随着绿色能源的广泛普及,风力发电成为重要的低碳能源之一。而风力发电主要的构成部分--叶片制作生产也在逐渐攀升。传统的人工生产已经远远满足不了市场需求,而大型五轴加工中心是重要的生产机床,对于风电叶片动辄几十米,甚至上百米的长度,可以智能化的雕铣、切割、打磨、钻孔加工,极大的节省了人工成本。那么,针对由玻璃钢、碳纤维等复合材料构成的风电叶片,在日常的加工生产中,对数控加工中心有哪些要求?

大型五轴加工中心
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大型五轴加工中心

1、机床结构和动态刚性:风电叶片动辄几十米的长度,其庞大的物体结构,注定其加工中心选择龙门式机床,跨度5米,长度超几十米长。横梁和立柱采用有限元分析化的高刚性结构,可以避免在切割、打磨时出现振动,让工件表面出现振纹;采用重载型直线导轨,且具有防护罩,否则容易造成导轨的磨损。
2、主轴性能和粉尘防护:叶片材质主要由玻璃钢、碳纤维、轻木、PVC泡沫等复合材料组成,有一定的加工难度,对机床主轴要求苛刻。特别是风力发电叶片根部,铣削时需要低速大扭矩,才能更好的完成加工工序;而对叶片表面进行打磨时,有需要高速精加工。最切实有效的机床主轴,还是要选择高速大扭矩主轴,这样可以更好的完成工件的雕铣加工。主轴采用液冷方式,可以更好的保障主轴长时间加工稳定可控,更可以控制主轴的干涉范围,避免主轴太大影响加工行程。

风力发电芯材加工中心
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风力发电芯材加工中心

3、五轴联动和后处理:风力发电叶片型面是复杂自由曲面,通常选用AC或BC双摆头联动。摆头角度范围一般是A轴±120°,C轴±360°,可以对于叶片的叶根和叶尖区域更好的加工。双摆头采用伺服电机和减速机控制,可以更好的保证摆头的加工精度;具有RTCP功能,具备真正的三维刀具补偿。
4、除尘和防尘系统:加工时产生的粉尘污染极大,特别是玻纤维和碳纤维颗粒,非常细微,很容易对操机人员造成身体伤害。一些小型机床通常在主轴电机有防尘罩,可以及时处理加工时产生的粉尘,大型机床通常单独搁置在一个生产车间,配置大功率除尘装置。如果加工碳纤维等复合材料,一般还会安装火花探测系统,避免加工粉尘时造成火灾等危险。
5、测量和补偿系统:由于叶片体积过大,因自重、温度、夹持力等因素会有弹性变形,加工前需要对叶片进行全尺寸扫描,生成实际模型和理论模型的偏差云图,然后自动生成补偿刀路。

木模加工中心
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木模加工中心

6、控制系统和加工工艺:目前国内五轴加工中心机床控制系统主要有台湾新代、德国西门子等,这也是五轴联动算法最为熟练,支持大型复合材料加工,且在国内有着较大用户的一种选择。虽然现在也出现了一些国产五轴控制系统,但不建议选择,毕竟BUG太多,很容易将工件干废。专业的CAD/CAM等软件加工风力发电叶片时,最好选择软件提供的工艺包,可以更好的完成风电叶片的加工生产。

大型五轴加工中心
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7、环境适应性和服务:风力发电叶片通常在风场车间,温度控制在-10°~40°,风电基地电网可能不稳,要求机床电源模块具备宽电压输入和掉电保护;风电叶片加工时对刀具磨损极大,需要选择金刚石涂层刀具,可以更好的延长加工寿命。
大型五轴加工中心设备,根据风电叶片的生产规模,机床长度可达百米,床身分段数量和导轨润滑方式不同,长期精度天差地别。所以,在选购这类机床时,一定要注意机床核心配置,确定其加工能力。