加工風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙的鏜刀架、鏜刀系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本技術(shù)方案屬于風(fēng)電機(jī)組相關(guān)重要結(jié)構(gòu)組件的機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種加工風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙(底座)的鏜刀架、鏜刀系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如附圖1、2、5、6所示，現(xiàn)有技術(shù)中某型風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙的結(jié)構(gòu)比較特殊，形狀不規(guī)則且復(fù)雜，尺寸較大(長(zhǎng)X寬X高)5087mm X 4200mm X 3731mm，單件毛坯重量為59噸；另外精度要求特別高，Φ 3200/Φ 2700/Φ 2690/Φ 840大孔徑為H7配合公差，同心度與跳動(dòng)都在0.05mm以內(nèi)，及光潔度為Ral.6。采用傳統(tǒng)的手段加工極為困難，且無法保證加工其各項(xiàng)精度要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有加工技術(shù)存在上述問題，本技術(shù)方案提出一種加工風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙的鏜刀架、鏜刀系統(tǒng)及鏜刀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，具體如下:
[0004]一種加工風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙的鏜刀架，包括導(dǎo)向軸、刀臂和鏜刀組合模塊；所述導(dǎo)向軸的一端垂直連接在刀臂的中間位置，構(gòu)成“T”字形；鍵刀組合模塊有兩個(gè)，它們分別連接在刀臂的左右兩末端；所述刀臂包括主梁和輔梁；輔梁可拆卸地連接在主梁的左右兩端；所述主梁包括兩個(gè)平行的橫梁，兩個(gè)橫梁之間通過一個(gè)或多個(gè)柱固定連接；導(dǎo)向軸連接在主梁的中間位置，且導(dǎo)向軸與兩個(gè)橫梁都連接；每個(gè)輔梁包括兩個(gè)平行的橫梁，兩個(gè)橫梁之間通過一個(gè)或多個(gè)柱固定連接；在主梁的左、右兩端以及輔梁上都設(shè)有與鏜刀組合模塊連接的機(jī)構(gòu)；還包括用于連接主軸的聯(lián)軸機(jī)構(gòu)；該聯(lián)軸機(jī)構(gòu)連接在刀臂的中間位置，且聯(lián)軸機(jī)構(gòu)與導(dǎo)向軸的軸線相同；還包括油路，油路的一端在鏜刀組合模塊位置，另一端連接外部油路的出口端。
[0005]所述導(dǎo)向軸與刀臂之間通過鍵連接；
[0006]在導(dǎo)向軸的外壁上開有用于連接刀臂的螺紋孔，在刀臂上開有與螺紋孔對(duì)應(yīng)的通孔，各個(gè)通孔、螺紋孔通過螺栓連接；
[0007]導(dǎo)向軸的頂端伸出刀臂的另一側(cè)，在導(dǎo)向軸上開有用于連接聯(lián)軸的螺紋孔，該螺紋孔的軸線垂直于導(dǎo)向軸的軸線；螺紋孔有一個(gè)或多個(gè)；螺紋孔有多個(gè)時(shí)候，它們關(guān)于導(dǎo)向軸的軸線成軸對(duì)稱。
[0008]所述刀臂的材質(zhì)采用航空鍛鋁7050，厚度為80±2mm ;
[0009]橫梁和柱之間的緊固點(diǎn)通過螺柱固定，螺柱間距為70mm;相鄰柱之間的間距為360mmo
[0010]所述導(dǎo)向軸是采用氮化鋼(38CrMoAl)加工后，先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，再對(duì)導(dǎo)向軸的表面進(jìn)行氮化處理，使表面硬度達(dá)到HV ^ 800 ;
[0011]然后對(duì)關(guān)鍵部位研磨，該關(guān)鍵部位包括導(dǎo)向軸與聯(lián)軸機(jī)構(gòu)的連接面、導(dǎo)向軸與刀臂之間的連接部分；經(jīng)研磨，關(guān)鍵部位的表面光潔度達(dá)到Ra0.8，同時(shí)保證導(dǎo)向軸軸外徑h6公差。
[0012]一種采用上述鏜刀架的加工風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙的鏜刀系統(tǒng)，包括機(jī)床、風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙架、導(dǎo)向軸支撐座和所述鏜刀架；風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙可拆卸地裝在風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙架上；鏜刀架通過聯(lián)軸機(jī)構(gòu)連接機(jī)床的主軸；導(dǎo)向軸支撐架可拆卸連接在風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙內(nèi)，且位置在被加工孔的末端；在導(dǎo)向軸支撐架的中間位置設(shè)有連接導(dǎo)向軸的軸承；軸承位置處設(shè)有潤滑油出口 ；被加工孔的軸線與導(dǎo)向軸的軸線相同。
[0013]所述被加工孔的軸線與導(dǎo)向軸的軸線都是水平的。所述軸承為銅套。所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙架包括多個(gè)平行的支架；各個(gè)支架的上緣與風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙的相應(yīng)位置的外形對(duì)應(yīng)。
[0014]一種上述鏜刀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，步驟包括:
[0015]步驟I)先對(duì)被加工工件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析:
[0016]因受被加工工件結(jié)構(gòu)特征影響，其無法在立車上加工，所以假設(shè)平躺著以底座平面圓朝下，那么機(jī)床的進(jìn)給軸即Z軸與W軸的行程無法滿足；受底座平面圓與被加工孔之間的距離干涉，另外，尺寸公差與行位公差無法滿足；
[0017]步驟2)再設(shè)計(jì)工件的夾持治具結(jié)構(gòu):
[0018]將被加工工件側(cè)著裝夾，避讓底座平面圓與被加工孔之間的距離干涉，使加工時(shí)進(jìn)給軸申出距離較短，易保證尺寸與行位公差；
[0019]采用多個(gè)支架，將被加工工件重心分散到工作臺(tái)整個(gè)臺(tái)面上，使工作臺(tái)面受重力均勻；
[0020]步驟3)然后設(shè)計(jì)銑刀架:
[0021]在確立加工工藝后，綜合機(jī)床各項(xiàng)數(shù)據(jù)與工件結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，使用航空鋁作為銑刀架的材質(zhì)；受刀架結(jié)構(gòu)限制決定采用拼裝，選用80±2mm厚航空鋁板，增大接觸面同時(shí)增加緊固點(diǎn)；
[0022]步驟4)本鏜刀系統(tǒng)在使用過程中的工藝要求為:
[0023]銑刀架自重約750kg，靠機(jī)床自身是完全無法承受該重量，利用工件的被加工孔安裝導(dǎo)向軸支撐座；
[0024]最佳參數(shù)為切削量單邊3mm、轉(zhuǎn)數(shù)為S = 16轉(zhuǎn)/分、進(jìn)給為F = 4.2mm/分。
[0025]本技術(shù)方案可以解決機(jī)加工行業(yè)內(nèi)加工2.5m以上的特大孔徑加工難題，尤其在5MW級(jí)以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組件加工上。
【附圖說明】
[0026]圖1為本例中被加工工件的軸向截面示意圖(圖中尺寸單位為mm)；
[0027]圖2為圖1的俯視(被加工部分軸向截面)示意圖(圖中尺寸單位為mm)，圖中X指示部分為內(nèi)腔要加工孔徑；
[0028]圖3為本例的鏜刀架示意圖(圖中尺寸單位為mm)；
[0029]圖4為本例的鍵刀系統(tǒng)使用狀態(tài)俯視示意圖(圖中尺寸單位為mm)；
[0030]圖5為圖1所示工件刪除標(biāo)記示意圖；
[0031]圖6為圖2所示工件刪除標(biāo)記示意圖；
[0032]上述圖中:導(dǎo)向軸1、刀臂2、鏜刀組合模塊3、主梁4、輔梁5、橫梁6、柱7、聯(lián)軸機(jī)構(gòu)8、油管9、機(jī)床10、風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙11、導(dǎo)向軸支撐座12、鏜刀架13 ;銅套14、傳動(dòng)鍵15、緊固點(diǎn)16、航空鋁板17、內(nèi)腔要加工孔徑X。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖介紹一下本技術(shù)方案及其加工圖1、2所述工件的具體情形:
[0034]一種加工風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)艙的鏜刀架，通過機(jī)床主軸動(dòng)力帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)切削工件。關(guān)鍵是中心導(dǎo)向軸起到支撐刀具自重和定位中心以及消除切削中產(chǎn)生振動(dòng)和應(yīng)力，其材質(zhì)選用氮化鋼(38CrMoAl)加工后調(diào)質(zhì)與氮化處理，最后研磨關(guān)鍵的部位。其刀架部分材料為航空鋁經(jīng)加工后拼裝，重點(diǎn)是選航空鋁板(航空鍛鋁7050)的厚度、緊固點(diǎn)的數(shù)量、加強(qiáng)筋部分的分布，要確保刀架有足夠的強(qiáng)度與精密度詳見附圖3。
[0035]本鏜刀架，包括導(dǎo)向軸、刀臂和鏜刀組合模塊(本模塊的作用是夾持鏜刀，使之與刀臂連接，且連接位置可以微調(diào)。采用現(xiàn)有技術(shù)可以簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，無特定要求)；所述導(dǎo)向軸的一端垂直連接在刀臂的中間位置，構(gòu)成“T”字形；鏜刀組合模塊有兩個(gè)，它們分別連接在刀臂的左右兩末端；所述刀臂包括主梁和輔梁；輔梁可拆卸地連接在主梁的左右兩端；所述主梁包括兩個(gè)平行的橫梁，兩個(gè)橫梁之間通過一個(gè)或多個(gè)柱固定連接；導(dǎo)向軸連接在主梁的中間位置，且導(dǎo)向軸與兩個(gè)橫梁都連接；每個(gè)輔梁包括兩個(gè)平行的橫梁，兩個(gè)橫梁之間通過一個(gè)或多個(gè)柱固定連接；在主梁的左、右兩端以及輔梁上都設(shè)有與鏜刀組合模塊連接的機(jī)構(gòu)；還包括用于連接主軸的聯(lián)軸機(jī)構(gòu)(本機(jī)構(gòu)可以采用現(xiàn)有成熟的技術(shù)，無特殊要求)；該聯(lián)軸機(jī)構(gòu)連接在刀臂的中間位置，且聯(lián)軸機(jī)構(gòu)與導(dǎo)向軸的軸線相同；還包括油路，油路的一端在鏜刀組合模塊位置，另一端連接外部油路的出口端。
[0036]所述導(dǎo)向軸是采用氮化鋼(38CrMoAl)加工后，先進(jìn)行傳統(tǒng)的調(diào)質(zhì)處理，再對(duì)導(dǎo)向軸的表面進(jìn)行氮化處理；氮化處理是在氮化爐中進(jìn)行，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)來調(diào)整工藝參數(shù)，使得氮化處理后的導(dǎo)向軸的表面硬度達(dá)到HV ^ 800 ;然后對(duì)關(guān)鍵部位研磨，如導(dǎo)向軸連接機(jī)床主軸面與定位孔、Φ 150h6光滑導(dǎo)向柱和橫梁連接部分，其表面光潔度要求達(dá)到Ra0.8同時(shí)保證軸外徑h6公差，這樣才能保證刀具的精度要求。
[0037]所述刀臂的材質(zhì)采用航空鍛鋁7050，厚度為80±2mm。
[0038]橫梁和柱之間的緊固點(diǎn)共8個(gè)，分為正反面