多工位制笔加工机床转动圆盘材料的选择

2016-06-04李建伟孙奇涵天津职业技术师范大学机械工程学院天津300222

山东工业技术 2016年11期

李建伟，孙奇涵（天津职业技术师范大学　机械工程学院，天津　300222）

多工位制笔加工机床转动圆盘材料的选择

李建伟，孙奇涵
（天津职业技术师范大学机械工程学院，天津300222）

摘要：我国制笔工业已经具有较大的生产规模，但是国内制笔行业的加工设备依赖国外进口。上世纪九十年代我国对德国MIKRON公司生产的24工位的笔头加工设备进行了仿制研究，设备实验仿制因为部分关键部件精度达不到要求而没有投入到生产实际中。本文针对多工位加工机床的关键部件转动圆盘的材料选择及热处理进行了初步的研究，选择转动圆盘的金属材料，对生产加工该类零件的加工质量起到了至关重要的作用。

关键词：多工位；机床；转动圆盘；材料

1　转动圆盘的工作原理及结构

转动圆盘是多工位加工机床的分度回转工作台，夹具和工件安装在回转工作台上；转动圆盘的上下分别安装动力头座，对动力刀头起到支撑作用。安装转动圆盘的工作台绕轴线作分度回转运动；气动装置对旋转工作台进行驱动，促使加工工件完成各工位的加工工序。

转动圆盘在正常运行过程中需要实现频繁地快速启停以及旋转，为了提高转动圆盘加工精度，要求其在旋转过程中处于“悬浮”状态从而减小摩擦，从而提高定位精度。因此转动圆盘的加工精度对笔头的加工质量的好坏起到了关键作用。

2　转动圆盘特性分析

由于中性笔头的加工精度要求高，转动圆盘在工作过程采用气动悬浮以减小摩擦从而提高回转精度，该机构的回转精度的高低决定了工件的加工精度。因此对多工位加工机床的转盘的尺寸加工精度要求比较高。另外，转动圆盘在旋转加工过程中需要在动力头之间快速、频繁地启停，转动圆盘的表面容易产生磨损以及热量的产生导致转盘尺寸的改变，影响笔头的加工精度。

通过分析可以得出，转动圆盘材料的选用应该满足较高的耐磨性；较好的尺寸稳定性，即热收缩力低；较好的力学性能，即有较高的强度和刚度等条件。

3　转盘材料选择

实验中通过对钻削国外生产的转动圆盘获得的屑销进行分析，得到其化学成分以及含量分别为：碳3.45%、硅2.17%、铜1.02%、锰0.97%、镍0.51、铬0.19%、硫0.03%、磷0.02%。

目前机械加工材料分为铸铁、碳素钢、合金钢三种类型，三种类型刚才的含碳量情况分别为：铸铁2%～4%，碳素钢0.1%～1.7%，合金钢＜0.25%。通过分析对比可以得出转动圆盘应该使用含碳、硅量高的铸铁。由于转动圆盘在工作中需要频繁启停，工件应到具有较好的抗冲击性。因此，转动圆盘原材料不适合选用脆性材料的灰口铸铁；其次，可锻铸铁工艺复杂，生产周期较长，不适合作为转动圆盘的生产材料；孕育铸铁抗拉强度及抗弯强度较高，冲击韧性和延伸率较低，不适合转动圆盘生产材料；球墨铸铁具有灰铸铁的性能，比灰铸铁的强度、韧性和塑性高。

表1　球墨铸铁的牌号以及组织成分

通过对不同类别铸铁材料的组织特点、性能对比，转动圆盘选用的加工材料为球墨铸铁。球墨铸铁的牌号以及组织成分如表1所示。

QT400、QT450、QT500、QT600四种球墨铸铁的主要金相组织均包含铁素体，其优点是组织稳定性较好，缺点是硬度、抗拉强度低，耐磨性差，不符合转动圆盘设计性能要求；QT700和QT800两种球墨铸铁的主要金相组织均包含珠光体，其优点是组织稳定性和耐磨性强，抗拉轻度和硬度高，符合转动圆盘设计性能要求。

综上所述，加工转动圆盘使用的材料选用珠光体或回火组织的QT800。