提高重型液压工作缸的加工质量和效率

任晓军 李红梅 马姣芬

(1.河南平高电气股份有限公司 机械制造事业部，河南 平顶山 467001;2.河南平高电气股份有限公司 物资部，河南 平顶山 467001)

1 引言

特高压交流试验示范工程是目前世界上运行电压最高、技术水平最先进、我国具有完全自主知识产权的交流输变电工程，也是我国发展特高压输电技术的起步工程、首个建成投运的特高压工程。

高压断路器在高压电路中起控制作用，是高压电路中的重要电器元件之一。断路器用于在正常运行时接通或断开电路，故障情况在继电保护装置的作用下迅速断开电路，特殊情况(如自动重合到故障线路上时)下可靠地接通短路电流。高压断路器是在正常或故障情况下接通或断开高压电路的专用电器。

断路器的工作状态(断开或者闭合)是由他的操动机构控制的，而液压工作缸是断路器中液压操作机构中的重要部件之一，是重要的高液压油密封传动部件。作为液压操作机构中的核心零部件，它的常规工作压力在45MPa以上，因此该零部件要求高精度、高粗糙度，特别对几何形状和表面粗糙度的要求非常严格。

2 加工过程和问题描述

在普通车床加工直径Ф350重量约300千克的液压工作缸缸体时，由于液压工作缸自身重、直径大，在装卡时十分困难，因此只能采用一卡一中心架三点支撑的方法。由于工件自重的原因在加工过程中对中心架下面的两个支撑点磨损过快，因此采用三个支撑点上安装轴承的方法进行加工。虽经反复试验，但在加工时车床的转速仍不能大于200转/min，若车床的转速高于200转/min，则车床整体会产生剧烈的振动使得零部件无法继续加工。但采用转速低于200转/min加工时，仍存在以下问题：

(1)影响加工表面粗糙度造 由于加工过程中转速的限制，当振动频率较高时会产生微观不平度，振动频率较低时会产生波度，成工件表面粗糙度达不到图纸设计要求。

(2)影响产品质量和生产效率 为了保证工件的表面粗糙度达到图纸的设计要求，只能用手工进行砂光研磨，但砂光研磨后表面几何形状及形位公差(平面度、圆度、垂直度、同轴度)的质量不符合图纸要求，造成该液压缸缸体的加工质量无法保证以及生产进度的严重滞后。

(3)影响刀具寿命 由于加工时工件的振动将使车床持续承受动态交变载荷作用，刀具易磨损，甚至崩刃。

(4)影响机床、夹具的使用寿命 长时间加工该工件时，由于长期的工件带动车床的整体振动，会使机床、夹具的零部件间的联接产生松动，间隙加大，接触刚度减小，精度降低，使用寿命缩短。

(5)产生噪声污染 机械加工中的振动所引起的噪声有害于操作者的健康。

3 中心架的探索改进

为了解决上述问题，减少液压工作缸缸体加工时产生的震动，提高加工时车床的转速，保证工件的表面粗糙度。通过现场观察和查阅相关资料，分析了产生振动的原因，从而查找出液压工作缸缸体加工过程中存在的问题：(1)液压工作缸缸体在加工时的支撑点较少少且分散;(2)液压工作缸缸体与支撑点的接触面较小;(3)中心架上各滚轮(轴承)间没有刚性联接。

由于加工过程中的上述问题，使液压工作缸缸体在旋转时易产生垂直于中心架伸缩轴轴向方向的振动，一般中心架各滚轮或轴承所受压力较大，刚性和稳定性有限，从而影响工件在中心架上的转速提高。

针对上述提出的问题，我们通过增加液压工作缸缸体加工时的支撑点数量使支撑点上的滚动轴承均布地支撑在工件的外表面、增大液压工作缸缸体与支撑点的接触面积，从而减少单个支撑点的压力，增加了中心架的刚性和稳定性，提高车床加工液压工作缸缸体的转速。

4 车床中心架的改进结构

为了增加液压工作缸缸体在加工过程中工件与中心架的支撑点数量和接触面的面积，同时考虑工件的外形，在原有车床中心架的基础上增加了弧形板，弧形板通过销轴与支撑杆内端铰链连接，在每个弧形板两端安装转动体(滚动轴承)，从而增加车床中心架内端与工件接触的支撑点数量。

在加工工件时，由于接触支撑点数量的增加，通过摆动的弧形板浮动支撑点可增加中心架的刚性和稳定性。

5 改进结论后的效果

使用改进后的中心架在普通车床加工液压工作缸缸体，由于增加了液压工作缸缸体与中心架支撑点的数量，增大了接触面积，同时增加了中心架的刚性和稳定性。因此能够明显减小机械加工过程中的振动，可将车床转速最大提高到600转/min，是原来加工时车床转速的三倍左右。由于车床转速的大幅度提高，使加工的液压工作缸缸体表面粗糙度符合图纸设计要求，同时保证了图纸要求的几何形状(平面度、圆度等)，更将零部件的生产效率提高4倍左右。

通过此次改进，减少了液压工作缸缸体加工过程中产生的振动，提高了加工时车床的转速。不仅有效的提高了液压工作缸缸体的批量合格率，更保证了液压工作缸缸体的生产进度，延长了刀具的使用寿命。同时为了扩大此次改进的成果效益，在使用改进后的中心架加工类似形状的零部件也取得了满意的效果，受到了公司领导和生产班组的一致好评。

6 结束语

本文通过特高压产品中液压工作缸缸体的加工过程中出现由于直径大重量重，在车床上加工时易产生振动，因此只能采用低转速来进行车削加工，但加工表面的粗糙度仍达不到图纸设计要求的问题进行分析，提出了合理可行的改进方案，提高了液压工作缸缸体加工的质量和劳动生产率，延长了刀具的使用寿命。对同类型的零部件的加工工艺改进具有参考作用。