造紙業(yè)烘缸滾筒加工落地車磨床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與精度保證

彭鳳梅 林 盛

(山東普利森集團(tuán)有限公司，山東 德州 253076)

在造紙行業(yè)，傳統(tǒng)的鑄造揚(yáng)克缸為主要的造紙?jiān)O(shè)備，雖然這種由來已久的鑄造工藝至今仍在延用，但是具有很多的局限性，比如鑄造工藝本身的氣孔、砂眼、縮孔、縮松等缺陷及其低的熱傳導(dǎo)效率都會(huì)給造紙業(yè)的產(chǎn)品帶來嚴(yán)重的質(zhì)量問題。特別是近年來有幾個(gè)造紙廠家在使用傳統(tǒng)揚(yáng)克缸的過程中，連續(xù)發(fā)生的爆炸事故，使這種鑄造揚(yáng)克缸暴露出越來越多的弊端。在這種背景下，如今，傳統(tǒng)的鑄造揚(yáng)克缸已經(jīng)被新的方法逐步取代，揚(yáng)克缸的制造已經(jīng)在傳統(tǒng)單一的鑄造工藝的基礎(chǔ)上又增加了鋼質(zhì)揚(yáng)克缸，而且已經(jīng)證明了，這種鋼制揚(yáng)克缸因?yàn)樵黾恿撕娓椎膹椥?，避免了鑄鐵缸在某些情況下會(huì)出現(xiàn)的爆炸現(xiàn)象的同時(shí)，還具有熱傳導(dǎo)效率高、操作更加安全且低成本、低運(yùn)行費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)。因此，用鋼質(zhì)代替鑄鐵揚(yáng)克缸，將是大勢(shì)所趨。但是，鋼質(zhì)揚(yáng)克缸的制造是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，需要非常專業(yè)的制造設(shè)備和檢測(cè)手段。

為此，筆者公司針對(duì)造紙行業(yè)這種新型的鋼質(zhì)揚(yáng)克缸的加工，研制出了CM6050×60×63 專用落地車磨床，其可加工工件最大回轉(zhuǎn)徑Φ5000 mm，長(zhǎng)度6000 mm，最大承重63 t。通過該機(jī)床，可對(duì)不同材質(zhì)的軸類工件，筒形和盤形工件進(jìn)行車削外圓、外錐面、端面、切槽和車削曲面等。并可對(duì)以上工件進(jìn)行磨削處理，尤其適用于造紙行業(yè)中烘缸筒的車削及磨削加工。

1 機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)布局

如圖1 所示，本機(jī)床主要由主軸箱、基座平板、床臺(tái)、床身、拖板、磨頭、砂輪修整器、刀架、縱向進(jìn)給裝置、軸承支撐架總成、冷卻及回收裝置、電控系統(tǒng)、液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成。

其布局形式為:主軸箱落地，地基上安裝有基座平板，基座平板上有縱向或橫向T 形槽，床臺(tái)可在基座平板上縱、橫向多位置安放。床身把合在床臺(tái)上，縱向滾珠絲杠安裝在床身中部，使床鞍通過滾珠絲杠可縱向進(jìn)給。橫向滑板上部配有磨削裝置和刀架，砂輪旁還安裝有砂輪修正器，可隨時(shí)修正砂輪，保證磨削精度。整體磨刀架部還配有大走臺(tái)，走臺(tái)上安裝有集中操縱站，縱、橫向還安裝有防護(hù)罩。軸承支撐架可在基座平板上縱向多位置安放并可橫向微調(diào)，以便于和床身找平行。本機(jī)床還配有液壓及冷卻系統(tǒng)。

2 機(jī)床的主要機(jī)械結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

2.1 主軸箱

主軸箱是機(jī)床的重要基礎(chǔ)部件。采用雙層壁穿軸式，高剛度短主軸結(jié)構(gòu)，箱體整體剛性大，吸振性強(qiáng)，降噪效果好。主軸采用NSK 高精度雙列圓柱滾子軸承，使主軸具有高強(qiáng)度、高精度的特點(diǎn)。由CTB G490 kW伺服主軸電機(jī)拖動(dòng)，經(jīng)伺服主軸驅(qū)動(dòng)器調(diào)速，實(shí)現(xiàn)主軸變速范圍0.5～40 r/min，使主軸既能實(shí)現(xiàn)低速大扭矩切削，又能完成高速精車精磨加工。

2.2 基座平板

基座平板是本機(jī)床的關(guān)鍵部件之一。是機(jī)床多項(xiàng)安裝調(diào)試及精度檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，故其加工和檢驗(yàn)的要求比較嚴(yán)格。基座平板用作安裝左右支撐架和床臺(tái)之用，分工件基座平板和床身基座平板。采用半封閉形的箱體，有足夠的厚度，內(nèi)部肋板縱橫交叉密布，使其具有很好的剛性。

工件基座平板上平行于機(jī)床主軸線方向有足夠數(shù)量的T 形槽，支撐架底座通過螺栓與其把合。其中還有作基準(zhǔn)用的導(dǎo)向槽且與主軸線平行。支撐架底座通過導(dǎo)向槽導(dǎo)向，可多位置把合，以加工不同長(zhǎng)度的工件。此外，支撐架底座通過楔塊與導(dǎo)向槽兩側(cè)面的配合用作床臺(tái)縱放時(shí)的定位基準(zhǔn)面。

床臺(tái)基座平板其T 形槽與機(jī)床主軸線垂直，其中每一塊基座平板都有一條基準(zhǔn)槽，床臺(tái)通過定位鍵與此基準(zhǔn)槽的配合進(jìn)行前后位置的移動(dòng)，以便加工不同直徑大小的缸筒，這些T 形槽的數(shù)量和間距可以和床臺(tái)行程相配合，能保證機(jī)床在加工最大直徑與最小直徑之間的任何直徑時(shí)不產(chǎn)生死區(qū)。

2.3 支撐架總成

支撐架分為左、右支撐架，每套支撐架由支撐架底座、支撐架、調(diào)整墊和支撐架走臺(tái)組成。

支撐架底座采用高強(qiáng)度、低應(yīng)力優(yōu)質(zhì)鑄鐵鑄造，鑄件經(jīng)過毛坯時(shí)效處理和粗加工后的二次時(shí)效處理，以充分消除鑄造應(yīng)力和加工應(yīng)力。支撐架底座通過T 形螺栓與基座平板把合，經(jīng)過基準(zhǔn)導(dǎo)向槽可根據(jù)工件的長(zhǎng)短在Z 軸方向進(jìn)行調(diào)整，上部安裝有支撐架及調(diào)整墊，并在橫向上裝有頂板裝置，可相對(duì)床身平行進(jìn)行微調(diào)，以保證車削及磨削時(shí)工件的直線度及柱度。

2.4 床臺(tái)與床身

床臺(tái)與床身均采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵鑄造，內(nèi)部設(shè)有若干縱橫筋板，具有較高的剛性和穩(wěn)定性。鑄件經(jīng)過毛坯時(shí)效處理和粗加工后的二次時(shí)效處理，以充分消除鑄造應(yīng)力和加工應(yīng)力，床身和導(dǎo)軌之間縱橫向筋板布置合理，可使機(jī)床處于最好的受力狀態(tài)。

床臺(tái)可在基座平板橫、縱向多位置安裝，床臺(tái)下底面安裝有導(dǎo)向鍵，通過基座平板上的基準(zhǔn)槽可準(zhǔn)確定位，床臺(tái)前側(cè)面安裝有導(dǎo)線槽板支架，縱向拖鏈在固定的槽板上隨拖板移動(dòng)。床臺(tái)左前端面把合有砂輪修整器支架座，上部安裝有床身側(cè)頂板及調(diào)整墊鐵，實(shí)現(xiàn)床身的正確找正。

床身導(dǎo)軌采用山平導(dǎo)軌形式，導(dǎo)軌表面淬火處理，具有足夠的剛度和很好的導(dǎo)向性且精度保持性好。床身把合在床臺(tái)上，其上安裝有供大拖板縱向移動(dòng)用的滾珠絲杠，右端面還安裝有縱向進(jìn)給箱，床身兩端面安裝有防護(hù)罩支架，采用可伸縮式不銹鋼防護(hù)罩對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行防護(hù)。

2.5 車削刀架、磨頭及砂輪修整器

本機(jī)床在大拖板上配置一個(gè)磨頭總成，并配置一個(gè)強(qiáng)力刀架，刀架為整體結(jié)構(gòu)，與磨頭體和橫滑板把合，車削時(shí)安裝有刀夾，適合強(qiáng)力切削。磨頭采用伺服電動(dòng)機(jī)通過減速器直聯(lián)滾珠絲杠從而拖動(dòng)磨頭橫向進(jìn)給。當(dāng)磨頭處在工作狀態(tài)時(shí)，采用電手輪微進(jìn)給方式，砂輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為交流伺服電動(dòng)機(jī)，功率為15 kW，砂輪直徑為Φ750 mm。磨頭行程500 mm。磨頭總成橫向進(jìn)給可與Z 軸聯(lián)動(dòng)，因此刀架具有數(shù)控功能。大拖板左前側(cè)上還安裝有砂輪修整器，以便于隨時(shí)對(duì)砂輪進(jìn)行修整，保證磨削精度。

3 精度保證

本機(jī)床在最后安裝驗(yàn)收階段的精度檢驗(yàn)主要有以下幾個(gè)方面。

3.1 基座平板工作面的平面度

基座平板作為機(jī)床多項(xiàng)精度檢驗(yàn)的基準(zhǔn)，在制造過程中的加工精度是我們必須要保證的一項(xiàng)重要精度。要求基座平板的平面度在全長(zhǎng)4000 mm范圍內(nèi)為0.08 mm，在全長(zhǎng)6000 mm范圍內(nèi)為0.10 mm，局部公差為0.015 mm/500 mm。

3.2 拖板移動(dòng)對(duì)基座平板導(dǎo)向槽的平行度

根據(jù)工件的不同，床身每移動(dòng)一個(gè)新的工位時(shí)，都必須采用專用檢具通過基座平板上的基準(zhǔn)槽找正。在拖板上固定專用檢具，使其測(cè)頭觸及基座平板導(dǎo)向基準(zhǔn)槽的側(cè)面，通過拖板移動(dòng)，來調(diào)整床身與基座平板的平行度(圖2)。要求局部公差0.03 mm/1000 mm。

3.3 主軸軸線對(duì)拖板移動(dòng)的平行度

在主軸錐孔內(nèi)插入一根檢驗(yàn)棒。在溜板上固定指示器，使其測(cè)頭分別觸及檢驗(yàn)棒表面:(a)在垂直平面內(nèi);(b)在水平面內(nèi)，移動(dòng)溜板檢驗(yàn)，主軸旋轉(zhuǎn)180°再依次檢驗(yàn)一次(圖3)。要求(a):0.06 mm/500 mm;(b):0.04 mm/500 mm，且(a)只許向上偏，(b)只許向前偏。(a)、(b)誤差分別計(jì)算。誤差以兩次測(cè)量結(jié)果的平均值計(jì)算，不應(yīng)超過公差值。

3.4 拖板移動(dòng)對(duì)左右支撐架檢測(cè)基準(zhǔn)塊的平行度

在左、右支撐架上分別安裝檢測(cè)基準(zhǔn)塊。在拖板上固定指示器，使其測(cè)頭分別觸及檢測(cè)基準(zhǔn)塊表面:(a)在垂直平面內(nèi);(b)在水平面內(nèi)，移動(dòng)拖板檢驗(yàn)(圖4)。(a)、(b)誤差分別計(jì)算。誤差不應(yīng)超過公差值。要求(a):0.04 mm/300 mm;(b):0.03 mm/300 mm;全長(zhǎng)上(a):0.14 mm;(b):0.10 mm，且(a)只許向上偏，(b)只許向前偏。

4 結(jié)語(yǔ)

本機(jī)床在拖板上同時(shí)配置有磨頭總成和強(qiáng)力刀架，能在一臺(tái)設(shè)備上完成烘缸滾筒的精車與精磨的所有工序，實(shí)現(xiàn)一次裝夾，全部完成。能有效地保證加工精度的同時(shí)提高工作效率，目前該落地車磨床已在某廠驗(yàn)收合格，并投入生產(chǎn)，暫無(wú)不良信息反饋，深受用戶好評(píng)。

［1］現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［2］金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)編寫組.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)［M］.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980.