李建偉，孫奇涵（天津職業(yè)技術(shù)師范大學　機械工程學院，天津　300222）

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多工位制筆加工機床轉(zhuǎn)動圓盤材料的選擇

李建偉，孫奇涵
（天津職業(yè)技術(shù)師范大學機械工程學院，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)備依賴國外進口。上世紀九十年代我國對德國MIKRON公司生產(chǎn)的24工位的筆頭加工設(shè)備進行了仿制研究，設(shè)備實驗仿制因為部分關(guān)鍵部件精度達不到要求而沒有投入到生產(chǎn)實際中。本文針對多工位加工機床的關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)動圓盤的材料選擇及熱處理進行了初步的研究，選擇轉(zhuǎn)動圓盤的金屬材料，對生產(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；機床；轉(zhuǎn)動圓盤；材料

1　轉(zhuǎn)動圓盤的工作原理及結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)動圓盤是多工位加工機床的分度回轉(zhuǎn)工作臺，夾具和工件安裝在回轉(zhuǎn)工作臺上；轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動圓盤的工作臺繞軸線作分度回轉(zhuǎn)運動；氣動裝置對旋轉(zhuǎn)工作臺進行驅(qū)動，促使加工工件完成各工位的加工工序。

轉(zhuǎn)動圓盤在正常運行過程中需要實現(xiàn)頻繁地快速啟停以及旋轉(zhuǎn)，為了提高轉(zhuǎn)動圓盤加工精度，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)動圓盤的加工精度對筆頭的加工質(zhì)量的好壞起到了關(guān)鍵作用。

2　轉(zhuǎn)動圓盤特性分析

由于中性筆頭的加工精度要求高，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)精度，該機構(gòu)的回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)盤的尺寸加工精度要求比較高。另外，轉(zhuǎn)動圓盤在旋轉(zhuǎn)加工過程中需要在動力頭之間快速、頻繁地啟停，轉(zhuǎn)動圓盤的表面容易產(chǎn)生磨損以及熱量的產(chǎn)生導致轉(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；較好的力學性能，即有較高的強度和剛度等條件。

3　轉(zhuǎn)盤材料選擇

實驗中通過對鉆削國外生產(chǎn)的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動圓盤應(yīng)該使用含碳、硅量高的鑄鐵。由于轉(zhuǎn)動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，不適合作為轉(zhuǎn)動圓盤的生產(chǎn)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(zhuǎn)動圓盤生產(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(zhuǎn)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(yōu)點是組織穩(wěn)定性較好，缺點是硬度、抗拉強度低，耐磨性差，不符合轉(zhuǎn)動圓盤設(shè)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(yōu)點是組織穩(wěn)定性和耐磨性強，抗拉輕度和硬度高，符合轉(zhuǎn)動圓盤設(shè)計性能要求。

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

4　結(jié)論

本文通過對轉(zhuǎn)動圓盤的機械性能以及國外轉(zhuǎn)動圓盤金屬成分進行分析，合理地選擇轉(zhuǎn)動圓盤的金屬材料，對生產(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：

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