迎接高精密大齒輪加（jiā）工的全麵考驗
2014-10-20 來源：數控機（jī）床市場網 作者：瓦爾特
風電作為一種高效、安全、可再生（shēng）的清潔（jié）能源，已經在我國普遍被采用，在（zài）高海拔與（yǔ）平原地區（qū），大型風機設備隨處可見（jiàn）。風機多（duō）位於偏遠地區、工作條件惡（è）劣、維（wéi）護（hù）不便，其質量可靠性顯得尤為重（chóng）要。這（zhè）其中，可能引發（fā）風機故障頻率最高的零部件之一——風電（diàn）增速器中齒輪（lún）的加工受到了普（pǔ）遍關注，在與太原重工的合作過程中，瓦爾特提出的最（zuì）佳車刀解（jiě）決方案幫助（zhù）太原重工鞏固了行業中絕對的領先優勢。
在風力發（fā）電機組的各個組成部分中，風電增速器（qì）是故障率最高的環節之一，也是我國風電設計水平提升的主要（yào）瓶頸。增速器是風力發電機組的重要組成（chéng）部分，是一個安（ān）裝在原動機與工作機之間獨立的閉式（shì）傳動裝置，用於增（zēng）加轉速，相應（yīng）減少轉矩。增速器（qì）往往承擔調（diào）速、改變運動形式、動力和運動的傳遞和（hé）分配等工作（zuò），具有承載能力（lì）高、使用壽命長、運轉平穩、噪音低等（děng）特點。增速器的核心部件為增速（sù）齒輪箱，所以齒輪失效也成為了風電增速器發生故障的主要原因。因此，製造出高效可靠的齒輪產（chǎn）品成為了我國風電（diàn）產業發展的關鍵。
作為風電（diàn）齒（chǐ）輪箱製造的領軍者，太（tài）原重工股（gǔ）份有限公司齒輪傳動分公司（以下簡稱“太重齒輪（lún）”）是一家具（jù）有六十年生產大型重載齒輪（lún）箱及其他機械傳動裝置的專業製造企業。其銷售、研發、加工製造能力均位（wèi）於國內齒輪行業的領先地位，主要產（chǎn）品有多（duō）種減速機、風電增速器、動車地鐵齒輪箱、石油（yóu）海上鑽井平台升降係統及各種標（biāo）準減速機等，廣泛應用於冶金、起重、礦山、建材、造船、航天航空、風電、鐵路、通用機械及國防科技等領域。
從八十年代初開始，太重齒輪不斷（duàn）加強同國家知名企業的技術交流與（yǔ）合作，通過研發新產品和新技術，形成了獨特的技術優勢，擁（yōng）有一支專業的（de）齒輪箱設計（jì）及製造隊伍，能夠確保（bǎo）優良的設計和最佳的（de）產品質量。
通過與德國RENK公司1.5MW和5MW風電齒輪（lún）箱的技術合作，太重具有了係列（liè）化設計和製造風電增速器的（de）能力。主要產品為：雙饋和半直驅增（zēng）速器，偏航變槳齒輪箱，主軸和其它傳動件，規格（gé）為：1.0MW、1.5MW、2.0MW、2.5MW、3.0MW、3.6MW、5.0MW。目前，太重正在研發6MW、7MW、8MW風（fēng）電增速器。太重生產的風電增速器主要有一級行星+兩級平行軸、兩級（jí）行星+一級（jí）平行軸、內齒圈驅動NW型行星傳（chuán）動（dòng）等（děng）幾種結構。產品具有結構先進、性能（néng）可靠（kào）、重量（liàng）輕等特點（diǎn）。
發展機遇帶（dài）來加工水平的提（tí）升
較其他國內大型（xíng）製造廠（chǎng）來說，太重（chóng）很早就步入（rù）了自主研發和創新的道路， 2007年，太重全麵挺近風電（diàn）製造領域，自主（zhǔ）研發了1.5MW風電增速齒輪箱，填補了太重在風電領域的空白。
時值中國風電領域發展的白熱化階（jiē）段，太重決心三年（nián）內拔得（dé）中國風電增速齒輪箱製（zhì）造的頭籌，並於2008年投資近3億元進行風電齒輪箱（xiāng）廠房的建（jiàn）設和設（shè）備（bèi）的投入，2009年完成了具有世（shì）界先進水平，年產1500台風電齒輪箱生產能力的現代化風電齒輪箱設計、製造基地。當時，太重齒輪設計了全封閉（bì）的恒溫車間並采購了各種先進的精密數控加（jiā）工與（yǔ）檢測設備：如NILES磨齒機群、GLEASON滾齒機、插（chā）齒機、磨齒機，sump UTENSILI高速滾齒（chǐ）機、高速成型銑齒機、齒輪齒端倒角機等（děng）齒（chǐ）輪加工專（zhuān）用設備；車磨複合（hé）加工中心、龍門鏜銑加工中心、海克特加工中心（xīn）、皮特勒立式車銑（xǐ）複（fù）合加工中心、φ180/φ260落地鏜床（chuáng），數控立式組合磨床、頂尖孔研磨機（jī）等通用（yòng）加工設備；克林貝格3米齒檢儀等精密（mì）檢測設備；以及AICHELIN箱式多功能爐熱（rè）處理生產線及各種熱處理專用檢測設備。
“但使用初期，就大型齒輪的製造而言，並非高端設備就能解決一切問題。”太原重工（gōng）股（gǔ）份有限公司齒輪（lún）傳動分公司技術科（kē）副科長柴希（xī）先生回憶說：“集團的發展策略讓我們在風電領域的加工水平得到了突飛猛進的提升，高起點的定位讓我們有機會接觸到全球最先進的（de）製造技術。但俗話說，‘好馬配好（hǎo）鞍’，高尖端的數控設備必須配備（bèi）合適的刀具（jù），才能更好地發揮其本身的優勢，實現1+1＞2的突破。”柴（chái）希先生認為高質量的刀具與（yǔ）頂尖的設備具有同樣的重要性，“選擇性價比高的刀具，不僅可以提高生產效（xiào）率，而且有助於企業目標成本的實（shí）現（xiàn）。”在這種需求下，2009年，太重齒輪結識（shí）了世界領先刀具品牌瓦爾特，在合作初期取得了較為明顯的加工改善以後（hòu），瓦爾特的（de）產品迅速在太重齒輪的車間中得到了廣泛的應用，目前，瓦爾特的三（sān）麵刃（rèn）銑刀、粗精（jīng）鏜刀、銑刀、各種車刀（dāo）片產品均（jun1）高效運（yùn）轉在太（tài）重齒輪的生（shēng）產車間中，尤其是瓦爾特的車刀產品，目前已經（jīng）壟斷了太重齒（chǐ）輪所有的半精車與精車工序，為其大型齒輪的高（gāo）精、高效加工提供了強有力的保障。
圖1.太原重工股份有限公司齒輪傳動分公（gōng）司技術科（kē）副科長柴希（xī）先生。
複雜工況下仍能保持（chí）高精高效切削
目前，太重齒輪的產品規格多樣（yàng），其中以1.5MW級風電增速齒輪（lún）箱配套為主流（liú）產品。該類產品通常使用的齒輪直徑都為（wéi）1米左右，加工工（gōng）序為：粗車-調質-半精車-滾齒-滲碳淬火-精車-磨齒。
在半精車工序中，太重齒輪采用的是瓦爾特CNMG 160612 WPP20和CNMA 160612 WPP20車刀（dāo）片，加工（gōng）效率比同類產（chǎn）品要高得多（duō）。據瓦爾特能源行業專家孫書明先生介紹，WPP20係列刀片是瓦爾特（tè）老虎（Tiger.tec）刀片係（xì）列，其應用主要針對各種鋼材料的車加工應（yīng）用，同樣使用雙色複合塗層。該係列刀片針對鋼件加工（gōng）進行了優化和升級，使得車加工鋼件時的可靠性、穩（wěn）定性（xìng）、高效性（xìng）有了大幅的提高，即使在難加工條件下也能（néng）確保最好的（de）加工（gōng）效果。
柴工介紹說，使用該刀片主要是加工調質零件（jiàn），在加工零件（jiàn）與切削要素相同（tóng）的情況下，根據現場統計，瓦爾特刀片擁有更長的切（qiē）削距離；若切削距離相同，瓦爾特刀具可以在更快的切削（xuē）速度、更大的進給（gěi）量、更大的背吃刀量情況下（xià）完成切削加工。以前加工一件（jiàn）齒輪產品大（dà）概要用近兩天的時間，而（ér）使用瓦（wǎ）爾特刀（dāo）具後，一天就可完成2~3件齒輪（lún）產品的加工，加工效率飛速（sù）增（zēng）長。
圖2.瓦爾特的車刀產品，應用於太（tài）重齒輪所有的半精（jīng）車與精車工序。
太重齒輪風電增速齒輪箱年產量500台，對加工效率有著極高的要求，同時，對質（zhì）量的要求也非常（cháng）嚴格，加工（gōng）零件的表麵質量（liàng）較一般零（líng）件要高得多。比如內齒圈（quān）端麵和止口，粗糙（cāo）度要求Ra3.2，這裏選用的是（shì）瓦（wǎ）爾特車刀片CNMA160608 WAK10和CNMG160608 WAK10，可以很好的保證（zhèng）加工質量（liàng）。“此處應用的（de）WAK10係列刀片同樣（yàng）屬（shǔ）於瓦爾特老虎（Tiger.tec）刀片係列，是瓦爾（ěr）特於2001年研（yán）製的第一款雙色塗層刀片，十分適用於鑄鐵和（hé）滲碳合金鋼（gāng）的車、鏜、銑等加工。其加工效率和加工質量十（shí）分穩定，WAK的（de）雙色塗層使刀具的耐磨性得到了很大提高，使刀具壽命（mìng）得以大幅度的提升。在加工中可以通過辨別顏色變化來確定刀片的磨損程度（dù），使刀片的利用率達到最高。”孫書明先生（shēng）介紹（shào）說。
“我們的產品止口（kǒu）公差範圍特別小（xiǎo），但即使這（zhè）樣，瓦爾特刀片仍能高品質的完成加工任務。其良好的（de）連續切削性能可以很好的避免刀具崩刃導致重新對刀帶來的加工誤差。
”柴工解釋（shì）說，經過半精車後的齒輪要經過滾齒加工，然後（hòu）淬火，再進行接下來的精車。當前太重（chóng）齒輪生產的齒輪箱主要采用硬齒麵技術，經滲碳淬火或氮化處理（lǐ）後的帶齒件，齒麵硬度高達HRC60。另外在精加工過程中，齒端麵由於加工需要，會有斷續切削的情況出現。
“比如加工材質為17CrNiMo6的齒輪軸，滲碳淬火後處理，齒麵硬度大約為HRC60，其餘表麵（miàn）硬度大約為HRC40。加工工況比較複雜，而且是斷（duàn）續切削，所以對刀片的抗衝擊性、耐用（yòng）性要求特別高。之前采用了很多品牌的刀具（jù），都出現（xiàn）了刀片加工中途崩刃的情（qíng）況。”與瓦（wǎ）爾特合作（zuò）後，太重齒輪選用了瓦爾特CNMG160612 WAK10進行外圓表（biǎo）麵的連續切削，選用了CNM160612 WAK10進行端麵的輕微斷續切（qiē）削。
為了保證大（dà）齒輪的加工精度，往往需要刀具能夠一次走刀完成齒輪的車（chē）削任務，因此，精度與（yǔ）效率、以及刀具的使用壽命缺一不可，共同決定了大齒輪（lún）乃至風電增速（sù）齒輪箱和風機的品質。在這一點上，瓦爾特給太重齒輪提供（gòng）的是全方位的（de）支持，為其致勝千裏提供保障。
刀具選型 成敗關（guān）鍵
在中國機加工（gōng）市場，從來就不缺少（shǎo）好的刀具產（chǎn）品，但麵對各種各樣的加工環境，卻不是所有好的（de）刀具產品都能派上用場。因此，刀具的選型（xíng）尤為重（chóng）要。如何根據用戶（hù）實際加工需求選擇刀具型號，並讓他們以更高品質、更低加（jiā）工（gōng）成本（běn）完成加工任務，成為了給刀具廠商（shāng）提出的又一挑戰。
“瓦（wǎ）爾特最初打動我（wǒ）們（men）的還是其高（gāo）技術含量的塗層和優質的刀（dāo）具基材。”柴工表示（shì），“但能夠讓我（wǒ）們達成廣泛深入合作的，應該歸功於瓦爾特對於刀具和加工應用的認知，從而為我們提供最合適的刀具（jù）產（chǎn）品。”柴工認為，加工過程中選擇合適的刀片型號，是除了產品本（běn）身（shēn）之（zhī）外最關鍵的問（wèn）題。合適的刀（dāo）具是要根據加工零件的（de）材（cái）質（zhì）不同、所處的熱處理狀態不同，選擇而出的。另外，刀片（piàn）形狀（zhuàng）、刀具參數的合理選擇也非常關鍵，如刀具角度、刀片形狀以及切削要素（sù），對零件表麵的加工質量至關重要（yào）。“正確的刀片選擇可以事半功倍，極（jí）大提高加工（gōng）效率。”柴工如是說。
圖3.瓦爾特（tè）刀（dāo）片良好的（de）連續（xù）切削性能可以很好（hǎo）的避免刀具崩刃導致重新對刀帶來的加工誤差。
就瓦爾特WAK10係列刀（dāo）片的選用來說，該款產品本來並不是用於加工鋼件材料的，而是（shì）用於加工（gōng）鑄件的。但在對太重齒輪的加工實際進行分析（xī）後，瓦爾特的工作人員為他們推薦了這款（kuǎn）產品，並進行了試加工，結果，效果比傳統加工鋼件的產（chǎn）品更好。這種選型其實是存在風險的，因為用加工鑄件的（de）刀片來（lái）加工（gōng）鋼件，被加工材料（liào）硬度更高、更難切削，極有可能（néng）引發刀具損壞、刀具壽（shòu）命降低等等一係列問題。但瓦爾特的篤（dǔ）定堅定了太重齒（chǐ）輪的信心，事實證明，刀片的選用非常適合太重齒輪的加（jiā）工實際，這也是為什（shí）麽太重齒輪在所有車削加工工藝中都（dōu）選用了瓦爾（ěr）特刀具產品的主要原因。
圖4.精（jīng）度與效率、以及刀具的使用壽（shòu）命缺一不可（kě），共同決定（dìng）了大齒（chǐ）輪乃（nǎi）至風電增速齒輪箱和風機的品質。
麵對競爭越來越激烈的風電市場，風機產品質量要求和交貨期要求將會更加嚴格，誰能把好質量關，誰就將站（zhàn）在市場的製高（gāo）點。目前，太重集團已經躋身於風電（diàn）增速齒輪箱製造的前列，除了自給自足外，產品的50%都用於出（chū）口。對於太重齒輪來說，未來還有更大（dà）的發展空間，如為（wéi）了滿（mǎn）足節拍控製即將實行的半自動化生產（chǎn）等等，而這都需要更多（duō）來自於像瓦爾特這樣的優秀基礎裝備製造商的支持。
圖5.目前，太（tài）重集團已經躋（jī）身於風電增速齒輪箱製造的前列，除（chú）了自給（gěi）自足外，產品的50%都用於外部供應商。
投稿（gǎo）箱：
如果您有（yǒu）機床行業、企（qǐ）業相關新（xīn）聞稿件發表，或進行資訊合作（zuò），歡（huān）迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有（yǒu）機床行業、企（qǐ）業相關新（xīn）聞稿件發表，或進行資訊合作（zuò），歡（huān）迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相關信（xìn）息
業界視點
| 更多
行業數據（jù）
| 更多
- 2024年11月 金屬（shǔ）切削機床產量數據
- 2024年（nián）11月 分地（dì）區金屬切削機床產量數據
- 2024年11月 軸承出口情況
- 2024年（nián）11月 基本型乘用車（chē）（轎車）產量數據
- 2024年11月 新能源汽車產量數據
- 2024年11月 新（xīn）能源汽車銷（xiāo）量情況
- 2024年10月 新能源汽車產（chǎn）量數據
- 2024年10月 軸承出口情況
- 2024年10月 分地區金屬切削（xuē）機床產量數據
- 2024年10月 金屬切（qiē）削機床產量數據
- 2024年9月 新能源汽車銷量情況
- 2024年8月 新能源汽車產（chǎn）量數據
- 2028年8月 基本型乘用車（轎（jiào）車）產量數據（jù）