[实用新型]加工风力发电机机舱的镗刀架及镗刀系统

说明书

技术领域

本技术方案属于风电机组相关重要结构组件的机械加工技术领域，具体是一种加工风力发电机机舱(底座)的镗刀架、镗刀系统及其设计方法。

背景技术

如附图1、2、5、6所示，现有技术中某型风力发电机机舱的结构比较特殊，形状不规则且复杂，尺寸较大(长×宽×高)5087mm×4200mm×3731mm，单件毛坯重量为59吨；另外精度要求特别高，Φ3200/Φ2700/Φ2690/Φ840大孔径为H7配合公差，同心度与跳动都在0.05mm以内，及光洁度为Ra1.6。采用传统的手段加工极为困难，且无法保证加工其各项精度要求。

发明内容

为了解决现有加工技术存在上述问题，本技术方案提出一种加工风力发电机机舱的镗刀架、镗刀系统及镗刀系统的设计方法，具体如下：

一种加工风力发电机机舱的镗刀架，包括导向轴、刀臂和镗刀组合模块；所述导向轴的一端垂直连接在刀臂的中间位置，构成“T”字形；镗刀组合模块有两个，它们分别连接在刀臂的左右两末端；所述刀臂包括主梁和辅梁；辅梁可拆卸地连接在主梁的左右两端；所述主梁包括两个平行的横梁，两个横梁之间通过一个或多个柱固定连接；导向轴连接在主梁的中间位置，且导向轴与两个横梁都连接；每个辅梁包括两个平行的横梁，两个横梁之间通过一个或多个柱固定连接；在主梁的左、右两端以及辅梁上都设有与镗刀组合模块连接的机构；还包括用于连接主轴的联轴机构；该联轴机构连接在刀臂的中间位置，且联轴机构与导向轴的轴线相同；还包括油路，油路的一端在镗刀组合模块位置，另一端连接外部油路的出口端。

所述导向轴与刀臂之间通过键连接；

在导向轴的外壁上开有用于连接刀臂的螺纹孔，在刀臂上开有与螺纹孔对应的通孔，各个通孔、螺纹孔通过螺栓连接；

导向轴的顶端伸出刀臂的另一侧，在导向轴上开有用于连接联轴的螺纹孔，该螺纹孔的轴线垂直于导向轴的轴线；螺纹孔有一个或多个；螺纹孔有多个时候，它们关于导向轴的轴线成轴对称。

所述刀臂的材质采用航空锻铝7050，厚度为80±2mm；

横梁和柱之间的紧固点通过螺柱固定，螺柱间距为70mm；相邻柱之间的间距为360mm。

所述导向轴是采用氮化钢(38CrMoA1)加工后，先进行调质处理，再对导向轴的表面进行氮化处理，使表面硬度达到HV≥800；

然后对关键部位研磨，该关键部位包括导向轴与联轴机构的连接面、导向轴与刀臂之间的连接部分；经研磨，关键部位的表面光洁度达到Ra0.8，同时保证导向轴轴外径h6公差。

一种采用上述镗刀架的加工风力发电机机舱的镗刀系统，包括机床、风力发电机机舱架、导向轴支撑座和所述镗刀架；风力发电机机舱可拆卸地装在风力发电机机舱架上；镗刀架通过联轴机构连接机床的主轴；导向轴支撑架可拆卸连接在风力发电机机舱内，且位置在被加工孔的末端；在导向轴支撑架的中间位置设有连接导向轴的轴承；轴承位置处设有润滑油出口；被加工孔的轴线与导向轴的轴线相同。

所述被加工孔的轴线与导向轴的轴线都是水平的。所述轴承为铜套。所述风力发电机机舱架包括多个平行的支架；各个支架的上缘与风力发电机机舱的相应位置的外形对应。

一种上述镗刀系统的设计方法，步骤包括：

步骤1)先对被加工工件进行结构分析：

因受被加工工件结构特征影响，其无法在立车上加工，所以假设平躺着以底座平面圆朝下，那么机床的进给轴即Z轴与W轴的行程无法满足；受底座平面圆与被加工孔之间的距离干涉，另外，尺寸公差与行位公差无法满足；

步骤2)再设计工件的夹持治具结构：

将被加工工件侧着装夹，避让底座平面圆与被加工孔之间的距离干涉，使加工时进给轴申出距离较短，易保证尺寸与行位公差；

采用多个支架，将被加工工件重心分散到工作台整个台面上，使工作台面受重力均匀；

步骤3)然后设计铣刀架：

在确立加工工艺后，综合机床各项数据与工件结构的数据，使用航空铝作为铣刀架的材质；受刀架结构限制决定采用拼装，选用80±2mm厚航空铝板，增大接触面同时增加紧固点；

步骤4)本镗刀系统在使用过程中的工艺要求为：

铣刀架自重约750kg，靠机床自身是完全无法承受该重量，利用工件的被加工孔安装导向轴支撑座；

最佳参数为切削量单边3mm、转数为S＝16转/分、进给为F＝4.2mm/分。

本技术方案可以解决机加工行业内加工2.5m以上的特大孔径加工难题，尤其在5MW级以上的风力发电机组件加工上。