模切刀版壽命短？這樣改造壽命翻番！
2020-08-13 17:07:57 點(diǎn)擊：
近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)造紙技術(shù)及印刷技術(shù)的不斷進(jìn)步，國(guó)產(chǎn)紙?jiān)跓煱系氖褂帽壤絹?lái)越高，但也給印后工藝尤其是模切工藝帶來(lái)了挑戰(zhàn)。以圓壓圓模切為例，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在模切國(guó)產(chǎn)紙煙包時(shí)，模切刀具的使用壽命大幅下降，可用生產(chǎn)能力由原來(lái)的平均600萬(wàn)轉(zhuǎn)銳減為200萬(wàn)～300萬(wàn)轉(zhuǎn)。本文，筆者將就我公司為應(yīng)對(duì)紙張國(guó)產(chǎn)化所采取的模切刀具使用壽命提升措施總結(jié)如下，希望對(duì)存在同樣問(wèn)題的同行有所幫助。
存在問(wèn)題
在模切國(guó)產(chǎn)紙煙包時(shí)，模切刀具運(yùn)轉(zhuǎn)超過(guò)200萬(wàn)轉(zhuǎn)以后，出現(xiàn)模切壓力不均、爆口、帶廢、粘連等現(xiàn)象，刃口磨損嚴(yán)重后，刀輥整體破壞性很大，整套模切刀具即已達(dá)到使用壽命。
原因分析
原因分析
根據(jù)筆者分析，造成模切刀具使用壽命銳減的原因有以下幾點(diǎn)。
(1)國(guó)產(chǎn)紙成分中，闊葉木漿含量低，紙粉含量高，纖維長(zhǎng)度較短、韌性太高、厚度大、纏繞扭曲現(xiàn)象嚴(yán)重。
(2)國(guó)產(chǎn)紙?jiān)谵D(zhuǎn)移工藝中對(duì)膠水的需求量較大，添加量一般控制在8g/m2，部分膠水侵入紙孔后，紙張韌性會(huì)得到顯著提升，但也容易導(dǎo)致紙張粘連。為了提高國(guó)產(chǎn)紙煙包的模切質(zhì)量，需要對(duì)模切刀具進(jìn)行脹模加壓處理，以減小上下輥間隙，這在很大程度上會(huì)加快模切刀具的磨損。
(3)模切刀具材料的性能配置中，硬度和韌性成反比關(guān)系，原材料硬度高達(dá)52洛氏，導(dǎo)致韌性較低；同時(shí)，為追求模切效果，模切刀刃基臺(tái)角度設(shè)置較小，在國(guó)產(chǎn)紙張煙包模切中適應(yīng)性表現(xiàn)較差。
解決措施
通過(guò)對(duì)模切刀具使用壽命銳減的原因進(jìn)行分析后，我們將主要精力集中在模切刀具材料的研發(fā)以及加工工藝的升級(jí)上，進(jìn)行針對(duì)性的改進(jìn)。
(1) 設(shè)計(jì)復(fù)合角度刀具，優(yōu)化刀刃精銑刃角度及寬度。
在進(jìn)口紙煙包的模切工藝中，普遍采用窄基臺(tái)，角度設(shè)置為40°，刃寬設(shè)置為0.03mm。但這些工藝參數(shù)用在國(guó)產(chǎn)紙煙包模切生產(chǎn)中，刃口切削時(shí)，容易發(fā)生崩刀現(xiàn)象。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定，當(dāng)刃角小于40°時(shí)，精銑易發(fā)生刀刃銑虧的問(wèn)題，且崩刀的可能性很大。當(dāng)刃角大于60°時(shí)，抗刀現(xiàn)象比較明顯，紙張粘連、無(wú)法完全切斷現(xiàn)象嚴(yán)重。經(jīng)論證，現(xiàn)將刃角控制在55°，基臺(tái)角度控制在45°。
生產(chǎn)實(shí)踐表明，精銑時(shí)刀刃銑虧和抗刀現(xiàn)象大大減少，刀刃持久性有明顯改觀。經(jīng)設(shè)計(jì)后，新刀具精銑刀刃工藝完成后，刃寬約為0.05mm，設(shè)計(jì)成復(fù)合角度刀具，加大刃口邊緣的受力角度（長(zhǎng)度約為0.40mm，如圖1所示）。
圖1 新刀具加大刃口邊緣受力角度
(2) 降低刃部材料硬度，提高韌性，刀具成型后對(duì)其表面進(jìn)行細(xì)化立方碳化硼涂層處理。
碳化硼涂層具有低密度、高硬度、強(qiáng)耐磨的性能特點(diǎn)，能有效加強(qiáng)材料整體強(qiáng)度，提高韌性及切削能力。同時(shí)，精銑銑削工藝做了進(jìn)一步的細(xì)化，在精銑刀刃的最后一次加工中，針對(duì)改善后的刀具表面光潔度不足及過(guò)盈問(wèn)題，進(jìn)行刀刃的最后一刀加工，大大提升了刀刃側(cè)面的光潔度、直線度及刃頂?shù)度械膶挾群途龋瑫r(shí)有效減少了修角的人工處理，經(jīng)過(guò)改善切削環(huán)境，這種精銑后的模切刀具使用壽命大大提高。
(3) 創(chuàng)新精加工工藝輔具。
在圓壓圓模切刀具使用壽命的提升工作中，一直存在一個(gè)瓶頸，煙包邊角耳朵處的“飛機(jī)角”因長(zhǎng)期帶廢出具，導(dǎo)致刀具加壓處理頻繁，上下輥間隙減小，對(duì)刀具的整體性能造成了很大的破壞。
經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)，其主要原因在于數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中無(wú)法直接對(duì)尖角部分（如圖2所示紅色部分斜向尖角，寬度為0.03mm）進(jìn)行導(dǎo)圓。通過(guò)輔具優(yōu)化改進(jìn)，制作氣動(dòng)工具，夾持專用修角刀具處理。手工刀頭沿刀刃將尖角部分多余廢料手工鏟除，氣動(dòng)刀頭通過(guò)刀頭旋轉(zhuǎn)將尖角部分多余廢料切除。
圖2 數(shù)控機(jī)床加工缺陷
上機(jī)適應(yīng)性驗(yàn)證
經(jīng)過(guò)與上游合作單位、生產(chǎn)車間技術(shù)人員共同探討研究后，我們運(yùn)用以上工藝及技術(shù)改進(jìn)制作了新的整套刀具，并實(shí)時(shí)收集了生產(chǎn)信息：
上下輥間隙設(shè)置為0.03mm，模切壓力設(shè)置為最小初壓1100bar、終壓1500bar，輥枕冷卻風(fēng)壓力設(shè)置為0.4bar，刀刃高度差控制在0.002mm以內(nèi)。
在生產(chǎn)中，嚴(yán)格控制模切壓力。模切刀具加壓時(shí)，增加量控制在0.004mm/次，盡量保證整套刀具各點(diǎn)壓力一致。通過(guò)近3個(gè)月對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的跟蹤，驗(yàn)證結(jié)果表明，在產(chǎn)品滿足生產(chǎn)質(zhì)量及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，新模切刀具第一次復(fù)修前的使用壽命已突破500萬(wàn)轉(zhuǎn)，達(dá)到了立項(xiàng)之初的目的。
通過(guò)本次研究項(xiàng)目我們認(rèn)識(shí)到，只有高度關(guān)注設(shè)備生產(chǎn)信息，認(rèn)真分析研究成果，及時(shí)跟進(jìn)、調(diào)整研發(fā)方向，才能不斷推進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的提升和生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步。
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