造紙機刮刀磨床專用機械工作臺的研究與設計

朱圣華，時強兵，李 珂，李 宇

(昆山登云科技職業(yè)學院，江蘇 昆山 215300)

造紙機刮刀的磨削可以采用普通的直線刃刀片磨床進行，在沒有專用夾具的情況下一次只能磨削一把刀片，如果在電磁工作臺上加裝專用夾具則同時可以磨削多把刀片，但夾具的安裝比較費時，工人的勞動強度大，磨削精度差，操作不安全[1-2]。

為此，在對市場調(diào)研的基礎上研發(fā)設計了一款將夾具與工作臺做成一體的刮刀專用磨床，用于造紙機上的刮刀磨削。該磨床經(jīng)客戶使用驗證表明，提高了工作效率，減少了故障點，降低了生產(chǎn)成本，收到了較好的效果。造紙機刮刀專用磨床結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 造紙機刮刀專用磨床結(jié)構(gòu)示意圖

刮刀規(guī)格(長×寬×厚)一般為3 000～6 300 mm×120 mm×1.5 mm，根鋸用戶要求，可以定制各種不同長度規(guī)格的刮刀磨床，無需專用夾具，可一次性裝夾20～30片厚度1.0～1.5 mm的刮刀進行磨削，效率極高，操作方便，并可刃磨不同角度的刮刀。

本機床主要包括床身底座、車架、機械工作臺、工作臺回轉(zhuǎn)機構(gòu)、磨頭車傳動機構(gòu)、磨頭電機、冷卻和磁性分離裝置、立柱、進刀機構(gòu)、潤滑系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等，本文主要就機械式工作臺與夾具一體化的設計進行闡述。

1 刮刀專用磨床工作臺結(jié)構(gòu)設計

1.1 傳統(tǒng)刀片磨床電磁工作臺結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)刀片磨床的工作臺結(jié)構(gòu)，其床身直線導軌之間設有多塊電磁吸盤，電磁吸盤串聯(lián)成狹長的工作區(qū)域。單塊電磁吸盤結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 單塊電磁吸盤結(jié)構(gòu)示意圖

吸盤之間通過中間軸承架和磁盤連接件連接，磁盤連接件的兩個端面與對應在兩邊的電磁吸盤連接，中間軸承架由軸承主架和上蓋構(gòu)成，磁盤連接件的中部軸段對應置于軸承主架上，中間軸承架的上蓋安裝在磁盤連接件軸段上面；連接兩邊吸盤中的一側(cè)軸承架固定在床身上，另一端通過磁盤連接軸與吸盤連接；另一側(cè)軸承架的一端通過長軸與電磁吸盤連接。多塊電磁吸盤連接后的工作臺示意圖如圖3所示。

圖3 多塊電磁吸盤連接后工作臺示意圖

根據(jù)刮刀長度確定工作臺的長度，可以選擇不同的電磁吸盤進行組合連接。在該側(cè)軸承架另一端的長軸上裝有鎖緊軸承架與蝸輪，連接手輪的蝸桿與帶有刻度盤的蝸輪嚙合。能實現(xiàn)轉(zhuǎn)向以達到加工所需角度，加工效率高，誤差小，保證了磨削件的精度要求。

在沒有夾具的情況下，只能利用電磁吸盤的吸力夾持單把刀片進行磨削，旋轉(zhuǎn)工作臺到所需要的角度進行磨削。用電磁吸盤磨單把刮刀角度調(diào)整裝夾示意圖如圖4所示，這種方式磨削效率很低。

圖4 用電磁吸盤磨單把刮刀角度調(diào)整裝夾示意圖

為了提高工作效率，一般廠家都會配備一定的裝刀夾具，把夾具吸附在工作臺上然后調(diào)整到所需要的角度進行磨削。用電磁吸盤和夾具磨多把刮刀角度調(diào)整裝夾示意圖如圖5所示。

圖5 用電磁吸盤和夾具磨多把刮刀角度調(diào)整裝夾示意圖

1.2 刮刀磨床專用機械工作臺設計

磨刮刀專用的機械工作臺，就是把夾具和底座直接設計成一體。單塊機械工作臺底座結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。

通過中間軸承架和中間軸剛性連接，將工作臺安裝在床身凹槽中，連接件的兩個端面與對應在兩邊的工作臺連接，中間軸承架由軸承主架和上蓋構(gòu)成，連接件的中部軸段對應置于軸承主架上，中間軸承架的上蓋安裝在連接件軸段上；連接兩邊工作臺中的一側(cè)軸承架固定在床身上，另一端通過連接軸與工作臺連接；另一側(cè)軸承架的一端通過長軸與電磁吸盤連接。

圖6 單塊機械工作臺底座結(jié)構(gòu)示意圖

松開夾緊軸承座螺栓，旋轉(zhuǎn)手輪，通過蝸輪蝸桿控制工作臺的轉(zhuǎn)軸，可方便調(diào)整工作臺所需的角度，調(diào)整好角度后用扳手將工作臺夾緊軸承座鎖緊。

工作臺除了以凹槽、角度墊板為主的工作件外，還有用T型螺釘、壓板附件夾持工件的輔助工作件。多塊底座連接后裝上夾具的機械工作臺示意圖如圖7所示。

圖7 多塊底座連接后裝上夾具機械工作臺示意圖

在工作臺底部裝入所需角度的墊板，把需要磨削的刮刀裝入工作臺，然后旋轉(zhuǎn)工作臺到所需要的角度，鎖緊工作臺即可開始工作。機械工作臺磨削刮刀裝夾調(diào)整示意圖如圖8所示。

圖8 機械工作臺磨削刮刀裝夾調(diào)整示意圖

2 刮刀專用磨床電氣控制原理及說明

(1)本機床采用3相50 Hz、380 V電源，機床必須引接可靠的接地線以確保安全?？刂谱儔浩饔糜诳刂齐娫春蜋C床照明。開關電源用于PLC控制器電源供給及行走部分接近開關電源和充退磁控制。隔離變壓器用于保護電磁吸盤安全可靠地工作。

(2)打開機床電源開關，電源指示燈亮，表示系統(tǒng)已受電，磨頭啟動。為避免在工件未夾緊狀態(tài)下磨削造成事故，磨頭啟動前必須先對工作臺進行檢查操作，確認正常后磨頭才能啟動。磨頭啟動后電動下降將被鎖死。

(3)工作臺移動由變頻電機驅(qū)動，實現(xiàn)無級調(diào)速。工作臺移動分為點動和自動兩種工作模式。

(4)磨頭升降有手動和電動兩種工作方式，通過扳動磨架上手柄操作，扳到電動一側(cè)可以實現(xiàn)點動升降。當磨頭上升到極限，行程開關動作停止上升。

(5)磨頭電機啟動后，電動磨頭升降將不起作用，防止誤操作損壞設備和工件，此時磨頭升降只能通過手柄輪操作。在開機或運行過程中發(fā)生電機過載都有報警指示，并自動使磨架停止運行。機械工作臺專用磨床電氣原理圖如圖9所示。

圖9 機械工作臺專用磨床電氣原理圖

本機與電磁吸盤工作臺的磨床控制原理相比具有明顯的優(yōu)勢，避免了電磁吸盤因進水可能造成的故障，省去了電磁吸盤及充退磁控制環(huán)節(jié)，降低了生產(chǎn)成本，減少了故障點。

3 刮刀專用磨床安裝調(diào)試要點

(1)開機準備。操作機床前，要對機床結(jié)構(gòu)、性能、動作和操作方法等有詳細的了解，在開車前應全面檢查機床。

(2)裝刀。根據(jù)所磨刮刀的角度選擇相應的角度墊塊，裝刀數(shù)量可以為10～25片，裝刀時底部應落實，不能浮空且兩端應一致，壓刀板應距刀口10～20 mm，不能太低，然后逐個壓緊頂緊螺栓，同時輕打刀口上部，使之落實，然后旋轉(zhuǎn)工作臺至相應的角度。

(3)磨削定長。根據(jù)所磨工件的長度，調(diào)整兩行程擋塊的位置，使之處于適當?shù)木嚯x。車架上的接近開關被床身上的行程擋塊遮擋后發(fā)出換向信號。拉開或縮短行程擋塊的距離，即可控制車架往復運動的行程。

(4)對刀。將砂輪快速上升至高于刀口的位置，按車架點動移至左端，將砂輪點動下降到接近刀口大約10 mm的位置，再手動下降至接近刀口，使之在全長上高于刀口。應特別注意，開動磨頭前必須檢查砂輪高低位置，確保在全長任意位置都高于所磨工件的表面，防止造成機床損壞及人身安全事故。

(5)開水泵。將車架運行轉(zhuǎn)至自動，車架左右運行，可通過操作變頻器調(diào)節(jié)按鈕來實現(xiàn)進給機構(gòu)進刀撞塊自動進給、磨頭車往復運動速度的調(diào)整。

(6)進刀。可用手動和自動，逆時針方向為砂輪下降，反之為上升，刻度盤每格進給量0.01 mm。一般每次進給為0.05～0.10 mm，防止燒刀。大面積見光后也可轉(zhuǎn)入自動進刀，刀口全部見光后即可停止進刀，轉(zhuǎn)入精磨。

停機前先將砂輪上升4～5圈，然后停止全部動作，再進行卸刀、油刀和檢查。定期加油，多觀察，勤檢查，保持機床清潔。