普通镗床改造加工大型转子支架磁轭孔

为了解决风力发电机组转子支架上磁极孔的加工以及公司生产线如何提产增效的问题，对机床进行改造，根据工件特点设计加工装置，不仅实现了磁极孔的加工，而且利用了废旧镗床，节省了购买新机床的一大部分成本。通过后期应用对比，该装置降低了工人劳动强度，缩短了产品生产周期，不仅降低了加工成本，还提高了生产效率，达到降本增效的目的。1序言风电是当今世界迅速发展的一种绿色清洁能源，其中转子支架是风力发电机组中的关键零部件。某公司设计的4.5MW以上转子支架具有工件直径大、磁极安装孔多的特点，磁极孔分布在转子支架磁轭内表面，而且是盲孔，只能从内侧进行加工。传统的加工方法是制作大型钻模，然后将转子支架与钻模套装，并进行对线确定起始位置，操作人员再使用磁力钻按照钻模位置在工件内部引孔、卸钻模后按照深度要求钻成，整个过程费时费力。大型钻模制作成本较高，适合批量加工，而且人工成本较大，大型钻模本身经济性很差，难以适应市场及技术的变化。另外，大型转子也可采用6.3m数控车铣复合机床在工件完成车削之后进行磁轭内部点孔（如果全部孔都钻削完成，则对机床性能要求太高且成本太高），然后进行钳工钻孔。虽然节省了钻模及人工利用钻模引孔的时间，但是占用车铣复合机床的成本并对车削工序的产量会造成一定的挤压，不利于公司提产增效。2工件加工要素及机床改造的设计分析某转子支架工件直径5.5m、高1.97m（见图1）质量约16.5t，磁轭内径上分布1120个M8磁极孔（见图2），螺纹有效深度20mm。根据加工要素，首先机床需要具备从磁轭内侧钻孔的条件，其次还需要工件或者加工装置进行角度旋转，按图样规定的分布在圆周方向的角度进行加工。这是两个基本前提条件，二者都具备即可基本满足方案继续执行。对于设备来说，一般数控龙门铣床安装附件头可以实现，但是由于工件直径与高度的限制，需要的机床型号较大，龙门铣床宽度基本在6m才能满足，而且需要回转功能，所以龙门铣床就会受到限制。一般龙门铣床的工作台都是平台固定式，有特殊需要的话旁边可以增加定制回转工作台，但是也只是满足加工工件外径上的孔，所以龙门铣床不适用加工该工件。镗床具有回转工作台，可以根据工件直径选定工作台尺寸，或外加支撑工装（相当于延伸工作台）。一般镗床附件头结构是L形，也有C形，目前加工该工件就需要C形结构附件头完成，但是工件较高，最下方一排孔距磁轭端面距离达到1400mm左右，一般标准的C形附件头无法满足高度要求，所以需要自制完成。图1某转子支架外形尺寸图2某转子支架磁极孔尺寸3机床改造设计方案及加工原理3.1机床改造辅助加工装置结构设计方案

针对笔者公司现有的一台旧式普通镗床（2B660大型落地镗床）主体，借用其床身主体，因为床身较高，满足加工转子支架的行程，所以考虑加装悬臂、动力头、数控操作系统、回转工作台及水箱（满足切削液循环供给），根据这一思路，进行结构设计及机床原有部分的维修检查保养。

（1）机床改造具体如下。

1）恢复原功能。对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复。

2）购置4000mm×4000mm回转工作台，然后新制φ5600mm支撑工装，中心有止口定心，与工件中法兰内径相配合，找正后固定在回转工作台上，回转工作台安装在原普通镗床前方新规划的地基内。

3）购置动力头，根据磁轭最下方空间宽度定制动力头的外形尺寸，动力要求满足一般高速钻使用，配置ER20夹头[1]，夹持φ6.8mm及φ8.6mm高速钻，适应高速钻孔的要求。

4）自制加长悬臂[2]，高度1400mm，下方固定板与动力头配合连接，安装定位，调整垂直后，保证动力头加工时的刚性和稳固性。

5）数控改造。在普通机床高度方向上加装数显装置，回转工作台及动力头加装数控系统，改造成NC机床、CNC机床[3]。

6）机床翻新：为提高机床精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新[4]，对机械部分重新装配加工，恢复原精度。机床改造后的整体概况、悬臂及动力头、冷却系统如图3～图5所示。图3机床改造后整体概况图4机床改造后悬臂及动力头图5机床改造后冷却系统（2）机床维护保养需要进行如下维护保养：机械维修，零部件更换，精度恢复，机床机械检查及清理，机床数控系统检查，机床各加工轴的定位精度补偿，机床液压单元、导轨润滑，单元、主轴冷却系统等检查和疏通，机床水平及几何精度调整，所有接近开关、限位开关位置调整，以及伺服增益和水平检查等。3.2加工原理及过程简述

加工流程：回转工作台远离机床主轴→工件放置，工装中心固定→回转工作台靠近机床主轴（确保机床加装的悬臂高于工件表面）→悬臂下落至工件端面对刀，旋转工作台→坐标清零，运行程序开始加工磁轭→加工完成后升起悬臂→回转工作台远离机床主轴。

在整个加工过程中，每加工1个孔，工作台按程序角度旋转；悬臂上安装的动力头进行深度进给，保证加工孔的深度；悬臂只完成上下行程的行动，每加工1圈孔，悬臂上下运行一定的高度差；3轴相互配合完成整个加工过程。4结束语通过对动力头安装高速钻在工件上不断试加工，调整加工参数，试出最佳的参数（转速与进给配合最佳），保证工件的质量，无论是孔径、孔距、孔深还是孔表面粗糙度，保证攻螺纹后满足图样及工艺要求，同时使刀具和机床发挥出最佳的加工性能。

经过对比，之前依靠车铣复合机床点孔后，需要4名钳工同时使用磁力钻钻孔加工，并且钳工只有白班加工，磁极孔加工完后再对转子其他部位进行加工，每天只能出产1台，劳动强度较大；现在由改造后的机床加