刀具助力新能源行业发展

  现在能源行业成热点话题,发展一直备受人们的关注。除了传统的能源行业外,风电、核电、太阳能和潮汐能等新兴清洁能源越来越受到人们的重视,能源行业的快速发展对其相关的制造业也提出了更高的要求,其中,刀具是最为关键的因素之一,在确保加工质量和生产效率前提下,针对能源行业,特别是新能源行业,企业应如何选择适合自己的刀具是我们必须关心的。

  运用演绎与归纳得到最合适的产品

  刀具的选择是一项很有逻辑性的工作,每一个新的项目都像是一道推理题,你需要运用演绎与归纳得到最合适的产品,简单来说,就是一个不断拆与合的过程。客户的零件是很具体的东西,你必须把这个东西拆成尽量细小,详细的属性,每个属性都对刀具的设计产生一个影响,把这些影响再总结起来,就能够得到你所需的产品。

  举个例子,涡轮叶片的加工,风机叶片模具,一台5MW的风机,其叶片能够达到60m长,5m宽,对应的模具也是一个大家伙:从几何上看,体积大就要求快速去除余量,伊斯卡产品中,有就FeedMill系列刀具可以工作在高速进给的工况下以及插铣刀这种快速金属切削的产品;长度大可能造成刀具悬长大;长悬伸的情况下要快速去除余量,就得降低切削阻力;长悬伸的情况下又容易产生振动,就要求切削刃抗冲击能力强,韧性好;叶片上有空间曲面,就需要刀具存在圆弧要素。综合起来,可以得到如下结果:FeedMill快速平面铣削,型腔粗加工,MillShred进行深腔仿形粗加工,再用圆刀片精加工型腔。

  再比如汽轮机涡轮的叶片,在火力发电站的汽轮机高温高压进气端所用的叶片材质都是高温合金,材料本身的强度高、韧性大、加工时表面塑性变形产生严重的加工硬化,使切屑强韧,因此切削力大,切削温度高。切削阻力反映到刀具设计上,需要通过增大刀具前角及后角,减小切削力;抑制切削温度的影响,可通过刀具涂层的知识得到相关的结果,涂层通过抑制从切削区到刀片(刀具)的热传导来减缓温度的冲击,其作用就像一层隔热膜,因为它有比刀具基体和工件材料低得多的热传导系数。对于高温合金,伊斯卡的SPS82C、IC380都是针对这种难加工材质设计的PVD、氮碳化钛涂层。

  能源行业零件外形上的有个普遍的特点是大,工件材质上则以钢、不锈钢及高温合金的加工为特点,伊斯卡在很早的时候就提出过FMR(fastmetalworkremoval)快速金属切削的概念,并且有齐全的产品线能够满足大工件的加工。

  在2009年开始,伊斯卡针对铣削产品有一个HeliDo的升级,简单来说是刀片的双面化,直接的结果是在一个刀片上能够得到2倍的切削刃口数,仔细研究,你会发现在double刀片的同时通过燕尾型刀片定位槽,更大的切削前角,刃口小的负倒棱,我们很好地增加刀片的寿命,HeliDo产品将会是今后主推的一个方向。而涂层方面的改进,除了SPS82C及IC380这两种针对高温合金的特色产品外,所有的涂层都有对应的SUMO(速魔)技术的升级,这是一种再涂层技术,即在普通的PVD和CVD涂层的基础上,再加上一层氧化铝,使刃口表面更平滑,减少积屑瘤的形成,增加刀具寿命。

  从开始研发到实际销售,对于常规金属加工,束魔涂层刀具在与伊斯卡自身老产品的对比中,寿命有10%~30%的增长。对于风力发电行业中的非金属材质,如玻璃纤维、碳纤维及合成树脂等复合材料,伊斯卡的聚晶金刚石刀具(我们称之为“PCDLine”),以及细小波形刃刀具在国外的实际使用中已经被证明可以有效防止起鳞、破损、粉碎,这些刀具的都有共同的关键词:锋利的刃口、大前角、前刀面抛光、高速切削、细小的切屑。

  山高助您激发无限风能

  在新能源行业发展过程中,风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视,欧洲各国、美国和中国都在本国的能源规划中给与大力的扶持和推进。

  在新能源行业发展过程中,风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视,欧洲各国、美国和中国都在本国的能源规划中给与大力的扶持和推进。山高刀具作为风电行业的领先者,不仅能提供出优质的刀具、专业的加工技术,而且始终专注于为金属切削需求提供整体解决方案。在与世界各国的着名风机零部件生产企业的长期合作中,山高积累了丰富的经验,严格地满足了风电零件制造商近乎“苛刻”的加工要求。

  风机组工作环境恶劣,对抗疲劳性、可靠性和吸振性等诸多因素均有极高要求。对于风电机组而言,齿轮箱、风电轮毂、风电轴承(回转支承和齿轮)、风机主轴、风电机座都是极为重要的工作部件。同时,它们也是加工难度大、精度要求高、加工量大的零部件。山高为此提供了一系列的工艺解决方案,以帮助风电行业用户在激烈的市场竞争中脱颖而出。

  风电齿轮箱是风电机组重要的零部件之一。因为风电机组安装地点的工况复杂、可靠性和使用寿命的要求很高,所以齿轮箱体要具有足够的刚性、合适的支撑结构和壁厚来满足复杂的受力需求。常用的材料有球墨铸铁和其他高强度铸铁。齿轮箱的机械结构复杂且尺寸巨大,需要数百小时的精密加工。零件加工较多采用高精度双工作台卧式镗铣加工中心

  风电齿轮箱的机加工类型包括铣削(玉米铣刀及三面刃)、钻削(Perfomax系列)和镗削(桥板镗头)。值得一提的是,齿轮箱连接孔的直径超过2m,其公差要求为H7,这个加工存在相当大的难度。山高的Graflex桥板式镗头标准产品覆盖了直径204~2155mm的尺寸;巨型(JUMBO)桥板镗头,最大直径可达3200mm。它们均采用高强度铝合金(Fortal)与钢件接口所组成,兼顾了灵活性、刀体重量和刚性的需求。在精镗中最高可达IT5、Ra0.6的精度要求,尺寸调整也极为方便,可以在机床上直接完成。同时,模块化设计还能满足大直径外圆套车和背镗等工艺需求。例如A731001Jumbo桥板式镗刀,采用TCMT16T308-F2TK2000刀片进行粗镗,切削线速度Vc达150m/min,进给速度Vf达25mm/min,切深ap达5~6mm。精镗采用CCMT09T304-F2TK1000刀片,切削线速度Vc达120m/min,切深ap0.3mm。这些高性能切削参数既能保证客户极高的零件精度,又大大降低了客户的生产周期。

  轮毂也是风电机组重要的零部件之一,其结构和受力变形复杂,它将直接影响到风力发电机组的正常运行和使用寿命。因此它具有强度高、可靠性好、疲劳寿命长和吸振性强等特性,以满足-20℃~40℃的使用工况。常见的材质为铸态低温高冲击韧性球铁。轮毂的主要机加工类型为铣削和钻削。

  风电轮毂体积巨大,一般加工周期很长。某客户曾经遇到这样的加工难题:尽管其所有机床都在满负荷运转,还不能按时完成生产任务。为了帮助客户渡过难关,山高专门为其设计了直径360mm、R85mm的非标可转位成形刀具,辅以335.19-1207EN2R85-D09,F40M刀片,切削线速度Vc达200m/min,每齿进给量fz0.14mm,切削深度ap1~2mm,生产效率大大提高,该款轮毂的生产周期由原来的30h缩短至16h以内。客户得以顺利交货,避免了重大损失。

  山高的DoubleOctomill双八面刃R220.48平面铣刀非常适用于轮毂铣削加工。双八面刃铣刀的刀片采用正前角设计,每个刀片有16个切削刃,同一款铣刀能满足粗、精加工的应用场合,具有无可匹敌的经济性和通用性。

  风电零部件的加工还有风机主轴、风机机座、连接法兰、风机塔架、行星架、风机叶片等。对于这些零件的加工,山高拥有完整的车削、铣削和孔加工的解决方案。山高刀具秉承“成为客户的战略合作伙伴”的理念,致力于为客户提升加工效率和竞争力。

  “高能率加工”成为重点

  中国经济令人瞩目的发展正在持续进行,用供不应求来形容并不为过。铁道网络及大楼建设的飞速进行所需的电力供给肯定呈显不足状态。但是,大量引进机械设备的话投资费用将非常庞大,最近客户对于以现有设备来进行“高能率生产”及“高效率生产”的要求日益增加。

  由于发电机叶片在运作时温度非常高,因此其材料多选用耐热合金。并且,由于其形状复杂,不仅是车削刀具,钻头立铣刀等多种类的刀具在加工过程中都会被用到。住友电工硬质合金在车削刀片中有难削材加工用材质AC500系列,钻头中有难削材加工用多用途钻头MD型,立铣刀中有难削材加工用GS铣刀系列,并且都备有库存,能对应的尺寸也相当丰富,完全能够满足客户复杂加工的要求。上述刀具全是为加工难削材而开发的专用材质,因此在耐磨损性、耐崩刃性上都能发挥优异性能。

  中国经济令人瞩目的发展正在持续进行,用供不应求来形容并不为过。铁道网络及大楼建设的飞速进行所需的电力供给肯定呈显不足状态。但是,大量引进机械设备的话投资费用将非常庞大,最近客户对于以现有设备来进行“高能率生产”及“高效率生产”的要求日益增加。因此,住友电工硬质合金的推荐方案为以“高能率加工”为关键字的以下产品。

  车削加工:进行大于f=0.5mm/r的超高进给加工时推荐切屑处理出色的高能率断屑槽系列SE型和GE型。进给要求更高时(~0.8mm/r)推荐修光刃型LUW型和GUW型。

  铣削加工:推荐使用高进给铣刀MS1400型,虽然切深不能大于1.5mm,但是进给可以对应至2mm/刃。

  钻孔加工:新开发的J型横刃修薄改善了切屑处理,加上特殊的排屑槽形状,在高进给加工时也能发挥优异的切屑排出性。另外由于采用了最新PVD涂层、DEX涂层,达成了长寿命化。在此推荐硬质合金多用途钻头GS/HGS型。孔径超过12.5mm的话,推荐使用刀头可换式钻头SMD型。

  高硬度材料加工

  高硬度材料的高速/高能率加工时,根据用途不同有4种涂层CBN材质。高速/连续加工时推荐BNC100,弱断续加工时推荐BNC160,一般高能率加工时推荐BNC200,强断续加工时推荐BNC300。此外,高进给加工或高精度加工时推荐修光刃系列。

  回转支承环是风电部件中比较有代表性的难削部件。根据风力发电机的容量(大小),其尺寸也有多种多样,直径超过2m的回转支承环尤其难加工。特别是轴承面在淬火后加工(硬车)时加工精度要求严格、刀具寿命短,且安装孔多。

  轴承面淬火后加工时(HardTurning)的第一推荐是耐磨损性优异,可对应大尺寸工件加工的BNC160。若有高速加工的要求,推荐使用BNC100。本公司对各种CBN材质都准备了3种刃口处理,可以根据刀具的损伤程度和所要求的表面粗糙度选择最合适的刃口处理。

  安装孔加工

  回转支承环的安装孔一般为φ25mm左右,孔深约100mm。加工这些孔时推荐使用右图所示WDX型。每个刀片有4个刀角可用经济性好,最合适的刀片断屑槽在加工L/D=5的深孔时切屑排出性也良好。但是,若孔精度要求小于±0.15mm的话,推荐使用前述的SMD型。


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