郭辰翔 杜國華

目前，隨著市場上涂布和復(fù)合設(shè)備檔次的不斷提高，不銹鋼勻膠輥的傳統(tǒng)加工方法已無法滿足設(shè)備的生產(chǎn)需求，以往我公司使用45號鋼作為不銹鋼勻膠輥的加工原料，45號鋼必須經(jīng)過鍍鉻之后才能使用，然而鍍鉻后45號鋼的缺陷便被放大，加工零件的表面會(huì)出現(xiàn)許多針孔，再加上生產(chǎn)中長期受油墨及無機(jī)物的浸蝕，不銹鋼勻膠輥表面就會(huì)變得銹跡斑斑，無法均勻涂膠，對產(chǎn)品的外觀會(huì)造成嚴(yán)重影響。因此，合理選材、正確設(shè)計(jì)工藝參數(shù)和加工方式，是保證不銹鋼勻膠輥使用質(zhì)量的重要前提。

合理選材

為滿足勻膠輥的使用要求，筆者先后分析了多種型號不銹鋼材料的耐腐蝕性能和機(jī)械加工性能，最終將目標(biāo)瞄準(zhǔn)了304不銹鋼材料和316L不銹鋼材料。下面，筆者將對這兩種不銹鋼材料進(jìn)行綜合分析，以最終確定不銹鋼勻膠輥的選材。

1.耐腐蝕性能

通過查看304不銹鋼材料和316L不銹鋼材料的化學(xué)成分，筆者了解到二者最主要的區(qū)別是后者含有鉬元素。眾所周知，在不銹鋼材料中加入鉬元素能顯著提高不銹鋼材料的熱強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度，從而進(jìn)一步提升抗點(diǎn)蝕及晶間腐蝕的能力。

此外，考慮到304不銹鋼材料和316L不銹鋼材料對氯離子都比較敏感，由于前者的抗氧化性能低于后者，因此在氯離子含量較高的環(huán)境下大多采用316L不銹鋼材料。而不銹鋼勻膠輥主要應(yīng)用于氯離子含量較高的生產(chǎn)現(xiàn)場（膠黏劑、油墨等物質(zhì)中均含有氯離子）。可見，使用316L不銹鋼材料能使勻膠輥擁有較高的耐腐蝕性能。

2.機(jī)械性能

通過對304不銹鋼材料和316L不銹鋼材料的力學(xué)性能進(jìn)行測試，前者的強(qiáng)度要高于后者，而從機(jī)械加工性能上來看，二者的切削加工性能相差不大，但相比之下，316L不銹鋼材料的切削加工性能更強(qiáng)。

3.固溶處理結(jié)果分析

固溶處理是使碳化物充分溶解并在常溫狀態(tài)下保留在奧氏體中，從而獲取單相奧氏體組織，使材料具備更高的耐腐蝕性能和機(jī)械加工性能。固溶處理的加熱溫度較高，一般在1080～1200℃之間，根據(jù)材料中含碳量的高低作適當(dāng)調(diào)整。

3 0 4不銹鋼材料固溶處理后的金相組織為奧氏體型。在1100℃高溫下固溶處理后，其抗拉強(qiáng)度σb≥530MPa，條件屈服強(qiáng)度σ0.2≥215MPa，斷裂伸長率δ5≥35%，硬度≤230HV 。

316L不銹鋼材料經(jīng)高溫固溶處理后具有良好的蠕變強(qiáng)度、冷變形和焊接性能，其抗拉強(qiáng)度σb≥550MPa，條件屈服強(qiáng)度σ0.2≥235MPa，斷裂伸長率δ5≥35%，硬度≤240HV 。

由此可見，360L不銹鋼材料具有更佳的機(jī)械加工性能，因此我們結(jié)合用戶的使用條件，最終選用其作為不銹鋼勻膠輥的加工原料。

合理選擇切削刀具和參數(shù)

不銹鋼材料具有韌性大、熱強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、切削時(shí)塑性變形大、切削熱多、散熱困難等特點(diǎn)，極易造成切削刀具刀尖處切削溫度高、切屑粘在刀刃口產(chǎn)生積瘤等問題，這不僅會(huì)加劇刀具的磨損，還會(huì)影響加工零件表面的粗糙度。不銹鋼勻膠輥屬于典型的軸類零件，與其他零件相比，要求更高的加工精度和工藝條件。因此，合理選擇切削刀具和參數(shù)，對提高不銹鋼勻膠輥加工質(zhì)量至關(guān)重要。

1.切削刀具的選用

（1）材料的選用

根據(jù)不銹鋼材料的切削特點(diǎn)，刀具材料應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度、韌性、硬度和耐磨性，且應(yīng)與不銹鋼材料的黏附性小。

常用的刀具材料有硬質(zhì)合金和高速鋼兩種。使用高速鋼刀具切削不銹鋼材料時(shí)，切削速度不能過高。由于高速鋼的硬度和耐磨性均低于硬質(zhì)合金，因此切削結(jié)構(gòu)較為簡單的工件時(shí)，應(yīng)選用強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好的硬質(zhì)合金。常用的硬質(zhì)合金材料有：鎢鈷類（YG3、YG6、YG8、YG3X、YG6X），鎢類、鈷類、鈦類（YT30、YT15、YT14、YT5），通用類（YW1、YW2）。

YG類硬質(zhì)合金的韌性和導(dǎo)熱性較好，不易與切屑黏結(jié)，由其制成的刀具適用于不銹鋼的粗加工；YW類硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、耐熱性、抗氧化性以及韌性都較好，由其制成的刀具多用于不銹鋼的精加工；YT類硬質(zhì)合金中的鈦元素與不銹鋼中的鈦元素會(huì)產(chǎn)生親合作用，切削過程中易使硬質(zhì)合金中的鈦元素流失，加劇刀具的磨損。

通過與刀具專家進(jìn)行認(rèn)真溝通，同時(shí)結(jié)合我公司不銹鋼材料的特性，筆者認(rèn)為選用YG類硬質(zhì)合金的刀具較為適宜。

（2）刀具幾何參數(shù)的確定

刀具切削部位的幾何角度對于不銹鋼材料切削加工的生產(chǎn)效率、刀具耐用度、零件被加工表面質(zhì)量、切削力以及加工硬化等都會(huì)產(chǎn)生很大影響，選擇合適的刀具幾何參數(shù)是保證加工質(zhì)量、加工效率，降低加工成本的基本要求。

刀具前角的大小決定刀刃的鋒利與強(qiáng)度，增大前角可以減小切削變形，從而減小切削力和切削功率，降低切削溫度，提高刀具的耐用度。但過多增大前角會(huì)使楔角減小，降低刀刃強(qiáng)度，容易造成崩刃，使刀具耐用度下降。因此，在不降低刀具強(qiáng)度的條件下，適當(dāng)加大前角即可，一般刀具前角為12°～20°。

合理設(shè)置刀具后角的大小可以減小后刀面與切削表面的摩擦。由于不銹鋼材料的彈性和塑性均大于普通碳素鋼材料，切削不銹鋼材料時(shí)，刀具后角要比切削普通碳鋼材料時(shí)稍大一些。如果后角過大，楔角會(huì)減小，散熱條件會(huì)惡化，刀具刃口容易變鈍，從而增大切削力和切削溫度，進(jìn)而加劇刀具磨損，直接影響刀具的耐用度；如果后角過小，切斷表面與后角的接觸面積會(huì)增大，摩擦產(chǎn)生的高溫區(qū)會(huì)集中于后角，使得刀具磨損加劇，同時(shí)還會(huì)增大加工零件的表面粗糙度。可以說，后角過大或過小都易使刀具磨損加劇，影響其使用壽命。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐，筆者推薦刀具后角應(yīng)為6°～10°。

2.切削參數(shù)的確定

當(dāng)切削深度和進(jìn)給量不變時(shí)，減小切削主偏角可使散熱條件得到改善，并減緩刀具的損壞程度，使刀具切入、切出更加平穩(wěn)。切削主偏角的具體減少量還應(yīng)根據(jù)車床、零件、刀具系統(tǒng)的剛性和切削用量來確定。但切削主偏角減小，刀具的徑向力增大，切削時(shí)容易發(fā)生震動(dòng)，影響切削精度。因此，切削主偏角一般為45°～90°。

刃傾角可控制切屑流向，當(dāng)刃傾角為負(fù)值時(shí)，刀尖強(qiáng)度較高，耐沖擊性能較強(qiáng)，可避免刀尖發(fā)生崩裂，且可使刀具切入、切出更加平穩(wěn)，切屑流向加工表面；當(dāng)刃傾角為正值時(shí)，刀尖強(qiáng)度較低，刀具首先接觸加工工件，極易發(fā)生損壞，切屑流向待加工表面。但在對工件精加工時(shí)，刃傾角要取正值，一般為0°～20°，這樣切屑便不會(huì)劃傷已加工表面。

確定刀具的切削角度之后，再選定合理的切削用量。在確定切削用量時(shí)應(yīng)考慮以下因素：所選用的不銹鋼材料及各類毛坯材料的硬度等；刀具材料、焊接質(zhì)量要求和車刀的刃磨條件；加工零件的直徑、加工余量和車床精度等。

值得注意的是，為了防止積瘤和鱗刺的產(chǎn)生，在采用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行加工時(shí)，切削用量應(yīng)比切削一般碳素鋼類工件稍低些，切削速度不宜過高（一般為50～80m/min）；切削深度不宜過小，為避免切削刀具的刀刃和刀尖劃過加工零件的硬化層，切削深度應(yīng)為0.4～4.0mm；進(jìn)給量的大小會(huì)對斷屑和排屑造成一定影響，過大或過小都易拉傷、擦傷加工零件表面，因此進(jìn)給量一般為0.1～0.5mm/r。

加工工藝

圖1為我公司不銹鋼勻膠輥的加工示意圖，為達(dá)到設(shè)計(jì)要求，除了對加工刀具及工藝參數(shù)有較高要求之外，對加工工藝的要求同樣重要。

首先，將不銹鋼材料放在1100℃高溫下進(jìn)行固溶處理，保證不銹鋼材料的機(jī)械加工性能和強(qiáng)度。對固溶處理之后的不銹鋼材料進(jìn)行校直，保證加工零件的徑向跳動(dòng)誤差小于±0.15mm，之后再進(jìn)行粗加工，同時(shí)保證加工零件的表面粗糙度在Ra1.6左右，磨床留量為0.30mm。加工其他尺寸要求時(shí)，如果對軸頭有公差要求，應(yīng)留出0.15mm的磨量。

其次，對加工零件進(jìn)行表面磨削時(shí)，應(yīng)保證加工零件的跳動(dòng)誤差控制在±0.05mm內(nèi)。使用粗砂輪進(jìn)項(xiàng)加工，去掉多余的加工量，留量在0.10mm之內(nèi)，使用再修砂輪進(jìn)行精磨，每次的進(jìn)給量為0.01mm，保證零件的同軸度誤差在±0.02mm以內(nèi)，同時(shí)保證加工零件的表面粗糙度為Ra0.6左右，留量在0.03mm時(shí)，檢驗(yàn)加工零件以保證其除了輥身之外的尺寸在公差范圍內(nèi)。

此后，先用3000粒度的砂帶進(jìn)行粗研磨，保證粗研磨之后加工零件的表面粗糙度在Ra0.2左右，同時(shí)調(diào)整研磨的氣動(dòng)壓力和進(jìn)給速度，避免加工零件發(fā)生變形；檢查加工零件的尺寸，再使用4000或6000粒度的砂帶進(jìn)行精研磨，為避免零件變形，針對其不同部位應(yīng)使用不同的氣動(dòng)壓力。精研磨保證加工零件的表面粗糙度在0.1mm以內(nèi)，跳動(dòng)誤差小于±0.02mm，同軸度誤差在±0.02mm之內(nèi)。

不銹鋼材料的加工難度在于加工過程中變形較大、易形成加工積瘤、低熱傳導(dǎo)性、刀具易磨損、零件的同軸度難以保證等，為此應(yīng)根據(jù)材料的特性，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，合理設(shè)置加工參數(shù)，以保證零件的加工質(zhì)量。