3MW风电轮毂数控加工工艺及夹具设计

第20期凌玮等3MW风电轮毂数控加工工艺及夹具设计27图13MW轮毂零件图主要尺寸2轮毂数控加工工艺J21机床的选择由于零件体积、质量庞大，生产实际中选用TK6916大型数控落地镗铣床。该机床主镗轴直径160MM，立柱横向行程X8000MM加长，主轴箱垂直行程Y4000MM加高，镗轴最大轴向Z行程2000MM含滑枕行程，主电机功率55KW，控制系统SIEMENS840D。22轮毂加工工艺规划以2台数控镗铣床为1组，用两大工序完成整个零件加工。分布的叶片面中的任意1个叶片面为粗基准，加工轮毂的大、小两个端面及各孔系。主要有大、小端面粗精铣，基准孑LL447M粗铣精镗，粗糙度32IXM，螺纹孔72M39沉孔3、24M12、8M16等加工。二序3个对称叶片面加工。以在工序一中加工完成的大端面为精基准，依次完成3个对称分布的叶片面包含电机孔、凸台等的加工。主要有叶片面粗精铣；电机孔正、反两面粗精铣以及300H9、6350H8电机孔粗精镗，粗糙度32IXM，螺纹孔92M36沉孔640，具体的加工工艺过程如表1一序大、小两个端面加工。以轮毂上3个对称所示。表13MW轮毂数控加工工艺过程序号工序内容一序刀具序号工序内容二序刀具5安装校正工件5粗铣叶片面及电机孔平面等D160面铣刀1O试切三叶片面680玉米铣刀10精铣叶片面及电机孔平面等160面铣刀15粗铣大端面0。6160面铣刀15粗镗B300H9电机孑L6300粗镗刀20粗铣小端面180。4,16O面铣刀20背铣6350H8电机孔担30三面刃25铣50孔Q,8O玉米铣刀25背铣D420平面315三面刃30粗铣1447H7孔4,80玉米铣刀30钻92640沉孔640U钻35精铣大端面0。B160面铣刀35钻92一M36底孔32引孔32U钻40钻72643孔3钻40钻92M36底孔2孔2深孔钻45钻M39螺纹底孔54,35钻4592632孔口倒角639倒角刀5035孔倒角倒角刀5092640孔口倒角5倒角刀55L3及西1447I7孔倒角倒角刀55钻8M16中心孔4,20中心钻60攻72一M39螺纹M39幺幺攻60钻8M16螺纹底孔4,144,14麻花钻第20期凌玮等3MW风电轮毂数控加工工艺及夹具设计29既避免了多次装夹而产生的加工误差，又明显地提高了产品生产效率。对应一序夹具的上、下平面夹角，该夹具体的上、下表面之间的夹角也是3。，这样确保轮毂安装后3个叶片面垂直于机床主轴和垂直于机床工作台。轮毂与旋转体之间采用一面两销定位方式。一面即轮毂大端面，一销是旋转体中心1447圆形凸台凸台与一序加工完成的大端面1447H7孔配合，配合公差1447H7F；另一销主要作用是防转，采用一端M39螺纹、另一端39菱形销的形式。在安装轮毂时，先将螺纹端拧人大端面已加工完成的M39螺纹中，将轮毂慢慢放下，并将39菱形销端插入安装在旋转体上对应位置的钢套中内径为39，然后控制吊机待1447H7孔对准旋转体上圆形凸台后放下轮毂并紧固，轮毂安装效果见图5。L一夹具体2、卜中心定位销及钢套4一旋转体定位销5一旋转体6一旋转体紧固螺钉卜压板8_滚珠9、LO零件定位销及钢套图4二序夹具结构示意图33夹具校正L一工作台卜二序夹具卜轮毂图5二序轮毂安装效果夹具第一次安装于机床时必须进行位置校正。以二序夹具校正为例一序夹具校正方法类似，校正方法和要求工作台0。时，打表测量夹具侧边基准线，误差002RAM1500MM；工作台180。时，打表测量夹具上表面，误差003RAM1500MM；工作台90。时，打表验证夹具上表面两点高度落差7861MILL，误差控制003RAM15001LLD_行程1500MM，1500TAN3。78612。另外，需要找正二序夹具中旋转体回转中心的位置，该回转中心与叶片面外孔中心有尺寸链换算关系，该中心坐标数据也是确定加工4零件校正零件校正主要是指一序零件装夹校正，此序的零件装夹校正非常重要，因为直接影响着二序的加工余量，稍有不慎就会造成整个零件报废从而产生较大的生产损失。主要内容有用百分表拉轮毂大端面轴水平方向的平行度，然后用80MM的玉米铣图6轮毂叶片面试切大端面刀在轮毂大、小端面上进行试切，再用寻边器测量两端面之间的距离验证是否大于总长2960并判断零件是否装偏；用“划针刀杆”找大端面圆心位置，用玉米铣刀对三叶片面进行试切，测量试切缺口深度、宽度尺寸，根据实测值与理论值的偏差来判断是否存在毛坯铸造偏差孔中心偏移，叶片面加工余量是否足够，轮毂叶片面试切示意图见图6、图7；验证大、小端面到电机孔中心的位置尺寸，判断电机孔位置是否存在铸造偏差，电机孔位置验证见图8。综合以上步骤的试切结果数据和位置验证情况，进行相应的尺寸借补，最后确定加工零点参数，这样才能保证二序加工余量的充足，才开始零件正式加工。切图7轮毂叶片面试图8电机孔位置验切小端面证示意图5结论通用设备组、数控机床组轮毂加工工艺比较详见零点的重要依据，校正后将夹具紧固于工作台。表2。表2通用设备组、数控机床组轮毂加工工艺比较1以数控加工为手段的轮毂加工新工艺简化了生产流程，增强了制造柔性，降低了生产安全隐患，提高了零件加工精度主要体现在1447H7孔镗孔与车孔加工方法比较和孔系数控加工与钻模加工的比较，生产效率是原工艺的3倍，符合用户批量化、多样化的生产要求。以通用加工为手段的轮毂加工工艺设备投资较小，较适合于单件、小批量生产。2设计了结构简单、操作方便、经济实用的专用夹具，实现了夹具数量的最少化。下转第37页第20期教传艳等铣齿加工大模数大型齿轮的方法37留10MM余量，端面每面留余量5MM。3半精铣齿，采用模数为36MM铣刀，分两刀铣齿，深度达到81MM，铣齿顺序如上所述。铣齿切削参数刀具降刀量007008MMR，刀具转速N8085RRAIN。4拆开齿轮，进行时效处理，将半齿轮放置在平台上，时间10天左右，释放应力。24精加工精加工的步骤如下1将两半齿轮落在一起，上200落地镗床，精加工对口平面，达到设计尺寸。对口加工完成后，用螺栓组成整圆。2上立车精加工齿轮外圆及端面，达到设计尺寸。3精铣齿，分两刀铣齿，采用M45MM的铣刀，第一刀加工深度为100MM，留125MILL余量，第二刀铣齿达到尺寸要求。第一刀铣齿，先铣对口处对称的两个齿，然后按“米”字形跳跃式铣齿，目的是进一步释放应力，控制变形。第二刀铣齿，从对口处开始铣齿，按顺时针顺序铣齿加工，完成全部齿形加工。为防止出现累计误差，头3个齿留0102MM的余量，待全部齿加工完成，再对留余量的3个齿进行修整。铣齿切削参数刀具降刀量011015MMR，刀具转速N8085RMIN。3刀具设计设计两种指形铣刀，模数分别为36NLIN和45MM。粗铣齿和半精铣齿采用M36MM铣刀，铣刀为四刃刀。四刃铣刀，刀具强度高，排屑量大，抗冲击，耐磨损，适用于粗加工。精铣齿采用M45MM铣刀，铣刀为六刃刀。六刃铣刀，刀刃强度低一些，排屑能力差，但加工精度高，适应于精加工。随着刀具的磨损，切削效率下降，齿面粗糙度变差，刀具的尺寸变小，加工的齿形不完整，所以必须注意要经常更换铣刀，保持铣刀刀刃的完整和锋利。特别是在精铣齿时，刀具刀刃的完整和锋利更为重要。4检测按设计要求，轮齿的检测应该检测公法线长度，按公法线长度进行检测可以避免齿轮外圆误差对轮齿尺寸的影响，经计算，该齿轮按公法线测量跨齿数是15，公法线长度达到20056MM，测量存在困难，测量误差较大，所以采用固定弦齿厚进行检测。经计算，固定弦齿厚为624MM，偏差按齿厚偏差进行选择，其偏差值是一0704MM和一1056MM。5结语该齿轮采用合理的工艺方案，科学的加工手段，加工效果非常好。检测数据见表1。表1齿轮检测数据轮齿固定弦齿MM齿轮径向变形RAM轮齿分度误差RAM齿面粗糙度RAPM61406169115013263参考文献【1】吴敬，王伟剖分式特大型齿轮加工防变形的探讨和实践J水泥技术，201223738【2】金属机械加工工艺人员手册修订组金属机械加工工艺人员手册M上海上海科学技术出版社，1983【3】江旭昌大变位齿轮M北京中国建材工业出版社，2001上接第29页3零件校正对保证加工质量有重要意义。经企业生产部门统计以12个工作日为1个生产周期，严格执行规范化的零件校正流程可降低因毛坯铸造和零件安装误差所产生的产品报废率27以上。轮毂数控加工新工艺不仅能够满足风力发电设备制造企业的实际需求，而且对同类大型零件的机械加工具有较好的借鉴作用。参考文献【1】赵尊立风电技术的现状与展望J中国科技信息，2011193940【2】朱瑜15MW风电轮毂加工与检测方法探讨J科技信息，201017465466【3】王宏，潘耀庭，席霞大型风电轮毂加工专用夹具的设计J机械制造，200976O一62【4】朱祥，李玉芬，李新水一种可倾斜数控回转工作台的