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StarragHeckert与WALTER合作助推风电设备生产效率 |
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| http://cn.newmaker.com
5/31/2009 10:02:00 AM
佳工机电网
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 图1 StarragHeckert卧式加工中心HEC1600P
国家发展改革委员会主任、国家能源局局长张国宝指出，我国要大力发展风电，积极推进风电技术装备自主化。在应对世界经济金融危机中，美国等国纷纷把绿色经济作为新的增长点，积极发展风电等新能源，我国要抓住当前能源供需形势缓和的时机，积极调整能源结构，大力发展风电、水电、核电等清洁、高效的新能源，认真研究如何应对气候变化的问题，这是实现能源可持续发展的需要，也是调整结构、转变经济增长方式的需要。
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。其蕴藏量巨大，全球风能资源总量约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW。中国风能储量很大、分布面广，风电场建设、并网发电、风电设备制造等领域成为投资热点，市场前景看好。近几年我国风电装机容量连续翻番，初步实现规模化发展，2010年的发展目标提前两年实现，2020年风电装机有望达到1亿kW。风电设备自主化取得了长足的进步。
用于风电增速箱加工的高效加工中心
风电增速箱是风电设备中最关键的部件，其加工质量的好坏直接影响风电设备运营的效率和性能，如何提高其加工精度和加工效率是风电行业一直研究的主要课题之一。
作为机械加工领域顶尖的卧式加工中心制造商——德国斯达拉格海科特有限公司（StarragHeckert）携手金属加工行业刀具及应用方案领导供应商德国瓦尔特有限公司（WALTER）为风电设备行业提供了高效经济的整体解决方案。针对风电增速箱的加工特点更是开发了极完备的应用方案。
在最近的一个成功案例中，该方案获得了客户的极大好评。该客户为行业内知名的加工企业，由于业务的发展，经过长期考察采购了StarragHeckert 的主打产品HEC1600P（图1），该加工中心在全球市场上已获得了众多用户的认可，全球最大的风电齿轮箱生产商们均已使用此加工中心多年。目前，这些加工中心被安置于7个国家的风电设备生产基地里，并被用于风电齿轮箱核心部件——箱体、扭矩轴承座和行星联轴器的加工。
相比较一些竞争对手的产品，该加工中心具有以下特点：
·运动性强、移动快速，刀具交换及托盘交换流畅；
·强劲的主轴内置可伸长750mm的数控伸缩镗杆；
·大容量刀库可存放240把刀；
·直径达950mm的T型刀具可自动交换；
·重量级托盘交换器，最大承重达13t，工件的装卸与加工同时进行；
·由于采用大尺寸导轨而得到的几何和动态稳定性保证了长期精度达IT6。
该机床的加工效率参数如下：伸缩镗杆直径150mm；前轴承直径200mm；伸缩镗杆数控行程750mm；最大扭矩2150N·m（40%负载）；最大功率56kW（40%负载）；转速范围20~4000r/min；W轴（镗杆轴）海德汉测量系统；镗杆及其轴承带冷却装置；两级高精度齿轮箱。
该加工中心操作简易，相比客户原有类似设备可节约40%的节拍时间，精度更高，通过使用雷尼绍测量头自动检测毛坯位置，实现快速找正工件，并使加工余量分布均匀，免去了传统的手动测量定位。同时在加工过程中增加自动检测及补偿，实现高精度要求下的批量生产。客户在采购了加工中心后,就会获得StarragHeckert 安排的培训，从而使加工中心的操作更加顺畅。
图2 数控镗杆StarragHeckert及原理图
可匹配的高性能刀具
有了合适的加工中心，就需要合适的加工刀具了，客户经过多方比较，最终选择了瓦尔特作为其刀具供应商。瓦尔特刀具范围广泛，技术支持完善，针对行业解决方案的应用案例众多，经验十分丰富。旗下Walter（可转位刀具）、Walter Titex (整体硬质合金和高速钢钻头)、Walter Prototyp（整体硬质合金和高速钢丝锥、铣刀）都是业内知名的顶尖德国产品。
如同StarragHeckert的工程师Joerg Heinrich与客户介绍的一样，“我们（瓦尔特和StarragHeckert）同为德国机械行业翘楚，在重型加工、铸铁加工等各领域的合作经验十分丰富，互相的产品契合度也很高。瓦尔特在中国的销售及技术服务网络十分的完善，双方在很多交钥匙项目中都有紧密的配合。”
在经过瓦尔特和StarragHeckert的工程师针对性的分析后，发现客户处对于该风电增速箱的加工问题相应解决方案如下：
D30 5倍直径的孔刀具刚性差，切削长度约1.1m。采用瓦尔特NCT接口的标准B3230镗刀进行替换，该刀具为单一基体的单刃精镗刀。带内冷，加工直径ф150~640mm，使用三刃精加工刀片，内冷直接作用于刀刃。刀具采用模块化设计，仅需简单调整即可适应直径范围内的操作应用。
图3 瓦尔特F4080八角刀片
直径大于640mm的孔由于直径过大，镗刀桥刚性差，通过WALTER的非标镗刀（加厚加长镗刀桥）解决了这个问题。
反向镗孔，通过WALTER设计的非标小刀架与标准的镗刀主体的组合，很简单的就将反向孔这个问题解决。镗刀的直径较大，在刀库或者换刀过程中容易产生干涉，WALTER通过提供将标准HSK柄的驱动键方向旋转90，避免了换刀的干涉。在这个项目中，瓦尔特采用了一系列的经典高性能产品，如F4080铣刀（图3），提高了客户原用参数的50%；Xtratec钻头，也提高了客户原用参数的50%；F2231使底孔的原弧能够直接一次切出；前面提到的B3230更是使客户原用参数提高了100%；
瓦尔特八角刀片铣刀带有8个有效的切削刃，刀片尺寸可选范围为40~160mm , 带有43前角。其高正型的几何形状,即使在低功率机床上也能实现高产出。刀片出色的灵活性和通用性使其用途广泛，可用于各种铣加工应用，如面铣、斜坡铣、插补铣、倒角以用于镗铣。
瓦尔特Xtratec系列钻头（图4）采用Torx Plus螺栓，增强了刀片的夹持力；刀片的理想位置使加工时的受力平衡均匀；优化的容屑空间使切屑排除流畅，并使刀杆稳定；镀镍表面具有很好的防腐蚀和抗磨损能力，并有助于切屑排除；圆柱形连接环使刀具直径的测量简单方便。
图4 瓦尔特Xtratec系列钻头
高性能的机床配上高性能的刀具，再加上完善的加工方案，最终帮助客户在1.5MW风电增速箱体的加工时间减少约50%。其中，刀具的寿命的稳定性为该产品的批量高效生产打下了良好的基础。
瓦尔特的技术部经理Stefan Bucher事后总结到，“该案例的成功充分使我们体会到机床商和刀具商之间的紧密配合是如此的重要！而对于客户来说，一个好的加工方案所涉及的细节是繁杂的，但如果供应商之间如果能默契配合的话，其利益也是十分显著的！”
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