為解決傳統(tǒng)人工砂輪打磨效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大的問(wèn)題，設(shè)計(jì)制作一種簡(jiǎn)易實(shí)用的焊縫加工裝置，導(dǎo)電滾輪對(duì)高出母材的焊縫進(jìn)行切削加工，切削后再稍作打磨即可，生產(chǎn)效率提高了40%，大幅降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

1. 序言

隨著輸配電技術(shù)的不斷發(fā)展，氣體絕緣金屬封閉式組合電器（GIS）生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大，導(dǎo)電桿作為GIS筒體內(nèi)部傳輸電流的主要原件，其需求量也隨之增加。為了減輕導(dǎo)電桿的質(zhì)量并降低制造成本，一般設(shè)計(jì)為焊接結(jié)構(gòu)，最為典型的結(jié)構(gòu)形式為在鋁管的兩端焊接上鋁材的鍍銀接頭。通常情況下，焊接焊縫會(huì)高出母材2～4mm，需要將焊縫凸出部位打磨平滑，以前采用的工具是風(fēng)動(dòng)砂輪，工作效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，噪聲大，且打磨質(zhì)量受操作人員的熟練程度、操作技能水平等因素限制，穩(wěn)定性差。為解決這些問(wèn)題，根據(jù)導(dǎo)電桿的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們查閱了機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)資料，設(shè)計(jì)制造出一種簡(jiǎn)易實(shí)用的加工裝置，先用切削加工的方法將焊縫凸出部分去除，再用風(fēng)動(dòng)砂輪打磨圓滑，實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。

2. 存在的問(wèn)題

氣體絕緣金屬封閉式組合電器產(chǎn)品上使用的導(dǎo)電桿（焊縫打磨前后狀態(tài)對(duì)比見(jiàn)圖1），導(dǎo)電滾輪其原材料為鋁合金6063，固溶處理后硬度達(dá)到75～90HBW，其結(jié)構(gòu)形式基本都是在鋁管的兩端焊接上鍍銀接頭，焊接后的焊縫會(huì)高出母材2～4mm，焊縫區(qū)域的硬度一般和母材相當(dāng)或略低一些。導(dǎo)電桿的規(guī)格型號(hào)較多，一般長(zhǎng)度在2000～5000mm，成品的質(zhì)量大部分為20～50kg。由于開(kāi)關(guān)設(shè)備產(chǎn)品內(nèi)部對(duì)電場(chǎng)的要求比較高，需要將焊接后產(chǎn)生的焊縫打磨平滑才能裝配到產(chǎn)品上，傳統(tǒng)的方法是采用風(fēng)動(dòng)砂輪進(jìn)行打磨處理，其他制造業(yè)的方法也都大同小異，這種手段雖然能夠滿(mǎn)足導(dǎo)電桿加工的需要，但是在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，這種操作方法存在以下幾方面的問(wèn)題。

圖1　導(dǎo)電桿焊縫打磨前后狀態(tài)對(duì)比

1）操作人員手持砂輪作業(yè)長(zhǎng)時(shí)間保持同一姿勢(shì)，身體容易疲勞，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

2）焊縫凸出部分打磨后全部轉(zhuǎn)化為粉塵，對(duì)環(huán)境的影響較大。

3）操作人員作業(yè)長(zhǎng)期近距離接觸粉塵和噪聲，對(duì)身體健康危害較大。

4）由于打磨的磨削量很小，需要反復(fù)多次打磨，其生產(chǎn)效率低。

5）操作人員手持砂輪不夠平穩(wěn)，焊縫外觀質(zhì)量難以保證。

6）焊縫的打磨量較大，砂輪的損耗快，消耗量大，生產(chǎn)成本居高不下。

3. 改進(jìn)措施

為解決上述導(dǎo)電桿焊縫加工存在的問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)制造出一種簡(jiǎn)易實(shí)用的焊縫加工裝置（見(jiàn)圖2），導(dǎo)電滾輪并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真，用銑削加工的方法替代砂輪打磨，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，降低對(duì)環(huán)境的污染和人體的傷害。

圖2　導(dǎo)電桿焊縫加工裝置結(jié)構(gòu)

1—滾輪　2—配重塊　3—滑輪　4—支架焊裝　5—鋼絲繩　6—控制器　7—鋼絲繩連接頭　8—折臂焊裝　9—電主軸固定板   10—電主軸　11—刀具限位裝置　12—銑刀　13—軸銷(xiāo)　14—導(dǎo)軌系統(tǒng)　15—限位板　16—底架焊裝　17—把手　18—頂板　19、20、21—側(cè)板　22—手柄　23—起停按鈕

該裝置主要包含支撐部分、動(dòng)力及刀具部分、機(jī)械傳動(dòng)及調(diào)整部分、輔助及防護(hù)部分和電氣控制部分。導(dǎo)電滾輪支撐部分的底部設(shè)有4個(gè)萬(wàn)向輪，便于人力推動(dòng)該裝置在車(chē)間自由移動(dòng)，方便不同的加工工位，到達(dá)預(yù)定位置后進(jìn)行鎖緊。

加工時(shí)導(dǎo)電桿的兩端放置到滾輪架上，無(wú)需固定及定位，滾輪架由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)摩擦力帶動(dòng)導(dǎo)電桿同步旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速可根據(jù)加工需要進(jìn)行調(diào)整。加工導(dǎo)電桿時(shí)需要的小幅度位置調(diào)整通過(guò)可折疊的懸臂來(lái)實(shí)現(xiàn)，與導(dǎo)軌配合能夠?qū)崿F(xiàn)電主軸及銑刀位置上下、前后、左右的自由調(diào)整，從而對(duì)導(dǎo)電桿焊縫位置進(jìn)行精確定位、加工。