近年来，随着国内造纸技术及印刷技术的不断进步，国产纸在烟包上的使用比例越来越高，但也给印后工艺尤其是模切工艺带来了挑战。以圆压圆模切为例，据不完全统计，在模切国产纸烟包时，模切刀具的使用寿命大幅下降，可用生产能力由原来的平均600万转锐减为200万～300万转。本文，笔者将就我公司为应对纸张国产化所采取的模切刀具使用寿命提升措施总结如下，希望对存在同样问题的同行有所帮助。

存在问题

在模切国产纸烟包时，模切刀具运转超过200万转以后，出现模切压力不均、爆口、带废、粘连等现象，刃口磨损严重后，刀辊整体破坏性很大，整套模切刀具即已达到使用寿命。 

原因分析

根据笔者分析，造成模切刀具使用寿命锐减的原因有以下几点。

(1)国产纸成分中，阔叶木浆含量低，纸粉含量高，纤维长度较短、韧性太高、厚度大、缠绕扭曲现象严重。

(2)国产纸在转移工艺中对胶水的需求量较大，添加量一般控制在8g/m²，部分胶水侵入纸孔后，纸张韧性会得到显著提升，但也容易导致纸张粘连。为了提高国产纸烟包的模切质量，需要对模切刀具进行胀模加压处理，以减小上下辊间隙，这在很大程度上会加快模切刀具的磨损。

(3)模切刀具材料的性能配置中，硬度和韧性成反比关系，原材料硬度高达52洛氏，导致韧性较低；同时，为追求模切效果，模切刀刃基台角度设置较小，在国产纸张烟包模切中适应性表现较差。

解决措施

通过对模切刀具使用寿命锐减的原因进行分析后，我们将主要精力集中在模切刀具材料的研发以及加工工艺的升级上，进行针对性的改进。

(1) 设计复合角度刀具，优化刀刃精铣刃角度及宽度。

在进口纸烟包的模切工艺中，普遍采用窄基台，角度设置为40°，刃宽设置为0.03mm。但这些工艺参数用在国产纸烟包模切生产中，刃口切削时，容易发生崩刀现象。通过试验测定，当刃角小于40°时，精铣易发生刀刃铣亏的问题，且崩刀的可能性很大。当刃角大于60°时，抗刀现象比较明显，纸张粘连、无法完全切断现象严重。经论证，现将刃角控制在55°，基台角度控制在45°。

生产实践表明，精铣时刀刃铣亏和抗刀现象大大减少，刀刃持久性有明显改观。经设计后，新刀具精铣刀刃工艺完成后，刃宽约为0.05mm，设计成复合角度刀具，加大刃口边缘的受力角度（长度约为0.40mm，如图1所示）。

图1 新刀具加大刃口边缘受力角度

(2) 降低刃部材料硬度，提高韧性，刀具成型后对其表面进行细化立方碳化硼涂层处理。

碳化硼涂层具有低密度、高硬度、强耐磨的性能特点，能有效加强材料整体强度，提高韧性及切削能力。同时，精铣铣削工艺做了进一步的细化，在精铣刀刃的最后一次加工中，针对改善后的刀具表面光洁度不足及过盈问题，进行刀刃的最后一刀加工，大大提升了刀刃侧面的光洁度、直线度及刃顶刀刃的宽度和精度，同时有效减少了修角的人工处理，经过改善切削环境，这种精铣后的模切刀具使用寿命大大提高。

(3) 创新精加工工艺辅具。

在圆压圆模切刀具使用寿命的提升工作中，一直存在一个瓶颈，烟包边角耳朵处的“飞机角”因长期带废出具，导致刀具加压处理频繁，上下辊间隙减小，对刀具的整体性能造成了很大的破坏。

经分析后发现，其主要原因在于数控机床在加工过程中无法直接对尖角部分（如图2所示红色部分斜向尖角，宽度为0.03mm）进行导圆。通过辅具优化改进，制作气动工具，夹持专用修角刀具处理。手工刀头沿刀刃将尖角部分多余废料手工铲除，气动刀头通过刀头旋转将尖角部分多余废料切除。

图2 数控机床加工缺陷

上机适应性验证

经过与上游合作单位、生产车间技术人员共同探讨研究后，我们运用以上工艺及技术改进制作了新的整套刀具，并实时收集了生产信息：

上下辊间隙设置为0.03mm，模切压力设置为最小初压1100bar、终压1500bar，辊枕冷却风压力设置为0.4bar，刀刃高度差控制在0.002mm以内。

在生产中，严格控制模切压力。模切刀具加压时，增加量控制在0.004mm/次，尽量保证整套刀具各点压力一致。通过近3个月对生产环节的跟踪，验证结果表明，在产品满足生产质量及技术标准要求的前提下，新模切刀具第一次复修前的使用寿命已突破500万转，达到了立项之初的目的。