隨著綠色能源的廣泛普及,風力發電成為重要的低碳能源之一。而風力發電主要的構成部分--葉片制作生產也在逐漸攀升。傳統的人工生產已經遠遠滿足不了市場需求,而大型五軸加工中心是重要的生產機床,對于風電葉片動輒幾十米,甚至上百米的長度,可以智能化的雕銑、切割、打磨、鉆孔加工,極大的節省了人工成本。那么,針對由玻璃鋼、碳纖維等復合材料構成的風電葉片,在日常的加工生產中,對數控加工中心有哪些要求?
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大型五軸加工中心
1、機床結構和動態剛性:風電葉片動輒幾十米的長度,其龐大的物體結構,注定其加工中心選擇龍門式機床,跨度5米,長度超幾十米長。橫梁和立柱采用有限元分析化的高剛性結構,可以避免在切割、打磨時出現振動,讓工件表面出現振紋;采用重載型直線導軌,且具有防護罩,否則容易造成導軌的磨損。
2、主軸性能和粉塵防護:葉片材質主要由玻璃鋼、碳纖維、輕木、PVC泡沫等復合材料組成,有一定的加工難度,對機床主軸要求苛刻。特別是風力發電葉片根部,銑削時需要低速大扭矩,才能更好的完成加工工序;而對葉片表面進行打磨時,有需要高速精加工。最切實有效的機床主軸,還是要選擇高速大扭矩主軸,這樣可以更好的完成工件的雕銑加工。主軸采用液冷方式,可以更好的保障主軸長時間加工穩定可控,更可以控制主軸的干涉范圍,避免主軸太大影響加工行程。
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風力發電芯材加工中心
3、五軸聯動和后處理:風力發電葉片型面是復雜自由曲面,通常選用AC或BC雙擺頭聯動。擺頭角度范圍一般是A軸±120°,C軸±360°,可以對于葉片的葉根和葉尖區域更好的加工。雙擺頭采用伺服電機和減速機控制,可以更好的保證擺頭的加工精度;具有RTCP功能,具備真正的三維刀具補償。
4、除塵和防塵系統:加工時產生的粉塵污染極大,特別是玻纖維和碳纖維顆粒,非常細微,很容易對操機人員造成身體傷害。一些小型機床通常在主軸電機有防塵罩,可以及時處理加工時產生的粉塵,大型機床通常單獨擱置在一個生產車間,配置大功率除塵裝置。如果加工碳纖維等復合材料,一般還會安裝火花探測系統,避免加工粉塵時造成火災等危險。
5、測量和補償系統:由于葉片體積過大,因自重、溫度、夾持力等因素會有彈性變形,加工前需要對葉片進行全尺寸掃描,生成實際模型和理論模型的偏差云圖,然后自動生成補償刀路。
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木模加工中心
6、控制系統和加工工藝:目前國內五軸加工中心機床控制系統主要有臺灣新代、德國西門子等,這也是五軸聯動算法最為熟練,支持大型復合材料加工,且在國內有著較大用戶的一種選擇。雖然現在也出現了一些國產五軸控制系統,但不建議選擇,畢竟BUG太多,很容易將工件干廢。專業的CAD/CAM等軟件加工風力發電葉片時,最好選擇軟件提供的工藝包,可以更好的完成風電葉片的加工生產。
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大型五軸加工中心
7、環境適應性和服務:風力發電葉片通常在風場車間,溫度控制在-10°~40°,風電基地電網可能不穩,要求機床電源模塊具備寬電壓輸入和掉電保護;風電葉片加工時對刀具磨損極大,需要選擇金剛石涂層刀具,可以更好的延長加工壽命。
大型五軸加工中心設備,根據風電葉片的生產規模,機床長度可達百米,床身分段數量和導軌潤滑方式不同,長期精度天差地別。所以,在選購這類機床時,一定要注意機床核心配置,確定其加工能力。
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