洞悉國產印刷機與進口機差距 明了改進方向

　　導讀：近幾年來，國產膠印機無論機器內在品質、使用功能、還是外觀造型，都有長足進步。然而我們仍要清醒地看到國產膠印機從設計制造與國外品牌機還是存在著相當差距，特別在精度、強度、剛度、硬度、粗糙度方面，我們還有很長的路要走。
　　
　　精度
　　
　　膠印機是一個十分精密型的印刷工業裝備，精度指標是膠印機的第一要素。在薄如蟬翼的紙上套準各種圖文，實現圖文的精確再現，必須把握好兩個指標，一是墨層厚度均勻，二是網點位置和大小相對固定不變。墨層厚度不均，印品的墨色不勻．深淺不一；機器精度達不到一定要求，印刷網點大小變化和網點位置變化，最終也表現為墨色不勻，濃淡不一，網點疊印后不能再現原稿色彩，圖文視覺效果就是變色，美感喪失，而成為印刷的廢次品。墨層總厚度一般不足2微米，其墨層厚度允許變化的范圍更小，常規檢測是采用密度計，通過檢測其反射光線強弱來評判施墨量大小，同理網點大小和位置變化也將通過密度計測量印品反射光線強弱后計算密度值進行評判。由此可見，機器精度稍不合格墨色將會變化。
　　
　　紙張是剛性極弱的圖文載體，要在每秒鐘內將紙從紙堆中一張張分離，輸送到規矩部．進行前后左右定位，再遞送進入印刷單元，印刷完畢整理碼齊輸出。多色機印刷時每張紙需交接十多次．每色圖文之間誤差套準印跡必須控制在0．03～0．05毫米以內．否則會因印跡位移出現重影、變色等印刷廢次品。紙張傳送系統零件多．傳動鏈長，各個零件位置精度，運動速度及行程控制，機體之間運動的相互協調，節拍頻率等要求都離不開零件加工，裝配精度。
　　
　　為達到理想色彩效果，一般印刷機采用酒精潤版替代水潤版．由于酒精表面張力遠小于水表面張力，酒精潤版水膜厚度比普通水潤版水膜厚度薄得多，超薄水膜的酒精潤版模式對機器回轉精度要求相當高，當潤版輥跳動超過0．008毫米，水膜即已破壞，就會出現印刷版面上臟．條杠等印刷故障將導致印品報廢。
　　
　　膠印機在印刷中不可避免需要改變零件運動速度和運動方向，由此會產生一些撞擊和振動。如竄墨輥換向，叼紙牙擺臂開閉．滾筒離合，遞紙臂往返等等，這些細微沖擊振動都會引起印刷網點大小變化或網點印跡的位移．這些不可避免的動作所引起的振動只能靠機器無間隙運動來消除或減弱，例如主傳動齒輪副齒廓之間間隙要減小，齒輪輪齒周節誤差要減小，齒廓接觸面要大，這樣齒輪運動精度．傳動平穩性有保障，才能有效排除外來振動源對齒輪傳動精度的影響。同理共軛凸輪副滾子與凸輪廓線之間也須是幾乎無間隙運行，一些轉軸類零件，其支承軸向徑向間隙、同軸度、孔軸配合的圓度等精度都必須達到精密量儀級水準，如軸承回轉精度等級必須達到P4級以上．必須采用超精密加工工藝才符合設計要求。
　　
　　強度
　　
　　膠印機印刷速度越來越快，國產對開膠印機目前印刷速度在時速1萬印張左右，而同規格的國外印機印刷時速沒有在1萬印張以下的，標定印速大多在時速1．5萬印張．個別品牌甚至已達到時速1．8萬印張。
　　
　　印刷速度對膠印機來講時速每上升1千印張就是一次挑戰．提高印速不僅僅是對機器精度的嚴峻考驗，對機器零部件強度也是一個嚴峻的考驗。速度高零部件受力狀況將迅速惡化，速度改變時加速度的改變產生的附加負荷給機器的沖擊所造成的損害非常嚴重，不少機械零件在靜止或低速狀態下，強度問題不突出，幾乎從不出現損壞，當速度提高后，慣性力、振動頻率、沖擊力等等成倍增加，甚至十幾倍增加，原有的零件安全裕度根本不能保證零件正常使用，往往速度提高后，零件損壞頻率大幅提高，導致停機維修現象增多，例如北人產品08機、05機的水輥電機軸頭只有φ30毫米．且用普通碳鋼制造，調質處理．電機功率也只有80W。正常使用未見損壞，但將該部件借用其他機型，速度稍有提高，損壞事故就頻出。對比國外機器如日本三菱、德國海德堡，同樣是對開幅面水輥電機軸頭直徑就達φ40毫米，增加近30％，且用優質合金鋼，電機功率達400W，許用扭矩相差五倍，甚至還有一些其他品牌機器比三菱機，海德堡機選用電機更大，達1200W。類似還有調版電機、紙堆升降電機、墨斗輥單向軸承等功率或許用扭距都是成倍增加。所以在高速狀態下這些零件強度必須予以足夠保證。
　　
　　剛度
　　
　　強度是零件抵抗破壞的能力，剛度是零件在外力作用下抵抗變形的能力。膠印機即是高精度的印刷工業裝備，在工作正常負荷作用下，其形變必須很小，由于加速度產生附加負荷的存在，膠印機已不再是輕型載荷類型設備，特別是高速運行的膠印機，其機器的剛度更值得關注。有些機器設備雖然工作負荷很大，但是它正常運行的前提只是零件不發生破壞，這類機器設計時零件只要進行必要強度校核就行，只要不發生破壞就行，而膠印機不但負荷較大，更重要的是它正常運行的前提是零件受力后的變形必須在許可范圍內，而這個許可范圍又是非常之小，他設計計算的重點不僅是強度，而更是剛度。我們知道滿足零件剛度要求遠比滿足強度要求困難大得多，因為零件在變形突破極限后才可能破壞，膠印機關鍵部件剛度允許變化的量級只有幾微米，否則機器不能印刷，所以為了保證膠印機零部件有足夠的剛度，設計中必須大量使用超靜定機構，大量采用過定位結構，這是印刷機區別于其他機械的一大特點。所謂超靜電就是支反力的總數量多于理論力學范圍內求解方程總數，所謂過定位．就是零件約束數多于自由度．在這種情況下，零部件要能按預定運動規律運動，約束之間就不能互相干涉，前提條件就是提高制造精度，不然零件附加內應力將增加機構運行的阻力，消耗功率、加快零件損壞，甚至零件不能運動，例如機架的XYZ三維聯結、牙軸的多支點支承軸座，大法蘭長軸承套，錐面端面同時接觸的齒輪轂聯結等等，這些過定位結構比比皆是，它們形成高精度、高強度、高剛度的有機結合。
　　
　　硬度
　　
　　國產機器與國外設備相比，不足之處除運行的穩定性外，還有精度的保持性低，精度保持性低是考量機器較長一段時期內的穩定性。比如2年、5年或更長一段時期機器的精度必須和出廠時一樣。雖然它與零件制造精度有關，但更為關鍵的原因是零件材料的選用與熱處理工藝方法的確定以及金屬材料內部金相組織等因素有關，與零件運行中所受負荷大小，材料內應力分布有關。較長時間工作后．零件表面磨損，導致尺寸精度，形狀位置的幾何要素精度喪失。零件耐磨損與否是一門很深的學問，他不像零件的加工是外在的品質，比較直觀，是由金屬切削加工設備的機床精度和工裝來保證，比較容易控制，檢測也比較直觀確切，設計中輸出的技術要求還可以通過電腦演示、模擬、甚至實驗確定，而零件的耐磨損則主要是由金屬材料的內部組織決定的，并且不是材料越硬越好，越耐磨。
　　
　　有些指標的數據要靠大量試驗，要較長時間實際使用后才能確定。工藝操作也相對困難些，檢驗也相對困難些．抽象些。由于它的不直觀性也往往被人們忽視。創新．走產學研相結合道路是攻破這一技術堡壘的有效途徑。減小易損零件的接觸應力，設計提高易損零件的承載能力是一條行之有效的捷徑。
　　
　　粗糙度
　　
　　膠印機作為一種精密機械，零件加工尺寸精度，形位精度都很高，為了長期保持這種精密度，零件表面質量必須得到保證。零件表面粗糙，運動阻力大，易發熱，消耗功率，更嚴重的是易磨損，精度保持性下降，膠印機主關鍵件配合偶件尺寸精度，形位精度都是μm級的，一但機件因表面粗糙而提前進入快速磨損期，就意味著膠印機精度已喪失，其運動機件將處于微觀失控狀態，輕則網點擴大，產生水杠、墨杠、重影、變色、套印不準等，重則噪聲增大．振動、滲漏油、緊固件松動、零件脫落打壞機件等嚴重設備事故也將發生。
　　
　　精度、強度、剛度、硬度、粗糙度是保證印刷機械質量保證的根本，是印刷機設計制造的靈魂，它們互相關聯、互相作用、互相影響，只有牢牢把握這五個度，膠印機穩定性及可靠性才有保證，膠印機品質才能跨上一個新的臺階。