加工风力发电机机舱的镗刀架、镗刀系统及其设计方法技术方案

一种加工风力发电机机舱的镗刀架、镗刀系统及其设计方法，其中，镗刀架包括导向轴、刀臂和镗刀组合模块；所述导向轴的顶端自刀臂的一侧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；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；还包括用于连接机床主轴的联轴机构、油路。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。本方案可以解决加工2.5m以上的特大孔径加工难题。

【技术实现步骤摘要】

本技术方案属于风电机组相关重要结构组件的机械加工
，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。
技术介绍
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X宽X高)5087mm X 4200mm X 3731mm，单件毛坯重量为59吨；另外精度要求特别高，Φ 3200/Φ 2700/Φ 2690/Φ 840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Ral.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。
技术实现思路
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；键刀组合模块有两个，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360mmo所述导向轴是采用氮化钢(38CrMoAl)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I)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。【附图说明】图1为本例中被加工工件的轴向截面示意图(图中尺寸单位为mm)；图2为图1的俯视(被加工部分轴向截面)示意图(图中尺寸单位为mm)，图中X指示部分为内腔要加工孔径；图3为本例的镗刀架示意图(图中尺寸单位为mm)；图4为本例的键刀系统使用状态俯视示意图(图中尺寸单位为mm)；图5为图1所示工件删除标记示意图；图6为图2所示工件删除标记示意图；上述图中:导向轴1、刀臂2、镗刀组合模块3、主梁4、辅梁5、横梁6、柱7、联轴机构8、油管9、机床10、风力发电机机舱11、导向轴支撑座12、镗刀架13 ;铜套14、传动键15、紧固点16、航空铝板17、内腔要加工孔径X。【具体实施方式】下面结合附图介绍一下本技术方案及其加工图1、2所述工件的具体情形:一种加工风力发电机机舱的镗刀架，通过机床主轴动力带动刀具旋转切削工件。关键是中心导向轴起到支撑刀具自重和定位中心以及消除切削中产生振动和应力，其材质选用氮化钢(38CrMoAl)加工后调质与氮化处理，最后研磨关键的部位。其刀架部分材料为航空铝经加工后拼装，重点是选航空铝板(航空锻铝7050)的厚度、紧固点的数量、加强筋部分的分布，要确保刀架有足够的强度与精密度详见附图3。本镗刀架，包括导向轴、刀臂和镗刀组合模块(本模块的作用是夹持镗刀，使之与刀臂连接，且连接位置可以微调。采用现有技术可以简单实现，无特定要求)；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(本机构可以采用现有成熟的技术，无特殊要求)；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。所述导向轴是采用氮化钢(38CrMoAl)加工后，先进行传统的调质处理，再对导向轴的表面进行氮化处理；氮化处理是在氮化炉中进行，经过实验来调整工艺参数，使得氮化处理后的导向轴的表面硬度达到HV ^ 800 ;然后对关键部位研磨，如导向轴连接机床主轴面与定位孔、Φ 150h6光滑导向柱和横梁连接部分，其表面光洁度要求达到Ra0.8同时保证轴外径h6公差，这样才能保证刀具的精度要求。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共8个，分为正反面当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加工风力发电机机舱的镗刀架，其特征是包括导向轴、刀臂和镗刀组合模块；所述导向轴的顶端自刀臂的一侧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；还包括用于连接机床主轴的联轴机构；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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘木生，杨涛，
申请(专利权)人：江苏钢锐精密机械有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32