大规模的KMT Lidköping VTG4000研磨机使高精度的风力涡轮机轴承生产在非常大的规模,与Renishaw编码器的准确和快速操作至关重要。
风力涡轮机是一道引人注目的风景线,有人可能会说它很漂亮,有人可能会说它很难看,但不可否认的事实是,人们对可再生能源的需求越来越大。制造巨大的部件,如轴承提出了新的工程挑战,KMT Lidköping已经非常成功地解决了这个问题。位于瑞典中心Lidköping镇,其新的硬车削VTG4000(垂直车削研磨)机使用了雷尼绍SiGNUM光学线性和角度编码器的组合,以实现所需的精度,并在切削头的暴露轴上使用了强大的雷尼绍磁编码器。
Eive Johansson是Lidköping的VTG首席设计师;“我们最大的机器用于容纳直径达600毫米的部件,但VTG4000可以处理直径超过4000毫米的部件,这是最大的风力涡轮机轴承的尺寸。这是非常苛刻的硬车削和磨削,定位精度非常重要,直接影响到成品轴承的质量。标准尺寸的机器,在轴上使用滚珠丝杠,将设法保持3µm的形式偏差,但尽管相对尺寸有相当大的差异,VTG4000已被证明可以实现一个例外的形式偏差小于1µm,在0.1µm步进分辨率。
编码器的性能
约翰逊继续说道:“Lidköping机器的核心是线性幻灯片。液体静压导轨,空气密封和直线电机的组合创造了一个僵硬,准确和免维护的系统。为了实现动态刚度,我们需要高增益,而增益与编码器尺度的质量有关。角度编码器将刻度直接集成到环上,这也是一个很大的不同。”
他第一次看到英国SiGNUM编码器在汉诺威的EMO 2007展览会上展出,随后在Lidköping进行了一段时间的严格测试。约翰逊解释道:“选择雷尼肖很容易;我们比较了在我们的参考幻灯片上组装的不同刻度,并买了一个性能最好的。重要的是,线性编码器可以提供至少4.5米的连续长度,而SiGNUM是实现这一点的最简单的方法。雷尼绍编码器也提供了更大的阻力污垢。我们现在已经在所有四个线性幻灯片上安装了Renishaw编码器,正如预期的那样,我们没有出现任何问题!”
转台具有相同的设计原则,采用静压径向和轴向轴承、空气密封和扭矩电机驱动。进行了相同的分析,并选择了Renishaw SiGNUM角编码器。”
编码器的安装
所有Renishaw编码器都有一个完整的专利设置LED,加速安装,消除了对复杂的外部/单独设置设备或示波器的需要。2020欧洲杯下注官网
约翰松评论道:“Renishaw编码器最好的特点之一就是安装起来很容易。”“有了刻度和读数头,指示灯可以很容易地看到两个元素的对齐情况,然后进行最后的调整。”
高质量提高安全性
人们很容易假设风力涡轮机只有一个轴承,但实际上有三种不同的轴承类型。令人惊讶的是,桨叶底部的节距轴承是最大的,在许多风力涡轮机中高达Ø4000毫米,可能是最重要的,因为他们允许桨叶节距调整。在运行过程中,节距必须与风速匹配,否则叶片上的应力可能导致它们崩溃,因此高质量轴承的可靠性成为必要。此外,如果风速变得过高,通常超过25公里/小时,那么就有必要创造一个失速条件,以保护叶片。同样重要的是主轴轴承和偏航轴承,这允许涡轮机旋转。
所有的操作在一个设置
VTG4000机床的设计是这样的,部件不需要在加工操作之间被移除,通过两个分开的头进行车削和磨削。两个头可根据需要配置,通常为磨削/车削或磨削/磨削。这意味着机器的x轴,承载两个头在组件的相对两侧,必须有4.5米长,以便磨削和车刀都能进入部件的外部。
机器设计使性能最大化
VTG4000是一台非常坚固的机器,有些部件重达35吨。因此,它非常抗变形和热变化,这得益于密切控制的静压油温度和冷却液温度。
Lidköping工厂经理Henrik Jonsson进一步解释机器结构;“我们从20世纪70年代开始使用的液体静压导轨,与直线电机一起用于所有轴。这种组合速度更快、更精确,并且能够实现更大的加速和减速。当你想到你可以用手指移动25000公斤的旋转轴时,你就会意识到流体静力学系统是多么的好!”
当生产如此巨大的轴承时,另一个关键因素是工件的热条件。在生产过程中,零件必须适应工厂条件至少48小时,然后才装上机器。
增强机器自动化功能
Renishaw公司的LM10磁编码器系统安装在磨头的b轴上。这些编码器暴露在机器环境的恶劣条件下,但采用非接触式、非光学设计,并密封到IP68,不会受到冷却剂或磨屑的影响。LM10允许高达100米的行程和高达25m/s的高速操作(4m/s在1µm分辨率),并可在数字或模拟输出变量,和一系列客户可选择的分辨率。
该机器还使用了雷尼肖RMP60无线电信号传输触控探头,以精确设置的部分在机器的坐标系统。当零件被放置在VTG4000的底座上后,RMP60以与切削工具相同的方式加载到刀具更换器中,用于找到关键部件的准确位置,这只需要几秒钟的时间。这些数据被用来更新坐标系统,这样加工可以立即开始,与实际的零件位置和尺寸的准确知识。
为了实现另一项可能耗时的人工任务的自动化,还可以使用工具更换器来更换砂轮。虽然在许多任务中可以使用通用砂轮,但通常需要更换专用的面砂轮、角砂轮或定制的轮廓,称为“修整砂轮”。
成功地适应新的挑战
就像风力涡轮机本身,VTG4000是一个惊人的机器在大小和能力,这让观众有一个真正的敬畏感。提供像VTG4000这样大的机器显然是Lidköping以前业务的重大变化,但通过集成适当的技术,如Renishaw编码器,这一挑战得到了很好的应对。