不銹鋼勻膠輥加工經驗分享

郭辰翔 杜國華

目前，隨著市場上涂布和復合設備檔次的不斷提高，不銹鋼勻膠輥的傳統加工方法已無法滿足設備的生產需求，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，加工零件的表面會出現許多針孔，再加上生產中長期受油墨及無機物的浸蝕，不銹鋼勻膠輥表面就會變得銹跡斑斑，無法均勻涂膠，對產品的外觀會造成嚴重影響。因此，合理選材、正確設計工藝參數和加工方式，是保證不銹鋼勻膠輥使用質量的重要前提。

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械加工性能，最終將目標瞄準了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不銹鋼材料的化學成分，筆者了解到二者最主要的區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度和蠕變強度，從而進一步提升抗點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境下大多采用316L不銹鋼材料。而不銹鋼勻膠輥主要應用于氯離子含量較高的生產現場（膠黏劑、油墨等物質中均含有氯離子）。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.機械性能

通過對304不銹鋼材料和316L不銹鋼材料的力學性能進行測試，前者的強度要高于后者，而從機械加工性能上來看，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。

3.固溶處理結果分析

固溶處理是使碳化物充分溶解并在常溫狀態下保留在奧氏體中，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，根據材料中含碳量的高低作適當調整。

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，其抗拉強度σb≥530MPa，條件屈服強度σ0.2≥215MPa，斷裂伸長率δ5≥35%，硬度≤230HV 。

316L不銹鋼材料經高溫固溶處理后具有良好的蠕變強度、冷變形和焊接性能，其抗拉強度σb≥550MPa，條件屈服強度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械加工性能，因此我們結合用戶的使用條件，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

不銹鋼材料具有韌性大、熱強度高、導熱系數低、切削時塑性變形大、切削熱多、散熱困難等特點，極易造成切削刀具刀尖處切削溫度高、切屑粘在刀刃口產生積瘤等問題，這不僅會加劇刀具的磨損，還會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，對提高不銹鋼勻膠輥加工質量至關重要。

1.切削刀具的選用

（1）材料的選用

根據不銹鋼材料的切削特點，刀具材料應具備足夠的強度、韌性、硬度和耐磨性，且應與不銹鋼材料的黏附性小。

常用的刀具材料有硬質合金和高速鋼兩種。使用高速鋼刀具切削不銹鋼材料時，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合金，因此切削結構較為簡單的工件時，應選用強度高、導熱性好的硬質合金。常用的硬質合金材料有：鎢鈷類（YG3、YG6、YG8、YG3X、YG6X），鎢類、鈷類、鈦類（YT30、YT15、YT14、YT5），通用類（YW1、YW2）。

YG類硬質合金的韌性和導熱性較好，不易與切屑黏結，由其制成的刀具適用于不銹鋼的粗加工；YW類硬質合金的硬度、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類硬質合金中的鈦元素與不銹鋼中的鈦元素會產生親合作用，切削過程中易使硬質合金中的鈦元素流失，加劇刀具的磨損。

通過與刀具專家進行認真溝通，同時結合我公司不銹鋼材料的特性，筆者認為選用YG類硬質合金的刀具較為適宜。

（2）刀具幾何參數的確定

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效率、刀具耐用度、零件被加工表面質量、切削力以及加工硬化等都會產生很大影響，選擇合適的刀具幾何參數是保證加工質量、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。但過多增大前角會使楔角減小，降低刀刃強度，容易造成崩刃，使刀具耐用度下降。因此，在不降低刀具強度的條件下，適當加大前角即可，一般刀具前角為12°～20°。

合理設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，刀具后角要比切削普通碳鋼材料時稍大一些。如果后角過大，楔角會減小，散熱條件會惡化，刀具刃口容易變鈍，從而增大切削力和切削溫度，進而加劇刀具磨損，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增大，摩擦產生的高溫區會集中于后角，使得刀具磨損加劇，同時還會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。經過生產實踐，筆者推薦刀具后角應為6°～10°。

2.切削參數的確定

當切削深度和進給量不變時，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。切削主偏角的具體減少量還應根據車床、零件、刀具系統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，切削時容易發生震動，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，當刃傾角為負值時，刀尖強度較高，耐沖擊性能較強，可避免刀尖發生崩裂，且可使刀具切入、切出更加平穩，切屑流向加工表面；當刃傾角為正值時，刀尖強度較低，刀具首先接觸加工工件，極易發生損壞，切屑流向待加工表面。但在對工件精加工時，刃傾角要取正值，一般為0°～20°，這樣切屑便不會劃傷已加工表面。

確定刀具的切削角度之后，再選定合理的切削用量。在確定切削用量時應考慮以下因素：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生，在采用硬質合金刀具進行加工時，切削用量應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，切削深度應為0.4～4.0mm；進給量的大小會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，為達到設計要求，除了對加工刀具及工藝參數有較高要求之外，對加工工藝的要求同樣重要。

首先，將不銹鋼材料放在1100℃高溫下進行固溶處理，保證不銹鋼材料的機械加工性能和強度。對固溶處理之后的不銹鋼材料進行校直，保證加工零件的徑向跳動誤差小于±0.15mm，之后再進行粗加工，同時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，如果對軸頭有公差要求，應留出0.15mm的磨量。

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

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

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、低熱傳導性、刀具易磨損、零件的同軸度難以保證等，為此應根據材料的特性，結合設計要求，合理設置加工參數，以保證零件的加工質量。