阶技术,以光滑的入口进入工件,很好地平衡了切削力。使进给率提高100%,从而将每切削的孔的成本降低一半。
 CoroDrill880的刀片有4个切削刃,采用了修光刃槽形,可以获得良好的刀片经济性,实现杰出的表面质量。刀片槽形和材质的综合选择为范围很广的应用场合和材料提供了优化性能的灵活性。钻头的通用性使它在许多应用场合中都表现优良,包括螺旋插补铣、插钻和镗削。
 CoroDrill880产品系列覆盖从0.473到2.5英寸的直径范围,长度范围为2到5倍直径。 
 CoroMill345——风电零件提供灵活的面铣削 
 CoroMill345是一款灵活性刀具,它为钢、不锈钢和铸铁的小切深和大切深面铣削都提供了高性能。在风电零件的制造中,从锻件和铸件毛坯的粗铣削到要求小公差的精加工工序的应用,CoroMill345都为风电零件制造商带来了特别的价值。
 作为最新一代的45度面铣刀,CoroMill345配备有双面的刀片,每面均带四个切削刃。新刀具通过带独立支撑区的刀垫提供了全切削刃支撑和优良的刀片座稳定性,与刀片的前刀面相匹配。CoroMill345的无可匹敌的性能使它适用于从粗加工到使用修光刃刀片的镜面精加工的各种工序。
 CoroMill345在小切削深度时有较大的正轴向刃倾角,因此在工件上的轴向压力低,从而提供了软切削作用。随着切削深度变大,切削刃有更多的直立部分参与切削,使刀片有更大的强度和更高的安全性。
 CoroMill345可以在一系列机床上优化工艺,从小型低功率机床到大型高功率加工中心以及多任务机床。CoroMill345可提供的直径范围2.0英寸至10英寸。 
 WMX修光刃(wiper)刀片——提高风电应用中的进给率 
 在风电零件制造商遇到的范围很宽的车削应用中,山特维克可乐满的WMX修光刃(wiper)刀片可提高生产效率和零件质量。与传统的刀片相比,在连结环、主轴和齿圈之类的零件所要求的粗加工和半精加工工序中,WMX修光刃(wiper)刀片可将进给率提高一倍。 
 WMX修光刃(wiper)刀片具有一个主半径以及弯曲相连的多个半径,以及独特的断屑槽形。这种结构可以提高进给率,切削时间平均可以减少30﹪。在半精加工和粗加工车削工序中,生产效率可以得到极大的提高。在精加工工序中,可以实现很高的表面质量。
 WMX修光刃(wiper)刀片在很宽的进给率范围内提高了可靠性和可预测性,使其成为众多应用场合的理想刀片。 
 
 肯纳金属(KENNAMATAL)
 当前,风电制造领域对加工速度、精度和生产效率的提高都有新的要求,肯纳金属数十年来在风能领域的制造经验、工程设计能力、领先技术和定制解决方案,让其成为风力涡轮发电机制造业的最佳供应商之一。以下是肯纳在加工风能领域零部件中较典型的应用案例:
 风能塔架
 加工塔筒部件时,需要制造高质量的焊接倒角,以便为部件留出足够的空间,而又能完好地连接。此外,生产能力的制约需要显着降低手工操作和常规流程的时间。肯纳的KSEM和KSEMPLUS模块化钻头将成为部件制造的新标准:包括塔架、偏航轴承、轮毂、轴承箱和底座。KSEM与其他刀具相比,金属切除率翻倍。在不到30s的时间内,能够在42CrMo4钢上钻出直径39mm,深175mm的孔。使用KSEM和KSEMPLUS,每年机床生产时间将增加数百小时。
 转子轮毂
 使用传统刀具进行加工,巨大的铸铁轮毂将消耗超过20h的加工时间。如果采用肯纳的高效刀具解决方案,能够在多种应用获得最大的灵活性,确保最短的切削时间,无需更换刀具。采用螺旋插补对平面和孔进行粗铣时,肯纳的铣刀和刀片提供了极高的进给,可达6~12m/min。缩短加工时间大大有利于产能的提高,以及成本的降低。
 另外对于转子轮毂,肯纳的先进技术能够应用于多种零件:包括球墨和灰铸铁机架、齿轮箱、行星轮和底座。例如肯纳KSEM、KSEMPLUS、HTS钻头和HSS丝锥可以应用于转子轮毂,以获得最高的效率。
 转子叶片
 叶片是风机上引人注目的巨大零件,尺寸范围13~60m,除了材料处理控制之外,叶片需要5~6h的加工时间,其中包括转换设备的2h。肯纳在航天航空高速加工领域的丰富经验,已经开发了专门用于风能复合材料涡轮叶片的钻头。肯纳DFT.和DFS.钻头配备了多晶体金刚石刀片,能够获得高速切削和更长的刀具寿命。
 轴承箱
 风能涡轮有着非常大的外壳和齿轮箱部件,以适应日益增加的发电能力。这些更大的部件,更加经久耐用的铸铁件设计需要高精度的加工,特别是镗孔加工。例如1台500万W的涡轮,需要镗直径3m的孔,公差为H7。为了达到这样的精度,肯纳带标准Romicron精镗头的桥式镗刀成为首选。该刀具由高强度铝合金制成,允许进行粗调和精调。精调时,Romicron在精度、可靠性、调节速度和操作界面友好性等方面的优势无与伦比。测量和重复调节的次数都是最低。使用试切的方式,能够轻松和可靠地在机床内调节到以微米计的最终直径。
 轴承和齿轮
 对于转子叶片和发电机的齿轮驱动,带有内、外齿轮大而紧凑的轴承是必需的。生产这些部件的主要加工是车削,孔加工和齿轮铣削。使用Beyond.车削材质,KSEMPLUS.和用于粗/精加工的内、外齿轮铣刀,确保最短的单件加工时间和成本,但不牺牲出色的质量。采用肯纳创新的粗、精齿轮铣刀,单线或复线机夹式滚齿刀,能够加工模数6~40mm的齿轮。经验证的硬质合金材质,每个刀片最多能使用8个刃口,确保了最低的刀具成本。创新的刀体设计,允许采用较高的切削参数,甚至在不稳定的切削条件下。肯纳齿轮加工专家能够帮助客户确定和优化刀具和工艺。
 主轴
 主轴是风能涡轮中负载最高的部件之一。加工一件主轴通常消耗超过5h的工艺时间,才能将铸钢的原材料转变为高精度和高表面质量的零件。肯纳提供行业领先的车削技术。新的Beyond平台设计用于提高金属切除率和延长刀具寿命,在风能行业加工合金钢时最高可达两倍。新Beyond车削材质的表面处理技术结合基材设计,复合多层涂层和断屑槽设计,提供了更高的生产效率,更长的刀具寿命和提高了加工条件。
 更多机加工、数控刀具信息请关注《工具商情》及中国金工网其他板块。
(原载于《工具商情》杂志2012年3月刊)
  

 

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关键字:西北制造业,风电行业,区域经济
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