造纸业烘缸滚筒加工落地车磨床的结构特点与精度保证

彭凤梅 林 盛

(山东普利森集团有限公司，山东 德州 253076)

在造纸行业，传统的铸造扬克缸为主要的造纸设备，虽然这种由来已久的铸造工艺至今仍在延用，但是具有很多的局限性，比如铸造工艺本身的气孔、砂眼、缩孔、缩松等缺陷及其低的热传导效率都会给造纸业的产品带来严重的质量问题。特别是近年来有几个造纸厂家在使用传统扬克缸的过程中，连续发生的爆炸事故，使这种铸造扬克缸暴露出越来越多的弊端。在这种背景下，如今，传统的铸造扬克缸已经被新的方法逐步取代，扬克缸的制造已经在传统单一的铸造工艺的基础上又增加了钢质扬克缸，而且已经证明了，这种钢制扬克缸因为增加了烘缸的弹性，避免了铸铁缸在某些情况下会出现的爆炸现象的同时，还具有热传导效率高、操作更加安全且低成本、低运行费用等优点。因此，用钢质代替铸铁扬克缸，将是大势所趋。但是，钢质扬克缸的制造是一个非常复杂的过程，需要非常专业的制造设备和检测手段。

为此，笔者公司针对造纸行业这种新型的钢质扬克缸的加工，研制出了CM6050×60×63 专用落地车磨床，其可加工工件最大回转径Φ5000 mm，长度6000 mm，最大承重63 t。通过该机床，可对不同材质的轴类工件，筒形和盘形工件进行车削外圆、外锥面、端面、切槽和车削曲面等。并可对以上工件进行磨削处理，尤其适用于造纸行业中烘缸筒的车削及磨削加工。

1 机床的总体结构布局

如图1 所示，本机床主要由主轴箱、基座平板、床台、床身、拖板、磨头、砂轮修整器、刀架、纵向进给装置、轴承支撑架总成、冷却及回收装置、电控系统、液压润滑系统等组成。

其布局形式为:主轴箱落地，地基上安装有基座平板，基座平板上有纵向或横向T 形槽，床台可在基座平板上纵、横向多位置安放。床身把合在床台上，纵向滚珠丝杠安装在床身中部，使床鞍通过滚珠丝杠可纵向进给。横向滑板上部配有磨削装置和刀架，砂轮旁还安装有砂轮修正器，可随时修正砂轮，保证磨削精度。整体磨刀架部还配有大走台，走台上安装有集中操纵站，纵、横向还安装有防护罩。轴承支撑架可在基座平板上纵向多位置安放并可横向微调，以便于和床身找平行。本机床还配有液压及冷却系统。

2 机床的主要机械结构及特点

2.1 主轴箱

主轴箱是机床的重要基础部件。采用双层壁穿轴式，高刚度短主轴结构，箱体整体刚性大，吸振性强，降噪效果好。主轴采用NSK 高精度双列圆柱滚子轴承，使主轴具有高强度、高精度的特点。由CTB G490 kW伺服主轴电机拖动，经伺服主轴驱动器调速，实现主轴变速范围0.5～40 r/min，使主轴既能实现低速大扭矩切削，又能完成高速精车精磨加工。

2.2 基座平板

基座平板是本机床的关键部件之一。是机床多项安装调试及精度检验的标准，故其加工和检验的要求比较严格。基座平板用作安装左右支撑架和床台之用，分工件基座平板和床身基座平板。采用半封闭形的箱体，有足够的厚度，内部肋板纵横交叉密布，使其具有很好的刚性。

工件基座平板上平行于机床主轴线方向有足够数量的T 形槽，支撑架底座通过螺栓与其把合。其中还有作基准用的导向槽且与主轴线平行。支撑架底座通过导向槽导向，可多位置把合，以加工不同长度的工件。此外，支撑架底座通过楔块与导向槽两侧面的配合用作床台纵放时的定位基准面。

床台基座平板其T 形槽与机床主轴线垂直，其中每一块基座平板都有一条基准槽，床台通过定位键与此基准槽的配合进行前后位置的移动，以便加工不同直径大小的缸筒，这些T 形槽的数量和间距可以和床台行程相配合，能保证机床在加工最大直径与最小直径之间的任何直径时不产生死区。

2.3 支撑架总成

支撑架分为左、右支撑架，每套支撑架由支撑架底座、支撑架、调整垫和支撑架走台组成。

支撑架底座采用高强度、低应力优质铸铁铸造，铸件经过毛坯时效处理和粗加工后的二次时效处理，以充分消除铸造应力和加工应力。支撑架底座通过T 形螺栓与基座平板把合，经过基准导向槽可根据工件的长短在Z 轴方向进行调整，上部安装有支撑架及调整垫，并在横向上装有顶板装置，可相对床身平行进行微调，以保证车削及磨削时工件的直线度及柱度。

2.4 床台与床身

床台与床身均采用优质铸铁铸造，内部设有若干纵横筋板，具有较高的刚性和稳定性。铸件经过毛坯时效处理和粗加工后的二次时效处理，以充分消除铸造应力和加工应力，床身和导轨之间纵横向筋板布置合理，可使机床处于最好的受力状态。

床台可在基座平板横、纵向多位置安装，床台下底面安装有导向键，通过基座平板上的基准槽可准确定位，床台前侧面安装有导线槽板支架，纵向拖链在固定的槽板上随拖板移动。床台左前端面把合有砂轮修整器支架座，上部安装有床身侧顶板及调整垫铁，实现床身的正确找正。

床身导轨采用山平导轨形式，导轨表面淬火处理，具有足够的刚度和很好的导向性且精度保持性好。床身把合在床台上，其上安装有供大拖板纵向移动用的滚珠丝杠，右端面还安装有纵向进给箱，床身两端面安装有防护罩支架，采用可伸缩式不锈钢防护罩对导轨进行防护。

2.5 车削刀架、磨头及砂轮修整器

本机床在大拖板上配置一个磨头总成，并配置一个强力刀架，刀架为整体结构，与磨头体和横滑板把合，车削时安装有刀夹，适合强力切削。磨头采用伺服电动机通过减速器直联滚珠丝杠从而拖动磨头横向进给。当磨头处在工作状态时，采用电手轮微进给方式，砂轮驱动电动机为交流伺服电动机，功率为15 kW，砂轮直径为Φ750 mm。磨头行程500 mm。磨头总成横向进给可与Z 轴联动，因此刀架具有数控功能。大拖板左前侧上还安装有砂轮修整器，以便于随时对砂轮进行修整，保证磨削精度。

3 精度保证

本机床在最后安装验收阶段的精度检验主要有以下几个方面。

3.1 基座平板工作面的平面度

基座平板作为机床多项精度检验的基准，在制造过程中的加工精度是我们必须要保证的一项重要精度。要求基座平板的平面度在全长4000 mm范围内为0.08 mm，在全长6000 mm范围内为0.10 mm，局部公差为0.015 mm/500 mm。

3.2 拖板移动对基座平板导向槽的平行度

根据工件的不同，床身每移动一个新的工位时，都必须采用专用检具通过基座平板上的基准槽找正。在拖板上固定专用检具，使其测头触及基座平板导向基准槽的侧面，通过拖板移动，来调整床身与基座平板的平行度(图2)。要求局部公差0.03 mm/1000 mm。

3.3 主轴轴线对拖板移动的平行度

在主轴锥孔内插入一根检验棒。在溜板上固定指示器，使其测头分别触及检验棒表面:(a)在垂直平面内;(b)在水平面内，移动溜板检验，主轴旋转180°再依次检验一次(图3)。要求(a):0.06 mm/500 mm;(b):0.04 mm/500 mm，且(a)只许向上偏，(b)只许向前偏。(a)、(b)误差分别计算。误差以两次测量结果的平均值计算，不应超过公差值。

3.4 拖板移动对左右支撑架检测基准块的平行度

在左、右支撑架上分别安装检测基准块。在拖板上固定指示器，使其测头分别触及检测基准块表面:(a)在垂直平面内;(b)在水平面内，移动拖板检验(图4)。(a)、(b)误差分别计算。误差不应超过公差值。要求(a):0.04 mm/300 mm;(b):0.03 mm/300 mm;全长上(a):0.14 mm;(b):0.10 mm，且(a)只许向上偏，(b)只许向前偏。

4 结语

本机床在拖板上同时配置有磨头总成和强力刀架，能在一台设备上完成烘缸滚筒的精车与精磨的所有工序，实现一次装夹，全部完成。能有效地保证加工精度的同时提高工作效率，目前该落地车磨床已在某厂验收合格，并投入生产，暂无不良信息反馈，深受用户好评。

［1］现代实用机床设计手册编委会.现代实用机床设计手册［M］.北京:机械工业出版社，2006.

［2］金属切削机床设计编写组.金属切削机床设计［M］.上海:上海科学技术出版社，1980.