為解決傳統(tǒng)人工砂輪打磨效率低、勞動強度大的問題，設計制作一種簡易實用的焊縫加工裝置，導電滾輪對高出母材的焊縫進行切削加工，切削后再稍作打磨即可，生產(chǎn)效率提高了40%，大幅降低了勞動強度，達到了節(jié)能降耗的目的。

1. 序言

隨著輸配電技術的不斷發(fā)展，氣體絕緣金屬封閉式組合電器（GIS）生產(chǎn)規(guī)模越來越大，導電桿作為GIS筒體內(nèi)部傳輸電流的主要原件，其需求量也隨之增加。為了減輕導電桿的質(zhì)量并降低制造成本，一般設計為焊接結構，最為典型的結構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動砂輪，工作效率低，勞動強度大，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。為解決這些問題，根據(jù)導電桿的結構特點，我們查閱了機械設計的相關資料，設計制造出一種簡易實用的加工裝置，先用切削加工的方法將焊縫凸出部分去除，再用風動砂輪打磨圓滑，實現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、降低勞動強度的目的。

2. 存在的問題

氣體絕緣金屬封閉式組合電器產(chǎn)品上使用的導電桿（焊縫打磨前后狀態(tài)對比見圖1），導電滾輪其原材料為鋁合金6063，固溶處理后硬度達到75～90HBW，其結構形式基本都是在鋁管的兩端焊接上鍍銀接頭，焊接后的焊縫會高出母材2～4mm，焊縫區(qū)域的硬度一般和母材相當或略低一些。導電桿的規(guī)格型號較多，一般長度在2000～5000mm，成品的質(zhì)量大部分為20～50kg。由于開關設備產(chǎn)品內(nèi)部對電場的要求比較高，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)的方法是采用風動砂輪進行打磨處理，其他制造業(yè)的方法也都大同小異，這種手段雖然能夠滿足導電桿加工的需要，但是在長期的生產(chǎn)實踐中，這種操作方法存在以下幾方面的問題。

圖1　導電桿焊縫打磨前后狀態(tài)對比

1）操作人員手持砂輪作業(yè)長時間保持同一姿勢，身體容易疲勞，勞動強度大。

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

3）操作人員作業(yè)長期近距離接觸粉塵和噪聲，對身體健康危害較大。

4）由于打磨的磨削量很小，需要反復多次打磨，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. 改進措施

為解決上述導電桿焊縫加工存在的問題，我們設計制造出一種簡易實用的焊縫加工裝置（見圖2），導電滾輪并進行了運動學分析與仿真，用銑削加工的方法替代砂輪打磨，降低勞動強度，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，降低對環(huán)境的污染和人體的傷害。

圖2　導電桿焊縫加工裝置結構

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　14—導軌系統(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、動力及刀具部分、機械傳動及調(diào)整部分、輔助及防護部分和電氣控制部分。導電滾輪支撐部分的底部設有4個萬向輪，便于人力推動該裝置在車間自由移動，方便不同的加工工位，到達預定位置后進行鎖緊。

加工時導電桿的兩端放置到滾輪架上，無需固定及定位，滾輪架由電動機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，通過摩擦力帶動導電桿同步旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速可根據(jù)加工需要進行調(diào)整。加工導電桿時需要的小幅度位置調(diào)整通過可折疊的懸臂來實現(xiàn)，與導軌配合能夠?qū)崿F(xiàn)電主軸及銑刀位置上下、前后、左右的自由調(diào)整，從而對導電桿焊縫位置進行精確定位、加工。