多工位制筆加工機(jī)床轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤材料的選擇

李建偉，孫奇涵（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)　機(jī)械工程學(xué)院，天津　300222）

?

多工位制筆加工機(jī)床轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤材料的選擇

李建偉，孫奇涵
（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，天津300222）

摘要：我國制筆工業(yè)已經(jīng)具有較大的生產(chǎn)規(guī)模，但是國內(nèi)制筆行業(yè)的加工設(shè)備依賴國外進(jìn)口。上世紀(jì)九十年代我國對(duì)德國MIKRON公司生產(chǎn)的24工位的筆頭加工設(shè)備進(jìn)行了仿制研究，設(shè)備實(shí)驗(yàn)仿制因?yàn)椴糠株P(guān)鍵部件精度達(dá)不到要求而沒有投入到生產(chǎn)實(shí)際中。本文針對(duì)多工位加工機(jī)床的關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的材料選擇及熱處理進(jìn)行了初步的研究，選擇轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的金屬材料，對(duì)生產(chǎn)加工該類零件的加工質(zhì)量起到了至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：多工位；機(jī)床；轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤；材料

1　轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的工作原理及結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤是多工位加工機(jī)床的分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，夾具和工件安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上；轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的上下分別安裝動(dòng)力頭座，對(duì)動(dòng)力刀頭起到支撐作用。安裝轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的工作臺(tái)繞軸線作分度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；氣動(dòng)裝置對(duì)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，促使加工工件完成各工位的加工工序。

轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤在正常運(yùn)行過程中需要實(shí)現(xiàn)頻繁地快速啟停以及旋轉(zhuǎn)，為了提高轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤加工精度，要求其在旋轉(zhuǎn)過程中處于“懸浮”狀態(tài)從而減小摩擦，從而提高定位精度。因此轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的加工精度對(duì)筆頭的加工質(zhì)量的好壞起到了關(guān)鍵作用。

2　轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤特性分析

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

通過分析可以得出，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤材料的選用應(yīng)該滿足較高的耐磨性；較好的尺寸穩(wěn)定性，即熱收縮力低；較好的力學(xué)性能，即有較高的強(qiáng)度和剛度等條件。

3　轉(zhuǎn)盤材料選擇

實(shí)驗(yàn)中通過對(duì)鉆削國外生產(chǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤獲得的屑銷進(jìn)行分析，得到其化學(xué)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(jī)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(duì)比可以得出轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤應(yīng)該使用含碳、硅量高的鑄鐵。由于轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤在工作中需要頻繁啟停，工件應(yīng)到具有較好的抗沖擊性。因此，轉(zhuǎn)動(dòng)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(fù)雜，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，不適合作為轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的生產(chǎn)材料；孕育鑄鐵抗拉強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度較高，沖擊韌性和延伸率較低，不適合轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤生產(chǎn)材料；球墨鑄鐵具有灰鑄鐵的性能，比灰鑄鐵的強(qiáng)度、韌性和塑性高。

表1　球墨鑄鐵的牌號(hào)以及組織成分

通過對(duì)不同類別鑄鐵材料的組織特點(diǎn)、性能對(duì)比，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤選用的加工材料為球墨鑄鐵。球墨鑄鐵的牌號(hào)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(yōu)點(diǎn)是組織穩(wěn)定性較好，缺點(diǎn)是硬度、抗拉強(qiáng)度低，耐磨性差，不符合轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤設(shè)計(jì)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(yōu)點(diǎn)是組織穩(wěn)定性和耐磨性強(qiáng)，抗拉輕度和硬度高，符合轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤設(shè)計(jì)性能要求。

綜上所述，加工轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤使用的材料選用珠光體或回火組織的QT800。

4　結(jié)論

本文通過對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的機(jī)械性能以及國外轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤金屬成分進(jìn)行分析，合理地選擇轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤的金屬材料，對(duì)生產(chǎn)加工該類零件的加工質(zhì)量起到了至關(guān)重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

［1］姚鶴忠.圓珠筆的筆頭與油墨的匹配問題探討［J］.中國制筆，2006（01）:20-27.

［2］郭長(zhǎng)慶，程軍多元合金化復(fù)合變質(zhì)處理對(duì)高鉻鑄鐵錘頭組織和性能的影響［J］.鑄造，2007，56（05）:482-485.

［3］楊飛龍.金屬材料的尺寸穩(wěn)定性［J］.河南科技，1997（11）:16.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.005