鐵塔掛線板圓孔內(nèi)倒角加工研究*

□ 劉芝豹

江蘇華電鐵塔制造有限公司 江蘇徐州 221131

1 研究背景

昌吉—古泉±1 100 kV特高壓直流輸電工程是目前世界上電壓等級最高［1］、輸送容量最大、輸送距離最長、技術水平最先進的特高壓輸電工程［2］，對于全球能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具有重大示范作用。

這一工程建成后，將每年從新疆向東中部輸電約6.6×1010kWh 電量［3］，可減少燃煤運輸 3 024 萬 t，減排煙塵 2.4 萬 t、二氧化硫 14.9 萬 t、氮氧化物 15.7 萬 t［4］。工程的建設將推動新疆能源基地的火電、風電、太陽能發(fā)電打包外送工程，保障華東地區(qū)電力的可靠供應，并對大氣污染防治，以及拉動新疆經(jīng)濟增長具有重要意義［5］。

掛線板是鐵塔的關鍵零部件，如圖1所示，在鐵塔上起著連接鐵塔本體與導線絕緣子的作用，承受導線在各種工況下的載荷，包括面內(nèi)載荷力、面外載荷力和局部承壓載荷［6-7］。在掛線板圓孔內(nèi)倒角加工過程中，反映出不同程度的質(zhì)量問題，影響了生產(chǎn)效率和整體安全性能，因此，有必要對鐵塔掛線板圓孔內(nèi)倒角加工技術進行研究。

2 原加工工藝

鐵塔掛線板圓孔內(nèi)倒角原加工工藝有火焰加工和機器加工兩種。在現(xiàn)有技術中，對鋼板平面圓孔內(nèi)倒角沒有專用的工裝和設備進行加工，只能由工人手持割槍對圓孔內(nèi)倒角進行加工，這種加工方式不僅要求工人具有較高的技能，而且加工效率不高。若采用機械設備加工，由于掛線孔的孔徑和倒角精度要求高，生產(chǎn)成本高，設備一旦出現(xiàn)故障，維修待工時間長，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率均會受到不同程度的影響。

由以上分析可以看出，原有的加工工藝存在以下特點和不足。

（1）手工氣割倒角時，圓孔內(nèi)倒角形狀難以掌控，掛線板套焊接焊縫會產(chǎn)生缺陷，會造成一定隱患。每件產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中，人為因素影響較大，產(chǎn)品標準化程度、通用性低。

（2）機械切削方式倒角時，由于鉆頭切削面不能完全與工件表面接觸，從而導致刀具受力不均勻，極易損毀刀具，且產(chǎn)品合格率也很難保證。

▲圖1 鐵塔掛線板

（3）工作效率低。由于掛線板圓孔在倒角前要通過目測找正位置，因此既費時費力、精度低，又使生產(chǎn)效率低。

3 加工工藝的改進

針對原加工工藝存在的問題，對原加工工藝進行改進［8］，提出了一種掛線板圓孔內(nèi)倒角加工方法，并設計加工設備，以解決現(xiàn)有鐵塔掛線板圓孔內(nèi)倒角加工效率低、產(chǎn)品合格率較低的問題。

掛線板圓孔內(nèi)倒角加工設備如圖2所示，其結構包括工作臺、旋轉機構、切割機構和定位機構。旋轉機構由水平旋轉平臺和伺服電機組成。切割機構包括軌道支架、小車、三向組合調(diào)節(jié)機構、割槍。軌道支架固定設置于工作臺的上部，且固定裝配有兩根水平軌道，小車可在軌道上滑動。在小車上部固定裝配有立柱。三向組合調(diào)節(jié)機構主要由水平設置的絲杠、十字扣件、導桿和角度調(diào)節(jié)機構等組成。

扣件與絲杠配合結構如圖3所示，角度調(diào)節(jié)機構如圖4所示。絲杠由圓形鋼管和在長度方向外表面上的齒條組成。導桿的外表面沿長度方向同樣設置有齒條［9］。十字扣件由滑套單元和卡套組成。齒輪通過兩側的短軸連接于兩個固定板之間，手輪通過連接桿與齒輪一側的短軸固定連接。絲杠上的齒條與2號滑套單元中的齒輪嚙合，導桿上部安裝在3號滑套單元中，且導桿上的齒條與3號滑套單元中的齒輪嚙合。

角度調(diào)節(jié)機構由與導桿下端固定連接的轉軸、套裝在轉軸外部的2號套筒和2號卡套組成。在2號套筒徑向上設置有螺紋孔，并裝配有鎖緊螺栓。割槍固定安裝在2號卡套中［10］。定位機構主要由定位桿、與待加工圓孔相適配的定位塊和支撐座組成，定位桿的一端與支撐座的上端鉸接，定位塊固定設置在定位桿的另一端下部。

切割機構中的小車與軌道滑動配合，可以實現(xiàn)絲杠在前后方向上的調(diào)節(jié)。2號滑套單元中的齒輪與絲杠上的齒條相配合，可以實現(xiàn)導桿位置沿絲杠長度方向的調(diào)節(jié)。3號滑套單元中的齒輪與導桿上的齒條相配合，可以實現(xiàn)導桿在縱向位置上的調(diào)節(jié)。角度調(diào)節(jié)機構中的套筒與轉軸的轉動配合，可以實現(xiàn)割槍在豎直平面上的旋轉，進而可以實現(xiàn)切割角度的調(diào)整。

設置定位機構，可以通過定位桿和定位塊來控制待加工工件位置的校準，以方便進行切割作業(yè)。設置旋轉機構，可以在割槍位置固定后，通過旋轉平臺的轉動來迅速完成倒角的切割作業(yè)。

這一加工設備能夠顯著提高圓孔內(nèi)倒角加工的合格率，提高作業(yè)效率，極大降低作業(yè)人員的勞動強度。

▲圖2 掛線板圓孔內(nèi)倒角加工設備

▲圖3 扣件與絲杠配合結構

▲圖4 角度調(diào)節(jié)機構

為了便于實現(xiàn)精細化控制，旋轉機構還包括安裝在工作臺上與伺服電機連接的變速器和正反轉換開關。在加工時，將待加工鐵塔掛線板置于旋轉平臺上，通過卡盤將其固定。根據(jù)待加工鐵塔掛線板圓孔的大小選擇合適的定位塊，并使定位塊固定在定位桿螺紋孔中，由定位塊對鐵塔掛線板圓孔圓心進行校準。通過三向組合調(diào)節(jié)機構來調(diào)節(jié)割槍相對于待加工鐵塔掛線板圓孔的位置和角度，并在切割過程中根據(jù)待加工鐵塔掛線板的板厚來控制旋轉平臺的轉速，同時還可以根據(jù)待加工鐵塔掛線板的形狀和特征來選擇旋轉平臺正轉或反轉［11］。切割結束后，將割槍向被加工鐵塔掛線板圓孔中心方向退出，然后關閉正反轉轉換開關，取下完工的鐵塔掛線板，并關閉電源及氣源，完成切割作業(yè)。

這一掛線板圓孔內(nèi)倒角加工設備能夠適用多種圓孔直徑內(nèi)倒角的加工，提高了加工通用性，且旋轉平臺上圍繞旋轉軸心線設置有三個固定待加工工件的卡盤，便于工件的連續(xù)加工［12］。工作臺的底部設置有多個滾輪，便于作業(yè)現(xiàn)場靈活移動。

筆者通過對工藝改進，在很大程度上避免了手工氣割倒角的制造缺陷，以及機械切削倒角時存在的設備和刀具損毀問題。同時，應用改進后的工藝，在降低勞動強度的情況下，使產(chǎn)品合格率大幅提高，生產(chǎn)效率提高3～5倍。

4 結束語

采用了筆者所述鐵塔掛線板圓孔內(nèi)倒角加工方法和加工設備后，在加工過程中避免了原加工工藝易產(chǎn)生零件表面壓痕及擦傷損壞的情況，優(yōu)化了設備工況，大幅提高了零件的生產(chǎn)效率，從而解決了產(chǎn)品合格率低的問題，工人勞動強度和工作環(huán)境也得到較大改善。