造紙業烘缸滾筒加工落地車磨床的結構特點與精度保證

彭鳳梅 林 盛

(山東普利森集團有限公司，山東 德州 253076)

在造紙行業，傳統的鑄造揚克缸為主要的造紙設備，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效率都會給造紙業的產品帶來嚴重的質量問題。特別是近年來有幾個造紙廠家在使用傳統揚克缸的過程中，連續發生的爆炸事故，使這種鑄造揚克缸暴露出越來越多的弊端。在這種背景下，如今，傳統的鑄造揚克缸已經被新的方法逐步取代，揚克缸的制造已經在傳統單一的鑄造工藝的基礎上又增加了鋼質揚克缸，而且已經證明了，這種鋼制揚克缸因為增加了烘缸的彈性，避免了鑄鐵缸在某些情況下會出現的爆炸現象的同時，還具有熱傳導效率高、操作更加安全且低成本、低運行費用等優點。因此，用鋼質代替鑄鐵揚克缸，將是大勢所趨。但是，鋼質揚克缸的制造是一個非常復雜的過程，需要非常專業的制造設備和檢測手段。

為此，筆者公司針對造紙行業這種新型的鋼質揚克缸的加工，研制出了CM6050×60×63 專用落地車磨床，其可加工工件最大回轉徑Φ5000 mm，長度6000 mm，最大承重63 t。通過該機床，可對不同材質的軸類工件，筒形和盤形工件進行車削外圓、外錐面、端面、切槽和車削曲面等。并可對以上工件進行磨削處理，尤其適用于造紙行業中烘缸筒的車削及磨削加工。

1 機床的總體結構布局

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

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，床臺可在基座平板上縱、橫向多位置安放。床身把合在床臺上，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，可隨時修正砂輪，保證磨削精度。整體磨刀架部還配有大走臺，走臺上安裝有集中操縱站，縱、橫向還安裝有防護罩。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，以便于和床身找平行。本機床還配有液壓及冷卻系統。

2 機床的主要機械結構及特點

2.1 主軸箱

主軸箱是機床的重要基礎部件。采用雙層壁穿軸式，高剛度短主軸結構，箱體整體剛性大，吸振性強，降噪效果好。主軸采用NSK 高精度雙列圓柱滾子軸承，使主軸具有高強度、高精度的特點。由CTB G490 kW伺服主軸電機拖動，經伺服主軸驅動器調速，實現主軸變速范圍0.5～40 r/min，使主軸既能實現低速大扭矩切削，又能完成高速精車精磨加工。

2.2 基座平板

基座平板是本機床的關鍵部件之一。是機床多項安裝調試及精度檢驗的標準，故其加工和檢驗的要求比較嚴格。基座平板用作安裝左右支撐架和床臺之用，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床主軸線方向有足夠數量的T 形槽，支撐架底座通過螺栓與其把合。其中還有作基準用的導向槽且與主軸線平行。支撐架底座通過導向槽導向，可多位置把合，以加工不同長度的工件。此外，支撐架底座通過楔塊與導向槽兩側面的配合用作床臺縱放時的定位基準面。

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

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、調整墊和支撐架走臺組成。

支撐架底座采用高強度、低應力優質鑄鐵鑄造，鑄件經過毛坯時效處理和粗加工后的二次時效處理，以充分消除鑄造應力和加工應力。支撐架底座通過T 形螺栓與基座平板把合，經過基準導向槽可根據工件的長短在Z 軸方向進行調整，上部安裝有支撐架及調整墊，并在橫向上裝有頂板裝置，可相對床身平行進行微調，以保證車削及磨削時工件的直線度及柱度。

2.4 床臺與床身

床臺與床身均采用優質鑄鐵鑄造，內部設有若干縱橫筋板，具有較高的剛性和穩定性。鑄件經過毛坯時效處理和粗加工后的二次時效處理，以充分消除鑄造應力和加工應力，床身和導軌之間縱橫向筋板布置合理，可使機床處于最好的受力狀態。

床臺可在基座平板橫、縱向多位置安裝，床臺下底面安裝有導向鍵，通過基座平板上的基準槽可準確定位，床臺前側面安裝有導線槽板支架，縱向拖鏈在固定的槽板上隨拖板移動。床臺左前端面把合有砂輪修整器支架座，上部安裝有床身側頂板及調整墊鐵，實現床身的正確找正。

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

2.5 車削刀架、磨頭及砂輪修整器

本機床在大拖板上配置一個磨頭總成，并配置一個強力刀架，刀架為整體結構，與磨頭體和橫滑板把合，車削時安裝有刀夾，適合強力切削。磨頭采用伺服電動機通過減速器直聯滾珠絲杠從而拖動磨頭橫向進給。當磨頭處在工作狀態時，采用電手輪微進給方式，砂輪驅動電動機為交流伺服電動機，功率為15 kW，砂輪直徑為Φ750 mm。磨頭行程500 mm。磨頭總成橫向進給可與Z 軸聯動，因此刀架具有數控功能。大拖板左前側上還安裝有砂輪修整器，以便于隨時對砂輪進行修整，保證磨削精度。

3 精度保證

本機床在最后安裝驗收階段的精度檢驗主要有以下幾個方面。

3.1 基座平板工作面的平面度

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

3.2 拖板移動對基座平板導向槽的平行度

根據工件的不同，床身每移動一個新的工位時，都必須采用專用檢具通過基座平板上的基準槽找正。在拖板上固定專用檢具，使其測頭觸及基座平板導向基準槽的側面，通過拖板移動，來調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 主軸軸線對拖板移動的平行度

在主軸錐孔內插入一根檢驗棒。在溜板上固定指示器，使其測頭分別觸及檢驗棒表面:(a)在垂直平面內;(b)在水平面內，移動溜板檢驗，主軸旋轉180°再依次檢驗一次(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)誤差分別計算。誤差以兩次測量結果的平均值計算，不應超過公差值。

3.4 拖板移動對左右支撐架檢測基準塊的平行度

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

4 結語

本機床在拖板上同時配置有磨頭總成和強力刀架，能在一臺設備上完成烘缸滾筒的精車與精磨的所有工序，實現一次裝夾，全部完成。能有效地保證加工精度的同時提高工作效率，目前該落地車磨床已在某廠驗收合格，并投入生產，暫無不良信息反饋，深受用戶好評。

［1］現代實用機床設計手冊編委會.現代實用機床設計手冊［M］.北京:機械工業出版社，2006.

［2］金屬切削機床設計編寫組.金屬切削機床設計［M］.上海:上海科學技術出版社，1980.