双横梁动柱龙门加工中心在船舶螺旋桨加工中的应用案例
2025-09-10
某大型船舶制造企业专注于远洋船舶推进系统生产,其加工的船用螺旋桨(材质:镍铝青铜,直径 3-6 米,重量 5-15 吨)长期面临三大加工痛点
一、定制化设备方案:匹配螺旋桨加工特性
- 刚性强化:双横梁采用整体铸造 + 淬火处理(硬度 HRC50-55),配合箱型加强筋结构,静态刚性达 280N/μm,可稳定承受 25kN 的重切削力;动柱采用高强度合金钢材,滑块与横梁导轨为滚柱式结构(承载能力较滚珠导轨提升 3 倍),确保加工时动柱无偏移。
- 精度控制:动柱搭载海德汉光栅尺(分辨率 0.1μm),定位精度达 ±0.003mm/1000mm;主轴配备五轴联动功能,可实现螺旋桨叶片的多角度铣削,配合激光对刀仪(精度 ±0.001mm),实时补偿刀具磨损误差。
- 效率优化:配备 60 刀位链式刀库(换刀时间 1.5 秒)与双工位工作台,A 工位加工螺旋桨时,B 工位同步完成毛坯装夹,工作台切换时间≤40 秒。
二、应用效果:精度与效率双重突破
1. 加工精度显著提升
- 螺旋桨叶面加工:设备双横梁刚性支撑配合五轴联动技术,铣削时振幅控制在 0.002mm 以内,叶面轮廓误差从 ±0.05mm 降至 ±0.015mm,完全符合国际船级社(如 LR、ABS)的精度标准;表面粗糙度达 Ra0.8μm,无需后续人工打磨,单桨加工周期缩短 48 小时。
- 轴孔加工:针对螺旋桨中心轴孔(公差要求 H7),设备采用高精度镗铣头,配合主轴中心出水系统(压力 100bar),镗孔后圆度误差≤0.005mm,孔位公差控制在 ±0.01mm,确保与船舶传动轴的精准配合(传统设备轴孔配合间隙超 0.02mm,需额外配磨,现在可直接装配)。
2. 生产效率大幅提高
- 粗加工阶段:主轴功率 45kW,扭矩 1200N・m,配合 φ200mm 面铣刀,单次切削深度达 15mm,螺旋桨粗加工余量去除时间从 36 小时缩短至 12 小时;
- 精加工阶段:主轴转速提升至 6000rpm,采用高速铣削工艺,叶片精加工时间从 24 小时缩短至 8 小时;
- 双工位并行:通过 “加工 - 装夹并行”,单台设备日均加工螺旋桨从 0.5 台提升至 1.2 台,月产能从 15 台提升至 36 台,成功满足船舶主机厂的批量订单需求(此前因产能不足,企业每年流失订单超 5000 万元)。
3. 综合成本降低
- 刀具成本:智能切削参数优化系统使刀具寿命延长 50%(原 φ200mm 面铣刀加工 5 台螺旋桨报废,现在可加工 7.5 台),年节省刀具费用超 80 万元;
- 人工成本:无需后续打磨,单桨减少 2 名打磨工人,年节省人工成本超 60 万元;
- 能耗成本:设备搭载智能能耗监测系统,高负荷加工时自动调整主轴转速与进给速度,较传统设备节能 20%,年节省电费超 25 万元。
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