風力渦輪發(fā)電機遠遠看去蔚為壯觀，有人認為它是一道美麗的風景線，也有人認為它有礙觀瞻，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。生產軸承等大型零部件對機床制造商提出了新的工程挑戰(zhàn)，而KMT Lidk?ing機床集團成功地攻克了這一難題。該公司坐落在瑞典中心的Lidk?ping鎮(zhèn)，它的新型硬車削VTG4000(立式車削磨削)復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Lidk?ping VTG的總設計師;我們最大的機床過去可以容納直徑高達600 mm的工件，但VTG4000可以處理直徑超過4 000 mm的工件，即最大的風力渦輪發(fā)電機軸承的尺寸。這是要求非?？量痰挠曹囅骱湍ハ?，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量。一臺標準尺寸的機床，利用軸上的滾珠螺桿能夠保持3微米的形狀偏差，盡管在相關尺寸中存在較大的差異，但VTG4000已經(jīng)證明，它可在進給分辨率為0.1微米步距的情況下達到出色的優(yōu)于1微米的形狀偏差。
光柵性能
Johansson先生繼續(xù)說道：“Lidk?ping機床的核心部分就是線性滑軌。流體靜壓導軌、空氣密封件和線性電機的結合造就了一套強大、精確和免維護的系統(tǒng)。要達到動態(tài)剛性，我們需要高增益并且該增益與柵尺的質量有關。圓光柵是將柵尺直接整合到圓環(huán)上，這也會造成很大的差異?！?/FONT>
他在漢諾威EMO 2007展覽上第一次看到雷尼紹SiGNUM光柵，接下來Lidk?ping便進行了一段時間的嚴格測試。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，這點非常重要，而SiGNUM則是達到此要求的最簡單方法。雷尼紹光柵同時還擁有更強的抗污能力。現(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!”
“轉臺具有相同的設計原理，具有流體靜壓徑向和軸向軸承、空氣密封件和用于驅動的扭矩電機。進行了相同分析后，我們選擇了雷尼紹SiGNUM圓光柵。”
光柵安裝
所有雷尼紹光柵都采用專利的內置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直是否調整好以及進行最終調整都變得簡單。”
高質量提升安全性
我們很容易就會想象到風力渦輪發(fā)電機中只有一個軸承，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，在許多風力渦輪發(fā)電機中直徑可達4 000 mm，并且很可能是最重要的軸承，因為它們可以調整葉片的間距。在運行過程中，間距必須與風速匹配，否則葉片承受的壓力將導致它們破碎，因此高質量軸承的可靠性就變得非常必要。同時若風速變得過高，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。
一次設置實現(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機床的設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)的機床設計
VTG4000是一架非常堅實的機床，一些工件的重量達到了35噸。因此它借助于嚴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。
Lidk?ping的廠長Henrik Jonsson先生進一步解釋機床構造時說：“自從二十世紀七十年代開始使用流體靜壓導軌以來，它被應用在所有軸和直線電機上。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。當您想象出能夠用手指移動25 000公斤重的回轉軸時，您就會意識到流體靜壓系統(tǒng)有多么出色!”
生產如此大量的軸承時，另一個至關重要的因素就是工件的熱條件。在生產過程中，工件在裝載到機床上之前必須適應工廠的環(huán)境至少48小時。
增強機床自動化的特點
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床的嚴酷環(huán)境下，但均為非接觸、非光學設計且密封符合IP68標準，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25米/秒的高速運行(1微米分辨率時為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。
機床也使用雷尼紹RMP60無線電測頭，以準確地將工件安放至機床坐標系中。在工件被安放于VTG4000機床工作臺上后，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)中的坐標系，從而在準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自動化，也可以使用刀庫來更換磨輪。雖然對于許多任務來說，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。
成功應對新的挑戰(zhàn)
就像風力渦輪發(fā)電機本身一樣，VTG4000在尺寸與性能方面也同樣是一臺無以倫比的機床，它能夠帶給任何看到它的人一種敬佩的感覺。供應與VTG4000同樣規(guī)模的機床對于Lidk?ping之前的業(yè)務來講顯然是非常顯著的變革，但憑借整合相應技術，例如雷尼紹編碼器，公司已經(jīng)成功地征服了這個挑戰(zhàn)。
關于Lidk?ping
客戶之所以選擇Lidk?ping，是因為Lidk?ping是磨削專家，它從二十世紀二十年代起就開始生產磨床。它向全球幾乎所有的主要軸承供應商供貨，業(yè)務遍及北美、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。Lidk?ping于1929年被SKF收購，而近期這兩家公司都成為了KMT集團的一員。在兩家公司中，有超過10 000臺機床在全球各地投入使用，而其中有約60%由Lidk?ping制造。
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