圓珠筆頭的制造難度有多大

任志方

據中國制筆協會名譽副理事長陳三元介紹，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，要滿足在同一個角度下，連續不斷地書寫800米且不出現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倍，僅比金剛石的稍微差一點。直徑0.5毫米到1.0毫米的碳化鎢球珠，我國不僅可以滿足國內生產需要，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，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、轉速有關。

在實際生產過程中，碳化鎢先被制成比標準尺寸略大的小顆粒，散鋪在一個帶溝槽的板上，并使這些小顆粒進入圓形溝槽，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滑混合物中。

接著轉動下盤，使這些碳化鎢小顆粒在圓形槽內不斷地翻騰滾動，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，進行測試，直到生產出光滑度適中、符合標準的小圓球為止。

這一產品真正的設計難點在于怎樣把這么小的圓球，在極大的生產數量下，做到相同的尺寸。這里的高精度、高互換性是基于整個制造體系的嚴謹得到的。

筆頭的另外一部分，直徑僅有2.3毫米的球座體，無論是生產設備還是原材料，此前都長期掌握在瑞士、日本等國家手中。關鍵部位的尺寸精度要求在兩微米之內，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。由于后期要進行高精度的加工，既要容易切削，加工時又不能開裂，對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加工機床，只要將沖成一定長度的坯料加入料斗后，機床就能自動完成從進料夾緊、分多次鉆削內孔、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條引導墨水的溝槽，生產加工中一個小小的偏差都會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設備為例，生產一個小小的圓珠筆頭需要20多道工序。

（小 鴿摘自《齊魯晚報》2017年1月12日）