我國風電產業近年來持續向好，年度新增和累計裝機容量連續四年翻番，2010年風電裝機規模躍居世界第二。我國風電產業快速發展促使國內風電設備國產化水平快速提升，也帶動了國內相關產業的快速發展。風電機組的主要部件加工需要大量的精密、高效的數控機床和高端刀具，風電設備加工技術的進步，很大程度上依賴于機床和刀具的先進性與精準性。再加上風電設備大都工況環境比較惡劣，這也對相關設備加工提出了較高的要求，可以說，先進的裝備制造工藝尤其是先進的機床和刀具是風電設備制造產業升級的根本保障。
在記者走訪的相關風電設備制造企業中，無論是管理人員還是技術人員，均表示出風電設備對機床工具等先進加工設備的強烈依賴。在2010年10月份舉行的北京風能展上，華銳風電的技術人員就曾向記者詳細講解了風電設備加工的一些工藝要求。以風電設備變速箱為例，其主要由箱體、行星輪系和變速機構等組成，變速箱體屬于大型箱體，其結構復雜，各種部件的加工需要不同的機床和刀具來完成。兆瓦級風電設備變速箱大部分為分體結構，加工時需數控落地銑鏜床、大型臥式加工中心和龍門加工中心等，加工精度要求較高。大規格、大模數齒輪和齒圈需要采用數控成型銑齒機和數控成型磨齒機進行加工。其中，數控成型銑齒機更是要求大切深、大進給和滾速高，數控成形磨齒機要求精度達到5級以上，且要求自動調心、自動測量、自動修形等自動化程度高和穩定性高。
在風電設備變速箱加工案例中，數控落地銑鏜床、大型臥式加工中心、龍門加工中心、數控成型銑齒機和數控成型磨齒機等都是當前機床行業技術含量比較高的高端設備，曾有風電設備制造企業的技術人員明確表示，他們公司所使用的這些機床均是國外進口的技術先進的高端產品。由此可見，風電設備加工過程的極高要求。記者在深入風電設備制造企業采訪時，曾記錄有多個風電設備零部件加工時對機床工具及相關工藝的要求。
案例1：大型葉片的加工，需要數控銑床，此類機床屬于大規格輕型非金屬五軸加工機床，盡管加工精度要求不高，功率和扭矩也小，但對機床切削速度的要求卻很高，切削速度一般要求在30m/min以上。電機轉子軸的加工，需要大規格臥式車銑磨復合機床，要在傳統臥式車床的基礎上增加銑削和磨削功能，實現一次裝夾完成加工。電機定子制造需要立式車銑磨復合機床，特別是定子下線槽的加工，要在傳統立式車床的基礎上增加銑削和磨削功能，也同樣需要實現一次裝夾加工完成。偏航機構的主要部件如帶內外齒的大型軸承和小齒輪及變速裝置制造等，也需要一些要求較高的專用機床裝備。主軸、風輪和塔架均為大型構件，加工難度大，精度的要求也高，需要專門設計專用的加工設備，且兼具高速、高效、智能化、柔性化、CAD/CAM自動轉換、自動檢測、誤差補償和故障自動診斷等多項先進功能。
案例2：輪轂加工需加工部位可分為主軸系與葉片孔系兩部分。為了得到最優的投入和產出比，采用立車與刨臺式鏜銑術來加工是較為理想的選擇。用立車加工回轉孔系，歷來都是最經濟、最高效的加工方式。由于在主軸孔的端面位置還會有一些銷孔或螺紋孔，為避免再次裝夾，選用的立車應帶有鉆銑功能，其鉆銑頭通常需帶內冷卻裝置，以保證鉆孔效率。對于加工葉片與主軸系帶角度的輪轂，刨臺式鏜銑床需要配有專用夾具，此夾具的角度與葉片、輪轂夾角相同，通過自動或手動來旋轉葉片位置。這里也需要鏜銑床帶有內冷，冷卻液壓力在1Mpa以上，機床轉速在2000r/min以上，主要是考慮到一部分較小直徑孔的高效加工。
案例3：主軸屬于長軸式回轉件，大多數加工都是臥車上完成。臥車刀具接口的選擇就多種多樣，有四方刀塔、雙刀板式等。粗車時的狀況一般都很苛刻，既要求刀尖的抗沖擊性好，也要求高的金屬去除率，這種情況下可選用圓形刀片來加工。除去臥車之外，深孔鉆床和落地鏜銑床對于主軸加工也十分重要。發電機主軸最大的難點在于下線槽的高效銑削，加工分為直槽銑和下線槽成型銑兩步，且都采用可轉位立銑刀的形式，這能降低對設備功率和扭矩的要求。
案例4：車削回轉支承內孔、端面、外圓、滾道等都是在立車上完成。對于高效齒加工，則是在齒輪銑床上完成。螺栓過孔在立式鉆削中心上完成。由于風電對回轉支承齒精度要求都不嚴，通常在9～10級就能滿足使用要求，所以齒加工也就可以簡化為粗、精銑兩步。對于粗銑，在機床剛性與夾具剛性較好的情況下，能夠以大于400mm/min的進給量來加工，精銑可采用更大的進給量。底座是典型的結構件，用龍門鏜銑床兩次裝夾完成加工。連接法蘭加工設備與回轉支承類似，但連接法蘭的材料多為低碳鋼，鉆孔時不易斷屑。
從這幾個加工案例中可以看出，風電設備零部件加工對機床、刀具和工藝的要求可以用苛刻來形容。俗話說“工欲善其事，其先利其器”，在風電設備制造業，要想生產出合格耐用的風電設備，機床、刀具和工藝等軟硬件設施都必須十分給力。如何能夠最好地權衡風電設備加工所涉及的多種要素，并進一步為風電設備零部件加工提出最佳加工工藝，無疑將成為風電設備制造業永恒的追求。 |
