第三章钢索塔节段端面机加工
第一节概述
节段端面机加工技术在南京三桥钢索塔制造中的作用至关重要。设计对钢索塔架设安装时节段间端面金属接触率的要求，决定了钢索塔线形的控制必须且只能在节段的端面机加工过程中进行。
在所有节段中，最小节段外形结构尺寸为8m×6.8m×5m、最小节段重量约为90t。端面机加工的主要精度要求为：平面度为0.25mm/全平面，端面垂直度为1/10000，同时此类大型钢构件由于受空间精密测量技术、工件尺寸对温度变化敏感、工件状态对支撑方式敏感及精确定位难度大等因素影响，其精密加工技术具有明显的难度和复杂性，目前在国际上仅日本、美国等少数几个工业发达国家掌握。
针对南京三桥钢索塔节段的机加工，做了大量的科研工作，攻克了不少技术难关，取得了数项技术成果，最终选择的技术路线是先进的测量方法＋数控正方法＋有效的工件状态控制方法＋普通机加工设备。其中最关键的成果是在测量技术上采用了目前世界上先进的激光跟踪测量仪器TrackerⅡ型API(简称API)，并针对节段机加工开发了测量划线及正系统软件，这项测量技术能实现对节段在任意姿态下进行可靠高效的精密空间测量、设定节段机加工和安装基准、机加工正指导等三方面功能，系统总体技术水平达到国际先进水平，部分性能处于国际领先。
由于总体技术线路的选择科学合理，关键技术先进可靠，所以最终所有节段的机加工精度均达到了设计要求。根据检测数据统计结果分析，不仅端面机加工两项最主要的精度指标达到了设计要求，其中平面度误差值全部控制在0.25mm之内，端面垂直度误差值全部控制在1/10000之内，而且其余各项机加工精度值也全部达到《南京长江第三大桥钢塔制造及架设工艺标准》的相关要求。
第二节钢索塔节段端面机加工流程
南京三桥钢索塔节段端面机加工的流程，以Tn节段加工为例，示于图3.3.1。
图3.3.1 钢索塔节段端面机加工流程
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第三节工艺装备和厂房
api设计一、机加工厂房及工艺布局
根据南京三桥钢索塔节段端面机加工方案，节段端面机加工在专用厂房内进行，厂房内配置了大型端面机加工专用机床、数控正系统、API测量系统、节段运输平车及其它辅助设施，采取了有效的隔热和均温措施，机加工厂房工艺布局及实景照片如图3.3.2、3.3.3所示。
二、端面机加工专用铣床
南京三桥钢索塔节段端面机加工专用铣床是以T6920D 大型落地铣镗床为原型，根据索塔节段端面机加工的具体要求改进设计制造。机床精度标准执行JB4367-96，机床外观如图3.3.4所示，机床主要技术规格参数如下：
铣镗床立柱行程（x 轴）：10000mm 主轴箱行程（y 轴）：5300mm 滑枕行程（z 轴）：1200 mm 主轴转速：2.3〜485r/min
主轴箱、立柱进给速度范围（无级）：
1〜4000 mm/min
主轴电机功率：55kW 。
为了保证机床的精度，在其设计、制造和安装方面采取了如下关键措施：机床关键零部件光栅数显尺采用了从西班牙进口的FAGOR 产品，确保机床工作时能可靠地对各轴行程进行高精度检测；机床设有三项精度补偿结构，即主轴箱重心位移补偿、滑枕变形补偿、方滑枕加装附件补偿，为提高机床平面度精度提供了硬件上的保障；机床安装精调时采取了与传统不同的测量方法，使用了高精度的激光跟踪三维测量仪
厂房外景 厂房内景
图2.7.3 图2.7.4 图3.3.3  节段端面机加工厂房
图3.3.4  节段端面机加工的机床
API ，直接对机床安装平面度误差进行监控，使机床最终的安装平面度误差控制到：在10m ×5.5m 平面范围，误差值最大为0.22mm ，明显低于JB4367-96中规定的等效允许误差值。
三、Tracker Ⅱ型激光跟踪测量系统
API 精密激光跟踪测量系统（如图  3.3.5所示）是由美国自动精密工程公司（Automated Precision Inc ）制造的精密测量系统。API 主要应用于大型工件的尺寸测量和形位误差测量；各种工具和伺服机构的精确定位及相互位置测量；精密结构、机床的精度检测等。Tracker Ⅱ精密激光跟踪测量系统不仅能高效进行空间目标点的精密测量，而且具有强大的计算机数据处理功能，能迅速对所测目标特征点采集的众多数据进行处理，并根据需要拟合成直线、曲线，平面、曲面等三维图形，立即报告所指定元素之间的距离尺寸或夹角数据。
API 测量系统曾经在上海磁悬浮工程轨道梁及功能件等大型加工构件的精密测量中得到成功应用，在南京三桥钢索塔节段的制造中使用该系统在国际钢索塔制造领域尚属首次，南京三桥钢索塔节段制造的最终成果表明，API 测量系统的应用将钢索塔节段制造的国际先进水平提升到一个新的高度。API 测量系统主要技术规格参数如下：
参数名称 规格 测距范围 >35m 测角范围  水平方向偏摆角
±235º
图2.7.5
图3.3.5  API 精密激光跟踪测量系统

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