多工位制筆加工機床轉動圓盤材料的選擇

2016-06-04 08:18:16李建偉孫奇涵天津職業技術師范大學機械工程學院天津300222

山東工業技術 2016年11期

李建偉，孫奇涵（天津職業技術師范大學　機械工程學院，天津　300222）

多工位制筆加工機床轉動圓盤材料的選擇

李建偉，孫奇涵
（天津職業技術師范大學機械工程學院，天津300222）

摘要：我國制筆工業已經具有較大的生產規模，但是國內制筆行業的加工設備依賴國外進口。上世紀九十年代我國對德國MIKRON公司生產的24工位的筆頭加工設備進行了仿制研究，設備實驗仿制因為部分關鍵部件精度達不到要求而沒有投入到生產實際中。本文針對多工位加工機床的關鍵部件轉動圓盤的材料選擇及熱處理進行了初步的研究，選擇轉動圓盤的金屬材料，對生產加工該類零件的加工質量起到了至關重要的作用。

關鍵詞：多工位；機床；轉動圓盤；材料

1　轉動圓盤的工作原理及結構

轉動圓盤是多工位加工機床的分度回轉工作臺，夾具和工件安裝在回轉工作臺上；轉動圓盤的上下分別安裝動力頭座，對動力刀頭起到支撐作用。安裝轉動圓盤的工作臺繞軸線作分度回轉運動；氣動裝置對旋轉工作臺進行驅動，促使加工工件完成各工位的加工工序。

轉動圓盤在正常運行過程中需要實現頻繁地快速啟停以及旋轉，為了提高轉動圓盤加工精度，要求其在旋轉過程中處于“懸浮”狀態從而減小摩擦，從而提高定位精度。因此轉動圓盤的加工精度對筆頭的加工質量的好壞起到了關鍵作用。

2　轉動圓盤特性分析

由于中性筆頭的加工精度要求高，轉動圓盤在工作過程采用氣動懸浮以減小摩擦從而提高回轉精度，該機構的回轉精度的高低決定了工件的加工精度。因此對多工位加工機床的轉盤的尺寸加工精度要求比較高。另外，轉動圓盤在旋轉加工過程中需要在動力頭之間快速、頻繁地啟停，轉動圓盤的表面容易產生磨損以及熱量的產生導致轉盤尺寸的改變，影響筆頭的加工精度。

通過分析可以得出，轉動圓盤材料的選用應該滿足較高的耐磨性；較好的尺寸穩定性，即熱收縮力低；較好的力學性能，即有較高的強度和剛度等條件。

3　轉盤材料選擇

實驗中通過對鉆削國外生產的轉動圓盤獲得的屑銷進行分析，得到其化學成分以及含量分別為：碳3.45%、硅2.17%、銅1.02%、錳0.97%、鎳0.51、鉻0.19%、硫0.03%、磷0.02%。

目前機械加工材料分為鑄鐵、碳素鋼、合金鋼三種類型，三種類型剛才的含碳量情況分別為：鑄鐵2%～4%，碳素鋼0.1%～1.7%，合金鋼＜0.25%。通過分析對比可以得出轉動圓盤應該使用含碳、硅量高的鑄鐵。由于轉動圓盤在工作中需要頻繁啟停，工件應到具有較好的抗沖擊性。因此，轉動圓盤原材料不適合選用脆性材料的灰口鑄鐵；其次，可鍛鑄鐵工藝復雜，生產周期較長，不適合作為轉動圓盤的生產材料；孕育鑄鐵抗拉強度及抗彎強度較高，沖擊韌性和延伸率較低，不適合轉動圓盤生產材料；球墨鑄鐵具有灰鑄鐵的性能，比灰鑄鐵的強度、韌性和塑性高。

表1　球墨鑄鐵的牌號以及組織成分

通過對不同類別鑄鐵材料的組織特點、性能對比，轉動圓盤選用的加工材料為球墨鑄鐵。球墨鑄鐵的牌號以及組織成分如表1所示。

QT400、QT450、QT500、QT600四種球墨鑄鐵的主要金相組織均包含鐵素體，其優點是組織穩定性較好，缺點是硬度、抗拉強度低，耐磨性差，不符合轉動圓盤設計性能要求；QT700和QT800兩種球墨鑄鐵的主要金相組織均包含珠光體，其優點是組織穩定性和耐磨性強，抗拉輕度和硬度高，符合轉動圓盤設計性能要求。

綜上所述，加工轉動圓盤使用的材料選用珠光體或回火組織的QT800。