利用雷尼紹的光柵進(jìn)行精確快速的關(guān)鍵性測量,巨型KMT Lidköping VTG4000磨削機(jī)可以進(jìn)行高精風(fēng)輪發(fā)電機(jī)軸承的大規(guī)模生產(chǎn)。
風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去蔚為壯觀,有人認(rèn)為它是一道美麗的風(fēng)景線,也有人認(rèn)為它有礙觀瞻,但對可再生能源發(fā)電與日俱增的需求卻是一個不爭的事實。生產(chǎn)軸承等大型零部件對機(jī)床制造商提出了新的工程挑戰(zhàn),而KMT Lidköping機(jī)床集團(tuán)成功地攻克了這一難題。該公司坐落在瑞典中心的Lidköping鎮(zhèn),它的新型硬車削VTG4000(立式車削磨削)復(fù)合加工中心利用雷尼紹的SiGNUM直線光柵和圓光柵實現(xiàn)所需的精度,并在切削頭的軸上使用堅固耐用的雷尼紹磁編碼器。
Eive Johansson是Lidköping VTG的總設(shè)計師;我們最大的機(jī)床過去可以容納直徑高達(dá)600 mm的工件,但VTG4000可以處理直徑超過4000 mm的工件,即最大的風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)軸承的尺寸。這是要求非常苛刻的硬車削和磨削,且定位精確度非常重要,因為這會直接影響到成品軸承的質(zhì)量。一臺標(biāo)準(zhǔn)尺寸的機(jī)床,利用軸上的滾珠螺桿能夠保持3微米的形狀偏差,盡管在相關(guān)尺寸中存在較大的差異,但VTG4000已經(jīng)證明,它可在進(jìn)給分辨率為0.1微米步距的情況下達(dá)到出色的優(yōu)于1微米的形狀偏差。
編碼器性能
Johansson先生繼續(xù)說道:“Lidköping機(jī)床的核心部分就是線性滑軌。流體靜壓導(dǎo)軌、空氣密封件和線性電機(jī)的結(jié)合造就了一套強(qiáng)大、精確和免維護(hù)的系統(tǒng)。要達(dá)到動態(tài)剛性,我們需要高增益并且該增益與柵尺的質(zhì)量有關(guān)。角度編碼器是將柵尺直接整合到圓環(huán)上,這也會造成很大的差異。”
他在漢諾威EMO 2007展覽上第一次看到雷尼紹SiGNUM光柵,接下來Lidköping便進(jìn)行了一段時間的嚴(yán)格測試。如Johansson先生所述:“選擇雷尼紹的理由很簡單:我們對比了裝配到我們的參考滑軌上的不同光柵,最后購買了性能最好的那一款。直線光柵能夠以至少4.5 m的連續(xù)長度供應(yīng),這點非常重要,而SiGNUM則是達(dá)到此要求的最簡單方法。雷尼紹光柵同時還擁有更強(qiáng)的抗污能力?,F(xiàn)在我們已經(jīng)將雷尼紹光柵安裝到四個線性滑軌上,正如我們所期望的,沒有任何問題!”
“轉(zhuǎn)臺具有相同的設(shè)計原理,具有流體靜壓徑向和軸向軸承、空氣密封件和用于驅(qū)動的扭矩電機(jī)。進(jìn)行了相同分析后,我們選擇了雷尼紹SiGNUM圓光柵。”
編碼器安裝
所有雷尼紹光柵都采用專利的內(nèi)置LED安裝狀態(tài)指示燈監(jiān)控,不僅提高了安裝速度,而且無需示波器及其他復(fù)雜的安裝監(jiān)控裝置。
“雷尼紹光柵最佳特點之一就是安裝非常容易,”Johansson先生說道,“憑借附帶的光柵和位于指示燈附近的讀數(shù)頭,使觀察這兩個元件的準(zhǔn)直是否調(diào)整好以及進(jìn)行最終調(diào)整都變得簡單。”
高質(zhì)量提升安全性
我們很容易就會想象到風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)中只有一個軸承,但事實上有三個不同的型號的軸承。令人驚訝的是,葉片基座變槳軸承是最大的軸承,在許多風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)中直徑可達(dá)4000 mm,并且很可能是最重要的軸承,因為它們可以調(diào)整葉片的間距。在運行過程中,間距必須與風(fēng)速匹配,否則葉片承受的壓力將導(dǎo)致它們破碎,因此高質(zhì)量軸承的可靠性就變得非常必要。同時若風(fēng)速變得過高,通常超過25公里/小時,那么則必須制造失速條件以保護(hù)葉片。主軸軸承和偏航軸承也非常重要,因為它們讓渦輪得以旋轉(zhuǎn)。
一次設(shè)置實現(xiàn)所有操作
通過使用兩個獨立切削頭執(zhí)行車削和磨削,VTG4000機(jī)床的設(shè)計使得在加工操作之間無需移除工件。兩個切削頭可根據(jù)需求配置,通常為磨削/車削或磨削/磨削。這意味著機(jī)床帶動工件兩面的兩個切削頭的X軸必須至少4.5 m長,這樣才使得磨削和車削刀具可以觸及工件的外部。
使性能實現(xiàn)最優(yōu)的機(jī)床設(shè)計
VTG4000是一架非常堅實的機(jī)床,一些工件的重量達(dá)到了35噸。因此它借助于嚴(yán)密控制的流體靜壓油溫和冷卻劑溫度,對于拉伸扭曲和溫度變化的耐抗性極強(qiáng)。
Lidköping的廠長Henrik Jonsson先生進(jìn)一步解釋機(jī)床構(gòu)造時說:“自從二十世紀(jì)七十年代開始使用流體靜壓導(dǎo)軌以來,它被應(yīng)用在所有軸和直線電機(jī)上。該組合更快、更精確并且能夠保證大得多的加速度和減速度。當(dāng)您想象出能夠用手指移動25 000公斤重的回轉(zhuǎn)軸時,您就會意識到流體靜壓系統(tǒng)有多么出色!”
生產(chǎn)如此大量的軸承時,另一個至關(guān)重要的因素就是工件的熱條件。在生產(chǎn)過程中,工件在裝載到機(jī)床上之前必須適應(yīng)工廠的環(huán)境至少48小時。
增強(qiáng)機(jī)床自動化的特點
雷尼紹的LM10磁編碼器系統(tǒng)安裝于磨削頭的B軸。這些編碼器均暴露在機(jī)床的嚴(yán)酷環(huán)境下,但均為非接觸、非光學(xué)設(shè)計且密封符合IP68標(biāo)準(zhǔn),不受冷卻劑和切屑影響。LM10可實現(xiàn)最高100米的行程和高達(dá)25米/秒的高速運行(1米時的分辨率為4米/秒),可提供數(shù)字或模擬輸出型號,并且客戶可以選擇分辨率范圍。
機(jī)床也使用雷尼紹RMP60無線電測頭,以準(zhǔn)確地將工件安放至機(jī)床坐標(biāo)系中。在工件被安放于VTG4000機(jī)床工作臺上后,RMP60也以與切削刀具相同的方式被加載至刀庫,并用于找到關(guān)鍵特征的確切位置,這只需幾秒鐘時間。此數(shù)據(jù)用來更新循環(huán)中的坐標(biāo)系,從而在準(zhǔn)確了解工件的實際位置和尺寸的情況下,立即開始加工。
為將另一個潛在的冗雜手動任務(wù)自動化,也可以使用刀庫來更換磨輪。雖然對于許多任務(wù)來說,可以使用普通的磨輪,但通常有必要更換一個專用的平面磨輪、傾斜輪或定制輪廓的磨輪,也叫修琢磨輪。
成功應(yīng)對新的挑戰(zhàn)
就像風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)本身一樣,VTG4000在尺寸與性能方面也同樣是一臺無以倫比的機(jī)床,它能夠帶給任何看到它的人一種敬佩的感覺。供應(yīng)與VTG4000同樣規(guī)模的機(jī)床對于Lidköpings之前的業(yè)務(wù)來講顯然是非常顯著的變革,但憑借整合相應(yīng)技術(shù),例如雷尼紹編碼器,公司已經(jīng)成功地征服了這個挑戰(zhàn)。
關(guān)于Lidköping
客戶之所以選擇Lidköping,是因為Lidköping是磨削專家,它從二十世紀(jì)二十年代起就開始生產(chǎn)磨床。它向全球幾乎所有的主要軸承供應(yīng)商供貨,業(yè)務(wù)遍及北美、歐洲和亞洲。公司始創(chuàng)于1875年,它的兄弟公司UVA于1928年在斯德哥爾摩成立。Lidköping于1929年被SKF收購,而近期這兩家公司都成為了KMT集團(tuán)的一員。在兩家公司中,有超過10 000臺機(jī)床在全球各地投入使用,而其中有約60%由Lidköping制造。