行业干货丨3M™ Cubitron™ II 砂轮为风电齿轮箱制造提效降本

2020年，中国风电新增装机71.67GW，同比增长178% 达到了史无前例的最高峰。超过去三年装机量总和*。去年10月14日，400多家风电企业联合签署《风能北京宣言》，呼吁制定与碳中和目标适应的“十四五”规划，保证年均新增风电装机不低于60GW。

*由国家电网及发改委数据进行统计计算

为积极应对全球气候变化，2020年中国政府提出要力争二氧化碳排放在2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和，并于2020年12月明确，2030年风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上的目标。

风电场实景

稳步发展的同时，3M精密研磨产品在这场新能源改革中也发挥巨大作用，在风电领域中全力为风电齿轮箱磨齿加工提供解决方案。

风电齿轮磨削应用，特别是大型成型磨削，是齿轮制造过程中工艺较为复杂、成本较高的一道精加工工艺，对于齿形磨削精度、磨削烧伤等指标有极高的要求。同时，随着市场需求火爆，风电机集成商对于齿轮箱成本压缩，如今的齿轮制造商对磨削效率和成本的要求达到了前所未有的高度。

什么样的研磨产品能够胜任如此高要求的磨削应用？那就是3M^™Cubitron^™II精密塑形磨料制成的3M^™Cubitron^™II砂轮。

Cubitron™II砂轮

3M™ Precision-Shaped Grain 磨粒是具有精密几何形状的高性能陶瓷磨粒，而以此平台技术制成的Cubitron^™II 砂轮重新定义了磨削工艺。

Cubitron™ II 磨料放大图

Cubitron™ II 磨料的磨削原理

在磨削过程中，三角形的磨粒尖端会磨损和断裂，形成新的锐利边缘。材料表面通过新的切割边进行可靠加工。其结果是磨削速度更快、温度更低，且磨料的使用寿命延长。

该技术确立了新的标准，因此这种颗粒没有按照 FEPA 标准标明（例如 P60），而是带有一个“Plus”（例如 60+）。这个“Plus”代表着与常见磨削工具类似的磨削，但具有明显更高的材料去除能力。每颗磨粒都有相同的形状，可产生精确的磨纹。

风电齿轮组在运行过程中受风力负荷，此负荷变化极大。因此，齿轮齿面的硬度也有不同的设计，内齿圈采用软齿面(调质钢) 齿轴采用中硬齿面(调质 + 表面氮化) 硬齿面 (渗碳淬火)，其中硬齿面磨削对磨削烧伤、磨削效率的要求最高。

成型磨磨削效率主要通过材料去除率(Qw’) 来衡量。过去20年，磨床制造和砂轮技术不断进步，材料去除率从90年代的3～4 mm^3/mm/s 提升到至今普遍的10～15 mm^3/mm/s。

Cubitron™ II 砂轮产品凭借专业性能和优势，在成型磨削材料去除率(Qw’) 可以达到惊人的30mm^3/mm/s  比行业平均水平效率高50% - 100% *

通过大幅提升磨削效率，风电齿轮箱供应商可以大幅提高机床设备、现场操作人员的生产效率，从而达到单件成本下降的目标。

注：*与行业平均水平10～15 mm^3/mm/s相比。3M砂轮数据在同样的应用、工况条件下由3M实验室试验测试得出，仅供参考