造纸机刮刀磨床专用机械工作台的研究与设计

朱圣华，时强兵，李 珂，李 宇

(昆山登云科技职业学院，江苏 昆山 215300)

造纸机刮刀的磨削可以采用普通的直线刃刀片磨床进行，在没有专用夹具的情况下一次只能磨削一把刀片，如果在电磁工作台上加装专用夹具则同时可以磨削多把刀片，但夹具的安装比较费时，工人的劳动强度大，磨削精度差，操作不安全[1-2]。

为此，在对市场调研的基础上研发设计了一款将夹具与工作台做成一体的刮刀专用磨床，用于造纸机上的刮刀磨削。该磨床经客户使用验证表明，提高了工作效率，减少了故障点，降低了生产成本，收到了较好的效果。造纸机刮刀专用磨床结构示意图如图1所示。

图1 造纸机刮刀专用磨床结构示意图

刮刀规格(长×宽×厚)一般为3 000～6 300 mm×120 mm×1.5 mm，根锯用户要求，可以定制各种不同长度规格的刮刀磨床，无需专用夹具，可一次性装夹20～30片厚度1.0～1.5 mm的刮刀进行磨削，效率极高，操作方便，并可刃磨不同角度的刮刀。

本机床主要包括床身底座、车架、机械工作台、工作台回转机构、磨头车传动机构、磨头电机、冷却和磁性分离装置、立柱、进刀机构、润滑系统、电控系统等，本文主要就机械式工作台与夹具一体化的设计进行阐述。

1 刮刀专用磨床工作台结构设计

1.1 传统刀片磨床电磁工作台结构

传统刀片磨床的工作台结构，其床身直线导轨之间设有多块电磁吸盘，电磁吸盘串联成狭长的工作区域。单块电磁吸盘结构示意图如图2所示。

图2 单块电磁吸盘结构示意图

吸盘之间通过中间轴承架和磁盘连接件连接，磁盘连接件的两个端面与对应在两边的电磁吸盘连接，中间轴承架由轴承主架和上盖构成，磁盘连接件的中部轴段对应置于轴承主架上，中间轴承架的上盖安装在磁盘连接件轴段上面；连接两边吸盘中的一侧轴承架固定在床身上，另一端通过磁盘连接轴与吸盘连接；另一侧轴承架的一端通过长轴与电磁吸盘连接。多块电磁吸盘连接后的工作台示意图如图3所示。

图3 多块电磁吸盘连接后工作台示意图

根据刮刀长度确定工作台的长度，可以选择不同的电磁吸盘进行组合连接。在该侧轴承架另一端的长轴上装有锁紧轴承架与蜗轮，连接手轮的蜗杆与带有刻度盘的蜗轮啮合。能实现转向以达到加工所需角度，加工效率高，误差小，保证了磨削件的精度要求。

在没有夹具的情况下，只能利用电磁吸盘的吸力夹持单把刀片进行磨削，旋转工作台到所需要的角度进行磨削。用电磁吸盘磨单把刮刀角度调整装夹示意图如图4所示，这种方式磨削效率很低。

图4 用电磁吸盘磨单把刮刀角度调整装夹示意图

为了提高工作效率，一般厂家都会配备一定的装刀夹具，把夹具吸附在工作台上然后调整到所需要的角度进行磨削。用电磁吸盘和夹具磨多把刮刀角度调整装夹示意图如图5所示。

图5 用电磁吸盘和夹具磨多把刮刀角度调整装夹示意图

1.2 刮刀磨床专用机械工作台设计

磨刮刀专用的机械工作台，就是把夹具和底座直接设计成一体。单块机械工作台底座结构示意图如图6所示。

通过中间轴承架和中间轴刚性连接，将工作台安装在床身凹槽中，连接件的两个端面与对应在两边的工作台连接，中间轴承架由轴承主架和上盖构成，连接件的中部轴段对应置于轴承主架上，中间轴承架的上盖安装在连接件轴段上；连接两边工作台中的一侧轴承架固定在床身上，另一端通过连接轴与工作台连接；另一侧轴承架的一端通过长轴与电磁吸盘连接。

图6 单块机械工作台底座结构示意图

松开夹紧轴承座螺栓，旋转手轮，通过蜗轮蜗杆控制工作台的转轴，可方便调整工作台所需的角度，调整好角度后用扳手将工作台夹紧轴承座锁紧。

工作台除了以凹槽、角度垫板为主的工作件外，还有用T型螺钉、压板附件夹持工件的辅助工作件。多块底座连接后装上夹具的机械工作台示意图如图7所示。

图7 多块底座连接后装上夹具机械工作台示意图

在工作台底部装入所需角度的垫板，把需要磨削的刮刀装入工作台，然后旋转工作台到所需要的角度，锁紧工作台即可开始工作。机械工作台磨削刮刀装夹调整示意图如图8所示。

图8 机械工作台磨削刮刀装夹调整示意图

2 刮刀专用磨床电气控制原理及说明

(1)本机床采用3相50 Hz、380 V电源，机床必须引接可靠的接地线以确保安全。控制变压器用于控制电源和机床照明。开关电源用于PLC控制器电源供给及行走部分接近开关电源和充退磁控制。隔离变压器用于保护电磁吸盘安全可靠地工作。

(2)打开机床电源开关，电源指示灯亮，表示系统已受电，磨头启动。为避免在工件未夹紧状态下磨削造成事故，磨头启动前必须先对工作台进行检查操作，确认正常后磨头才能启动。磨头启动后电动下降将被锁死。

(3)工作台移动由变频电机驱动，实现无级调速。工作台移动分为点动和自动两种工作模式。

(4)磨头升降有手动和电动两种工作方式，通过扳动磨架上手柄操作，扳到电动一侧可以实现点动升降。当磨头上升到极限，行程开关动作停止上升。

(5)磨头电机启动后，电动磨头升降将不起作用，防止误操作损坏设备和工件，此时磨头升降只能通过手柄轮操作。在开机或运行过程中发生电机过载都有报警指示，并自动使磨架停止运行。机械工作台专用磨床电气原理图如图9所示。

图9 机械工作台专用磨床电气原理图

本机与电磁吸盘工作台的磨床控制原理相比具有明显的优势，避免了电磁吸盘因进水可能造成的故障，省去了电磁吸盘及充退磁控制环节，降低了生产成本，减少了故障点。

3 刮刀专用磨床安装调试要点

(1)开机准备。操作机床前，要对机床结构、性能、动作和操作方法等有详细的了解，在开车前应全面检查机床。

(2)装刀。根据所磨刮刀的角度选择相应的角度垫块，装刀数量可以为10～25片，装刀时底部应落实，不能浮空且两端应一致，压刀板应距刀口10～20 mm，不能太低，然后逐个压紧顶紧螺栓，同时轻打刀口上部，使之落实，然后旋转工作台至相应的角度。

(3)磨削定长。根据所磨工件的长度，调整两行程挡块的位置，使之处于适当的距离。车架上的接近开关被床身上的行程挡块遮挡后发出换向信号。拉开或缩短行程挡块的距离，即可控制车架往复运动的行程。

(4)对刀。将砂轮快速上升至高于刀口的位置，按车架点动移至左端，将砂轮点动下降到接近刀口大约10 mm的位置，再手动下降至接近刀口，使之在全长上高于刀口。应特别注意，开动磨头前必须检查砂轮高低位置，确保在全长任意位置都高于所磨工件的表面，防止造成机床损坏及人身安全事故。

(5)开水泵。将车架运行转至自动，车架左右运行，可通过操作变频器调节按钮来实现进给机构进刀撞块自动进给、磨头车往复运动速度的调整。

(6)进刀。可用手动和自动，逆时针方向为砂轮下降，反之为上升，刻度盘每格进给量0.01 mm。一般每次进给为0.05～0.10 mm，防止烧刀。大面积见光后也可转入自动进刀，刀口全部见光后即可停止进刀，转入精磨。

停机前先将砂轮上升4～5圈，然后停止全部动作，再进行卸刀、油刀和检查。定期加油，多观察，勤检查，保持机床清洁。