薄壁钢导向辊加工要点

宋新海+王忠仓

在软包装生产中，导向辊的作用极其重要，如果在其加工和安装过程中出现任何精度误差，在生产走料时，就极易产生料膜打皱、偏移、划破等现象，最终影响产品的印刷、复合和涂布质量。尤其是安装于涂布机烘干箱中的导向辊，通常其采用的材质为薄壁钢，加工过程中精度要求更高，所以存在较多难点。我公司在薄壁钢导向辊的加工中积累了丰富的经验，下面，笔者就将薄壁钢导向辊加工要点总结成文，希望能够帮助行业人士更多地了解薄壁钢导向辊，进而对其进行正确维护。

工艺路线

为保证薄壁钢导向辊的加工精度，在指定工艺路线之前，首先应明确几个加工注意事项。

（1）薄壁钢导向辊的同轴度公差、圆柱度公差和圆度公差应在±0.025mm以内。

（2）薄壁钢导向辊辊身的表面粗糙度一般应为±0.2mm。

（3）在实际生产中，薄壁钢导向辊的动平衡较难达到，所以在加工过程中必须保证其不平衡量小于10g。

（4）避免薄壁钢导向辊的辊身表面出现缺陷问题，如加工产生螺旋线、材料缺陷及电镀缺陷等问题。

薄壁钢导向辊的主要作用是牵引、展平料膜和补偿、传递动力，为充分保证薄壁钢导向辊的加工精度和技术要求，结合上述薄壁钢导向辊加工注意事项，笔者制定了薄壁钢导向辊的加工工艺路线：各轴头与辊身热装组焊接→热处理（消除焊接与零件应力）→分别对各外圆进行粗研磨和精研磨（公差处留出0.6～0.7mm的余量）→修研中心孔→粗研磨各外圆直至见圆→动平衡调整→精研磨辊身外圆达电镀前尺寸→检查辊身表面缺陷并修补→电镀硬铬→修研中心孔→分别对辊身外圆及各轴头外圆进行粗研磨和精研磨直至达标→动平衡调整→按照装配图要求研磨辊身。

加工要点

在加工过程中，为保证薄壁钢导向辊的精度达标，笔者对各工序的加工要点进行了如下总结。

1.辊身的加工

由于薄壁钢导向辊的动平衡要求较高，因此其辊身应选用冷拔精密钢管。冷拔精密钢管内孔尺寸均匀规则，其椭圆度≤0.06mm/m，直线度≤0.5mm/m，粗糙度为±1.6mm。

在薄壁钢导向辊辊身的加工过程中，首先，将加工件放在镗床以内孔为基准进行找正，铣平两个端面，保证辊两端孔口倒角为2×30°；然后，用顶尖顶住薄壁钢导向辊的两端孔口，在辊两端进行车架位，直至见圆为止；最后，以辊外圆的车架位为基准，分别找正辊两端止口。

采用以上方式加工而成的薄壁钢导向辊壁厚均匀，为实现良好的动平衡打下了坚实的基础。

2.热装组焊接及热处理

为避免薄壁钢导向辊在加工及使用过程中发生轴头松动的现象，在加工过程中，应采取过盈热装并在断面圆周处进行焊接的方法。同时为消除焊接过程产生的或零件自身的应力，还应在热装组焊接之后安排热处理退火工序，以减轻薄壁钢导向辊的变形程度。

3.车削过程

车削过程应以薄壁钢导向辊辊身为基准，在辊两端打出中心孔，具体过程为：用四爪夹住薄壁钢导向辊的一端，同时另一端顶住中心架，分别找正辊两端并车架位，采取这种一夹一顶的方式进行找正，车出两个端面并打出中心孔。采取这种方式能保证薄壁钢导向辊壁厚均匀，平衡偏差小。

因薄壁钢导向辊壁厚较小，所以在车削过程中采用车削刀具的前角及后角应大一些，同时尽量减小径向车削力，可进行多次进刀车削，以防薄壁钢导向辊发生弯曲变形，在采用一夹一顶的方式分别车各外圆及端面时，应给各外圆磨削留有±0.5mm的余量。

4.修研中心孔

中心孔的精度直接影响着薄壁钢导向辊的精度，中心孔是在车床上进行修研的，为保证薄壁钢导向辊中心孔的加工精度，在修研中心孔之前，应在车床上配备一些铸铁顶尖（尺寸与磨床顶尖相同），将铸铁顶尖装在车床的头部以及尾架的锥孔内，再在研磨剂的作用下对薄壁钢导向辊的中心孔进行修研。

另外，为保证薄壁钢导向辊的同心度、辊身外圆的圆度及圆柱度符合要求，在工艺安排中，需要分别对中心孔进行粗研磨和精研磨，以确保薄壁钢导向辊的磨削质量。

5.动平衡调整

由于薄壁钢导向辊对动平衡的要求较高，因此在第一次动平衡调整之前，对两端轴头及辊身各外圆进行粗研磨时，应留有0.2～0.3mm的余量。第二次动平衡调整应在电镀硬铬和精研磨之后进行，在辊的两个端面进行动平衡调整，以确保薄壁钢导向辊的动平衡达到设计要求。需要注意的是，如果在电镀硬铬之前就进行第二次动平衡调整，则极易对辊身表面造成划伤，从而影响薄壁钢导向辊的电镀质量。

6.电镀过程

温度会对薄壁钢导向辊表面的电镀层产生一定影响，如起皮脱离等质量问题，而涂布机烘干箱的温度又比较高，一般可达到180°，因此在涂布过程中，不允许薄壁钢导向辊出现任何质量问题，否则将会对涂布质量造成严重影响。

为充分保证薄壁钢导向辊在高温下的使用质量，电镀层的厚度应为0.15mm，且电镀后薄壁钢导向辊表面不能出现气孔、针孔等缺陷。此外，电镀时还应注意以下几个方面：①电镀时须严格按照操作规程进行电镀；②电镀液应保持干净无杂质；③电镀液各成分比例应保证合适准确。

7.磨削过程

磨削是薄壁钢导向辊最后一道加工工序，其加工质量的好坏将直接影响薄壁钢导向辊的整体加工精度，由于磨削工序只会提高薄壁钢导向辊的粗糙度，而不会改变其形位公差，因此，在电镀前和电镀后都要分别进行粗研磨和精研磨。

在磨削过程中，为提高薄壁钢导向辊的加工质量，应采取以下措施：①粗研磨和精研磨应分别进行，以减小薄壁钢导向辊的热应力，使变形程度达到最小；②将中心孔擦拭干净，保证中心孔形状不变形；③注意保持砂轮平衡，避免其在转动过程中产生震动；④保持磨削液的清洁度，并增加过滤装置，避免砂粒划伤薄壁钢导向辊；⑤精研磨前做好动平衡调整，以防止薄壁钢导向辊在转动过程中产生震动；⑥选择合适的砂轮，在对薄壁钢导向辊进行高光洁度磨削时，应使用较细的砂轮，修正砂轮时，应防止砂轮磨粒发生脱离，并在之后用刷子清理掉砂轮表面的磨粒，以免对薄壁钢导向辊表面造成划伤；⑦调整好砂轮主轴及头架轴承间隙；⑧精研磨时工艺参数应为：砂轮粒度为46～60号，砂轮速度为35m/s、薄壁钢导向辊转速为20～30m/min、工作台速度为1.2～3m/min，磨削吃刀量粗研磨为0.02～0.04mm、精研磨为0.005～0.01mm，粗糙度为±0.04mm。

8.修补辊身外圆缺陷

对薄壁钢导向辊的基本要求就是辊身表面零缺陷，因此在电镀前和精研磨后都应检查辊身表面是否存在磨削过程中造成的拉伤、螺旋线、烧伤以及材质本身存在的针孔等缺陷。如果缺陷是由磨削产生的，就应对该薄壁钢导向辊进行返工；如果缺陷是材质本身存在的，如针孔等缺陷，就应先使用电火花冷焊机对针孔进行修补，再用油石打磨抛光，这种修补方式有以下几个优势：①实现真正的冷焊，能够保证薄壁钢导向辊无变形、不退火，不出现咬边和残余应力，不改变金相组织；②修复后辊整体的结合强度更高，不易发生脱离；③修复精度高，涂层厚度从几微米到几毫米不等，只需打磨抛光即可。

9.辊身研磨

如果薄壁钢导向辊的表面粗糙度较高，电镀硬铬并进行磨削之后，应对辊身表面质量、各尺寸及形位公差进行检查，当这些指标都达到要求之后，在研磨机上选用不同等级的研磨带对辊身进行反复研磨，直至表面粗糙度达标。endprint