營口北方突破鋼桶卷封輥輪加工技術瓶頸

文/楊文亮

多年來，在我國制桶行業，鋼桶卷封輥輪的設計和加工，都被認為是科技含量最高的技術。但是多年來，傳統的設計和加工技術一直沒有得到突破，致使這一領域一直處于停滯不前狀態。不久前，營口北方制桶設備科技有限公司在這一領域做出了歷史性的突破。圖1為采用最新技術加工的輥輪實物圖。

圖1 采用新技術加工的輥輪實物圖

一、鋼桶卷封輥輪傳統的設計和加工方法

卷封輥輪的關鍵設計，其實就是槽型曲線。早期設計輥輪的槽型曲線，都是根據經驗，把槽型曲線設計成幾個不同的圓弧，進行切線連接，這是一種經驗曲線，沒有什么理論基礎。根據不同的鋼桶材料厚度，進行一些數據尺寸調整，主要調整輥槽的深度和寬度。如圖2所示，為傳統卷封輥輪設計圖實例。圖中的曲線分段為ab、bc、cd、de四段其中ab段基本為直線，bc段為小圓弧，cd段為大圓弧，de段為直線。這是傳統經驗輥輪曲線的基本組成。

圖2 傳統卷封輥輪設計圖

一般來說，一道輥輪負責把卷邊卷到七層，二道輥輪把卷邊壓緊，消除卷邊回彈，并將卷邊壓成一定的形狀。圖3為卷邊成形過程示意圖。圖中1～3為預卷輥輪成形過程；4～7為一道輥輪成形過程；8為二道輥輪成形過程。常見二道輥輪的成型形狀如圖4所示。

圖3 卷邊成形過程示意圖

圖4 二道卷封成型形狀

這種靠經驗設計出來的輥槽，不可能達到最佳的卷封效果，而且工藝質量很不穩定。為了解決這個問題，有行業專家曾根據卷封的成形原理，分析出卷封主要成形部分的最佳槽形曲線應該是漸開線，如圖5所示為輥槽漸開線原理圖。

圖5 漸開線形狀原理圖

這樣，也可以說從理論上突破了卷封輥輪的技術難題，但是既便是設計出了最佳的輥槽曲線，但是這樣的槽輪如何才能加工成形呢？
傳統的輥輪加工，都是在普通車床上進行的。加工前，先根據設計圖形，手工制作輥槽樣板，加工時，用樣板測量加工輥槽形狀，當樣板插入輥槽內，達到形狀一致，嚴絲合縫后，才算加工完成。但這一系列的加工和測量，都是手工完成、肉眼測量的，加工質量完全掌握在車工手里。所以，要加工好的輥輪，對車工的技術要求很高，一個有經驗的、專門加工輥輪槽形的技術工人，一天也只能加工兩個輥輪，而且成品率也不高。

再說了，靠手工制作的樣板，要達到理論設計的漸開線曲線要求，是完全達不到的，首先是無法檢測其正確性，所以，樣板也只是將原設計近似地修改成幾個不同的圓弧。這樣，理論上的最佳曲線，實際上是完全無法實現的。如圖6所示為常見輥輪槽形樣板示意圖。

圖6 輥輪槽形樣板示意圖

二、新的輥輪設計與加工技術

因為長期以來，由于卷封輥輪的設計和加工技術的瓶頸，嚴重限制了卷封機的加工質量。為了解決這一問題，營口北方制桶設備科技有限公司董事長慕德平先生，針對輥輪的設計和加工，進行了長期的研究和試驗。在正確的設計理論的指導下，與國內著名的大學進行合作，設計出了一套數控加工程序，通過輸入不同的工藝參數，可直接生成不同的輥輪槽形曲線，借助數控機床，直接加工成形，達到設計尺寸要求，加工出符合理論設計的完美曲線。

如圖7所示，是決定卷封輥輪槽形曲線的主要參數，即鋼板厚度t、桶身翻邊寬度B和桶底頂邊寬F。由于程序已經設計完成，加工時，只需要將這幾個初始參數輸入數控機床，程序會自動產生所要求的曲線，加工人員只需做上料、下料等工作就可以了，不需要太高的經驗和技術，一個年青小工就可以做到。加工一個輥輪只需一個小時。如圖8所示，青年工人正在用數控機床加工輥輪。

圖7 卷封輥輪槽形的初始參數

圖8 青年工人正在用數控機床加工輥輪

利用數控機床加工出來的輥輪，不僅槽型形狀達到了理論上的曲線設計形狀，而且精度高，表面光滑。加工完成的表面，達到了鏡面效果，非常的光滑。工人的加工經驗，就是從輥輪槽中看到了車間的天花板，這時候就達到了加工要求。

通過自動編程，采用數控機床加工出來的輥輪，其槽形尺寸可以達到一輥一形的目標，就是說可以生產出每一種輥輪都具有不同形狀曲線的輥輪，根據用戶不同的工藝參數，可以自動生成輥輪的槽形曲線，并直接加工成形。

在此基礎上，營口北方制桶設備科技有限公司還改進了機加工工藝，新增磨削和拋光工藝，效果比軸承光澤度還高，可以達到全方位的鏡面效果。從而提高了輥輪的使用壽命和抗磨性。原料直接從特鋼廠進貨，從而保證了材質的優良。輥輪還采用表面硬化處理工藝，顯著提高了輥輪的壽命。槽形部位的硬度是傳統卷邊輥輪的1.25倍。

通過這一系列改進，輥輪的加工成本也大大的降低了。質量提高和成本降低，這使得營口北方的卷邊輥輪，具有了全國最具競爭力的產品。為了進一步降低鋼桶生產成本，營口北方公司最近還將推出“循環使用卷邊輥輪”的服務方案，使用戶的輥輪可以“以舊換新”，這是營口北方制桶設備科技有限公司推出的最新服務舉措。

在2016年9月9日，中國包裝聯合會鋼桶專業委員會在營口舉辦第七期技術培訓班之際，代表們參觀了營口北方公司生產現場，制桶業同行們對營口北方近年來在技術創新和服務升級方面的進步給予了充分的肯定。對于營口北方公司在卷邊輥輪設計及加工技術上的突破，給以由衷地祝賀。這不僅僅是營口北方的進步，更是中國制桶業跨時代的技術進步。

輥輪程序數控加工技術的誕生，對于制桶行業來說，無疑是結束了一個時代，同時也開辟了另一個新時代！

圖9 慕德平正在介紹公司新的服務理念

圖10 王志堅部長介紹新輥輪的特點