提高重型液壓工作缸的加工質(zhì)量和效率

任曉軍 李紅梅 馬姣芬

(1.河南平高電氣股份有限公司 機(jī)械制造事業(yè)部，河南 平頂山 467001;2.河南平高電氣股份有限公司 物資部，河南 平頂山 467001)

1 引言

特高壓交流試驗(yàn)示范工程是目前世界上運(yùn)行電壓最高、技術(shù)水平最先進(jìn)、我國具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的交流輸變電工程，也是我國發(fā)展特高壓輸電技術(shù)的起步工程、首個(gè)建成投運(yùn)的特高壓工程。

高壓斷路器在高壓電路中起控制作用，是高壓電路中的重要電器元件之一。斷路器用于在正常運(yùn)行時(shí)接通或斷開電路，故障情況在繼電保護(hù)裝置的作用下迅速斷開電路，特殊情況(如自動(dòng)重合到故障線路上時(shí))下可靠地接通短路電流。高壓斷路器是在正?；蚬收锨闆r下接通或斷開高壓電路的專用電器。

斷路器的工作狀態(tài)(斷開或者閉合)是由他的操動(dòng)機(jī)構(gòu)控制的，而液壓工作缸是斷路器中液壓操作機(jī)構(gòu)中的重要部件之一，是重要的高液壓油密封傳動(dòng)部件。作為液壓操作機(jī)構(gòu)中的核心零部件，它的常規(guī)工作壓力在45MPa以上，因此該零部件要求高精度、高粗糙度，特別對(duì)幾何形狀和表面粗糙度的要求非常嚴(yán)格。

2 加工過程和問題描述

在普通車床加工直徑Ф350重量約300千克的液壓工作缸缸體時(shí)，由于液壓工作缸自身重、直徑大，在裝卡時(shí)十分困難，因此只能采用一卡一中心架三點(diǎn)支撐的方法。由于工件自重的原因在加工過程中對(duì)中心架下面的兩個(gè)支撐點(diǎn)磨損過快，因此采用三個(gè)支撐點(diǎn)上安裝軸承的方法進(jìn)行加工。雖經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，但在加工時(shí)車床的轉(zhuǎn)速仍不能大于200轉(zhuǎn)/min，若車床的轉(zhuǎn)速高于200轉(zhuǎn)/min，則車床整體會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)使得零部件無法繼續(xù)加工。但采用轉(zhuǎn)速低于200轉(zhuǎn)/min加工時(shí)，仍存在以下問題：

(1)影響加工表面粗糙度造 由于加工過程中轉(zhuǎn)速的限制，當(dāng)振動(dòng)頻率較高時(shí)會(huì)產(chǎn)生微觀不平度，振動(dòng)頻率較低時(shí)會(huì)產(chǎn)生波度，成工件表面粗糙度達(dá)不到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。

(2)影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率 為了保證工件的表面粗糙度達(dá)到圖紙的設(shè)計(jì)要求，只能用手工進(jìn)行砂光研磨，但砂光研磨后表面幾何形狀及形位公差(平面度、圓度、垂直度、同軸度)的質(zhì)量不符合圖紙要求，造成該液壓缸缸體的加工質(zhì)量無法保證以及生產(chǎn)進(jìn)度的嚴(yán)重滯后。

(3)影響刀具壽命 由于加工時(shí)工件的振動(dòng)將使車床持續(xù)承受動(dòng)態(tài)交變載荷作用，刀具易磨損，甚至崩刃。

(4)影響機(jī)床、夾具的使用壽命 長時(shí)間加工該工件時(shí)，由于長期的工件帶動(dòng)車床的整體振動(dòng)，會(huì)使機(jī)床、夾具的零部件間的聯(lián)接產(chǎn)生松動(dòng)，間隙加大，接觸剛度減小，精度降低，使用壽命縮短。

(5)產(chǎn)生噪聲污染 機(jī)械加工中的振動(dòng)所引起的噪聲有害于操作者的健康。

3 中心架的探索改進(jìn)

為了解決上述問題，減少液壓工作缸缸體加工時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)，提高加工時(shí)車床的轉(zhuǎn)速，保證工件的表面粗糙度。通過現(xiàn)場觀察和查閱相關(guān)資料，分析了產(chǎn)生振動(dòng)的原因，從而查找出液壓工作缸缸體加工過程中存在的問題：(1)液壓工作缸缸體在加工時(shí)的支撐點(diǎn)較少少且分散;(2)液壓工作缸缸體與支撐點(diǎn)的接觸面較小;(3)中心架上各滾輪(軸承)間沒有剛性聯(lián)接。

由于加工過程中的上述問題，使液壓工作缸缸體在旋轉(zhuǎn)時(shí)易產(chǎn)生垂直于中心架伸縮軸軸向方向的振動(dòng)，一般中心架各滾輪或軸承所受壓力較大，剛性和穩(wěn)定性有限，從而影響工件在中心架上的轉(zhuǎn)速提高。

針對(duì)上述提出的問題，我們通過增加液壓工作缸缸體加工時(shí)的支撐點(diǎn)數(shù)量使支撐點(diǎn)上的滾動(dòng)軸承均布地支撐在工件的外表面、增大液壓工作缸缸體與支撐點(diǎn)的接觸面積，從而減少單個(gè)支撐點(diǎn)的壓力，增加了中心架的剛性和穩(wěn)定性，提高車床加工液壓工作缸缸體的轉(zhuǎn)速。

4 車床中心架的改進(jìn)結(jié)構(gòu)

為了增加液壓工作缸缸體在加工過程中工件與中心架的支撐點(diǎn)數(shù)量和接觸面的面積，同時(shí)考慮工件的外形，在原有車床中心架的基礎(chǔ)上增加了弧形板，弧形板通過銷軸與支撐桿內(nèi)端鉸鏈連接，在每個(gè)弧形板兩端安裝轉(zhuǎn)動(dòng)體(滾動(dòng)軸承)，從而增加車床中心架內(nèi)端與工件接觸的支撐點(diǎn)數(shù)量。

在加工工件時(shí)，由于接觸支撐點(diǎn)數(shù)量的增加，通過擺動(dòng)的弧形板浮動(dòng)支撐點(diǎn)可增加中心架的剛性和穩(wěn)定性。

5 改進(jìn)結(jié)論后的效果

使用改進(jìn)后的中心架在普通車床加工液壓工作缸缸體，由于增加了液壓工作缸缸體與中心架支撐點(diǎn)的數(shù)量，增大了接觸面積，同時(shí)增加了中心架的剛性和穩(wěn)定性。因此能夠明顯減小機(jī)械加工過程中的振動(dòng)，可將車床轉(zhuǎn)速最大提高到600轉(zhuǎn)/min，是原來加工時(shí)車床轉(zhuǎn)速的三倍左右。由于車床轉(zhuǎn)速的大幅度提高，使加工的液壓工作缸缸體表面粗糙度符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，同時(shí)保證了圖紙要求的幾何形狀(平面度、圓度等)，更將零部件的生產(chǎn)效率提高4倍左右。

通過此次改進(jìn)，減少了液壓工作缸缸體加工過程中產(chǎn)生的振動(dòng)，提高了加工時(shí)車床的轉(zhuǎn)速。不僅有效的提高了液壓工作缸缸體的批量合格率，更保證了液壓工作缸缸體的生產(chǎn)進(jìn)度，延長了刀具的使用壽命。同時(shí)為了擴(kuò)大此次改進(jìn)的成果效益，在使用改進(jìn)后的中心架加工類似形狀的零部件也取得了滿意的效果，受到了公司領(lǐng)導(dǎo)和生產(chǎn)班組的一致好評(píng)。

6 結(jié)束語

本文通過特高壓產(chǎn)品中液壓工作缸缸體的加工過程中出現(xiàn)由于直徑大重量重，在車床上加工時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)，因此只能采用低轉(zhuǎn)速來進(jìn)行車削加工，但加工表面的粗糙度仍達(dá)不到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求的問題進(jìn)行分析，提出了合理可行的改進(jìn)方案，提高了液壓工作缸缸體加工的質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，延長了刀具的使用壽命。對(duì)同類型的零部件的加工工藝改進(jìn)具有參考作用。