提高重型液壓工作缸的加工質量和效率

任曉軍 李紅梅 馬姣芬

(1.河南平高電氣股份有限公司 機械制造事業部，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

特高壓交流試驗示范工程是目前世界上運行電壓最高、技術水平最先進、我國具有完全自主知識產權的交流輸變電工程，也是我國發展特高壓輸電技術的起步工程、首個建成投運的特高壓工程。

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行時接通或斷開電路，故障情況在繼電保護裝置的作用下迅速斷開電路，特殊情況(如自動重合到故障線路上時)下可靠地接通短路電流。高壓斷路器是在正常或故障情況下接通或斷開高壓電路的專用電器。

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

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，由于液壓工作缸自身重、直徑大，在裝卡時十分困難，因此只能采用一卡一中心架三點支撐的方法。由于工件自重的原因在加工過程中對中心架下面的兩個支撐點磨損過快，因此采用三個支撐點上安裝軸承的方法進行加工。雖經反復試驗，但在加工時車床的轉速仍不能大于200轉/min，若車床的轉速高于200轉/min，則車床整體會產生劇烈的振動使得零部件無法繼續加工。但采用轉速低于200轉/min加工時，仍存在以下問題：

(1)影響加工表面粗糙度造 由于加工過程中轉速的限制，當振動頻率較高時會產生微觀不平度，振動頻率較低時會產生波度，成工件表面粗糙度達不到圖紙設計要求。

(2)影響產品質量和生產效率 為了保證工件的表面粗糙度達到圖紙的設計要求，只能用手工進行砂光研磨，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)的質量不符合圖紙要求，造成該液壓缸缸體的加工質量無法保證以及生產進度的嚴重滯后。

(3)影響刀具壽命 由于加工時工件的振動將使車床持續承受動態交變載荷作用，刀具易磨損，甚至崩刃。

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

(5)產生噪聲污染 機械加工中的振動所引起的噪聲有害于操作者的健康。

3 中心架的探索改進

為了解決上述問題，減少液壓工作缸缸體加工時產生的震動，提高加工時車床的轉速，保證工件的表面粗糙度。通過現場觀察和查閱相關資料，分析了產生振動的原因，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的支撐點較少少且分散;(2)液壓工作缸缸體與支撐點的接觸面較小;(3)中心架上各滾輪(軸承)間沒有剛性聯接。

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

針對上述提出的問題，我們通過增加液壓工作缸缸體加工時的支撐點數量使支撐點上的滾動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的接觸面積，從而減少單個支撐點的壓力，增加了中心架的剛性和穩定性，提高車床加工液壓工作缸缸體的轉速。

4 車床中心架的改進結構

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數量和接觸面的面積，同時考慮工件的外形，在原有車床中心架的基礎上增加了弧形板，弧形板通過銷軸與支撐桿內端鉸鏈連接，在每個弧形板兩端安裝轉動體(滾動軸承)，從而增加車床中心架內端與工件接觸的支撐點數量。

在加工工件時，由于接觸支撐點數量的增加，通過擺動的弧形板浮動支撐點可增加中心架的剛性和穩定性。

5 改進結論后的效果

使用改進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的數量，增大了接觸面積，同時增加了中心架的剛性和穩定性。因此能夠明顯減小機械加工過程中的振動，可將車床轉速最大提高到600轉/min，是原來加工時車床轉速的三倍左右。由于車床轉速的大幅度提高，使加工的液壓工作缸缸體表面粗糙度符合圖紙設計要求，同時保證了圖紙要求的幾何形狀(平面度、圓度等)，更將零部件的生產效率提高4倍左右。

通過此次改進，減少了液壓工作缸缸體加工過程中產生的振動，提高了加工時車床的轉速。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進度，延長了刀具的使用壽命。同時為了擴大此次改進的成果效益，在使用改進后的中心架加工類似形狀的零部件也取得了滿意的效果，受到了公司領導和生產班組的一致好評。

6 結束語

本文通過特高壓產品中液壓工作缸缸體的加工過程中出現由于直徑大重量重，在車床上加工時易產生振動，因此只能采用低轉速來進行車削加工，但加工表面的粗糙度仍達不到圖紙設計要求的問題進行分析，提出了合理可行的改進方案，提高了液壓工作缸缸體加工的質量和勞動生產率，延長了刀具的使用壽命。對同類型的零部件的加工工藝改進具有參考作用。