圓珠筆頭的制造難度有多大

任志方

據(jù)中國(guó)制筆協(xié)會(huì)名譽(yù)副理事長(zhǎng)陳三元介紹，圓珠筆頭分為筆尖上的球珠和球座體。油性圓珠筆頭的圓珠由黃銅、鋼或者碳化鎢制成；水性圓珠筆頭的圓珠則采用不銹鋼、硬質(zhì)合金或氧化鋁等材料制成。由這些材料制成的圓珠筆，要滿足在同一個(gè)角度下，連續(xù)不斷地書寫800米且不出現(xiàn)斷線的情況才算合格。

其中，球珠用的碳化鎢的硬度比鋼的硬度高數(shù)倍，僅比金剛石的稍微差一點(diǎn)。直徑0.5毫米到1.0毫米的碳化鎢球珠，我國(guó)不僅可以滿足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)需要，還大量出口。其制造工藝和軸承滾珠的類同，主要是采用滾珠旋壓成型技術(shù)，用鋼絲沖剪，或成型鍛壓成小方塊，再磨成圓珠，需要專用的滾珠凹模座，它的精度與旋壓力、轉(zhuǎn)速有關(guān)。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，碳化鎢先被制成比標(biāo)準(zhǔn)尺寸略大的小顆粒，散鋪在一個(gè)帶溝槽的板上，并使這些小顆粒進(jìn)入圓形溝槽，僅露出其頂部。然后放上一塊又重又平的頂盤，壓在這些小顆粒上面，在兩盤之間注入研磨油，使這些小顆粒浸泡在含有粉末狀金剛石的潤(rùn)滑混合物中。

接著轉(zhuǎn)動(dòng)下盤，使這些碳化鎢小顆粒在圓形槽內(nèi)不斷地翻騰滾動(dòng)，在槽壁、頂盤以及相互之間不斷地接觸，金剛石粉末不斷地把這些小顆粒的邊角研磨掉，使它們逐漸變得又圓又光。研磨過程還要停下來幾次，將這些小圓珠取出洗凈，進(jìn)行測(cè)試，直到生產(chǎn)出光滑度適中、符合標(biāo)準(zhǔn)的小圓球?yàn)橹埂?/p>

這一產(chǎn)品真正的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于怎樣把這么小的圓球，在極大的生產(chǎn)數(shù)量下，做到相同的尺寸。這里的高精度、高互換性是基于整個(gè)制造體系的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)玫降摹?/p>

筆頭的另外一部分，直徑僅有2.3毫米的球座體，無論是生產(chǎn)設(shè)備還是原材料，此前都長(zhǎng)期掌握在瑞士、日本等國(guó)家手中。關(guān)鍵部位的尺寸精度要求在兩微米之內(nèi)，表面粗糙度要求為0.4微米，在筆頭最頂端的地方，也就是放小圓珠的地方，厚度僅有0.3毫米到0.4毫米。由于后期要進(jìn)行高精度的加工，既要容易切削，加工時(shí)又不能開裂，對(duì)不銹鋼原材料提出了極高的性能要求。

加工這種球座體所用到的機(jī)床，是專用于加工鎳白銅和不銹鋼水性、中性圓珠筆頭的自動(dòng)加工機(jī)床，只要將沖成一定長(zhǎng)度的坯料加入料斗后，機(jī)床就能自動(dòng)完成從進(jìn)料夾緊、分多次鉆削內(nèi)孔、車外圓、錐面、鏜珠座孔、沖氣槽、裝球珠、收口、壓珠直至出料的加工裝配全過程。

圓珠筆頭對(duì)加工精度的要求極高，由于筆頭上不僅有小球珠，里面還有5條引導(dǎo)墨水的溝槽，生產(chǎn)加工中一個(gè)小小的偏差都會(huì)影響書寫的流暢度和筆的使用壽命，筆尖的開口厚度不到0.1毫米，還要考慮到書寫角度和壓力，球珠與筆頭、墨水溝槽位必須搭配得“天衣無縫”，加工誤差不能超過0.003毫米。以來自瑞士公司的筆頭一體化生產(chǎn)設(shè)備為例，生產(chǎn)一個(gè)小小的圓珠筆頭需要20多道工序。

（小 鴿摘自《齊魯晚報(bào)》2017年1月12日）