用脈衝雷射切割模切板的方法
2023-07-16 07:56:31 3
專利名稱：用脈衝雷射切割模切板的方法
技術領域：
本發明屬於雷射加工工藝類，它具體涉及用脈衝雷射加工模切板鑲嵌刀線縫隙的方法。
背景技術：
模切板是印刷包裝行業上必需的產品，是將印刷好的包裝用紙盒、紙箱從原料紙材上切下的刀具部件，模切板採用多層的膠合板，有平面型的，也有半圓筒型的，將切紙的刀具鑲嵌在模切板預先切好的縫隙中，切紙的刀具稱刀線，它有標準的厚度尺寸，鑲嵌在模切板上的刀線經常處於高速大批量地工作狀態，因此刀線在模切板上鑲嵌的好壞直接影響模切工作的質量、精度和效率。模切板上的縫隙應當是很規範的矩形通孔，其傳統方法是用手工製作，操作工人不但勞動強度大、受粉塵及噪聲的侵擾，但製作的模切板精度差、重複性低。近年來在雷射工藝普及後才得到根本性的改變。一般都是使用連續的雷射切割縫隙，其工藝的特點是生產效率高，尺寸精度及形狀精度好，質量穩定且重複性好，因此用連續雷射切割模切板的方法得到很快發展，產生了較大的經濟效益和社會效益，推動了包裝行業的技術進步，使我國的產品包裝檔次提高了一大步。但用連續雷射加工也存在一些不足，雷射加工過程中受到諸多因素影響，刀線的鑲嵌可能出現過緊或較松的現象，若有較松的狀況可能使刀線鬆動或脫落，也可能出現晃動，使刀線歪斜影響質量；若配合過緊時，由於在多聯板上有多處的過盈，能使模切板翹曲起臌，輕者影響模切工作質量，重者模切板就報廢了。
發明內容
為進一步解決連續雷射加工模切板存在的技術問題特提出本方案------用脈衝雷射切割模切板的方法，加工方法的改變能提高模切板的質量，使刀線與縫隙的配合鬆緊適中。
按如上構思，本方案所提供的用脈衝雷射加工模切板的方法包括有用雷射器加工模切板，其特徵是它採用的是脈衝式雷射來加工模切板上裝刀線的縫隙，其基本參數如下脈衝雷射的佔空比為45～95％；脈衝雷射的重複頻率為5～60Hz；脈衝雷射的平均輸出功率為700～1600W。
在本方案中，它所加工的模切板可以是平板型的，也可以是半圓筒型的。
採用本方案能體現如下的優越性①用脈衝雷射加工實際上是在模切板上連續地打孔，各孔間有一定的重疊量，除去孔內的物質後即留下多條圓柱面交匯處的稜線，這些稜線的包絡面線形成與刀線配合的兩個平面，由於它們之間是在小面積上產生一定的過盈，在稜線兩側有很大的空間，使稜線處的木質可有一定的彈性變形和自位的調整，既能產生足夠的夾緊力還不會使模切板產生翹曲變形；②雷射工藝過程中可以有多個參數影響加工的尺寸，如脈衝的速率、脈衝佔空比、進給量的大小、雷射功率等，因此微調如上的參數可以尋求到理想的夾緊力；③在連續雷射加工中所得的切割面上看來平整，但它與刀線的配合只是幾個突出的高點，且這些點的位置分布完全是隨機的，而用脈衝雷射加工出的切割面與刀線接觸處是多條均勻的稜線，其配合的穩定性比連續雷射加工的要好的多；④它具有容易操作、能提高生產率且降低成本，是一種優越的技術方案，值得推廣使用。
圖1是本方案用脈衝雷射切割模切板的方法所切得的重疊孔的示意圖。
圖2是脈衝雷射佔空比數據實驗情況的示意圖。其中橫座標為佔空比數值，綜座標為縫寬數值。
圖3是脈衝雷射重複頻率數據實驗情況的示意圖。其中橫座標為雷射頻率數值，綜座標為縫寬數值。
具體的實施方式本方案是對已有技術中使用連續雷射切制模切板方法的改進。它是採用脈衝雷射在模切板上連續地打出多個有一定重疊量的孔，使被切制的槽內留下均勻的多條稜線，這些稜線形成了與刀線接觸的兩個面，由於稜線突出尖端的兩側存在有很大的空間，因此在與刀線接觸時各尖端能容易地產生彈性變形，能自動調整，避免出現過緊的現象，由於在雷射加工過程中有很多參數都能影響加工的尺寸，如脈衝雷射的重複頻率、脈衝雷射的佔空比及脈衝的平均輸出功率，微調上述的參數就可以尋求到理想的縫寬尺寸。
在本方案中使用的主要參數為脈衝雷射的佔空比為45～95％；脈衝雷射的重複頻率為5～60Hz；脈衝雷射的平均輸出功率為700～1600W。
佔空比的定義為在一個光脈衝的周期中，出光時間與光脈衝周期時間之比。在實驗中取5組數據，即佔空比為50、60、70、80、90％，由圖2可觀察到，隨佔空比的提高其切縫寬度也在增加，原因是隨著佔空比的提高輸出的平均功率也在提高，所以切縫的寬度也在增加。而且切口的上下口變化趨勢相同。圖中表明，佔空比在70％左右是最佳值。對於脈衝雷射來說，脈衝的速率即重複頻率也是重要參數，取值不同切割效果相差很大，在實驗中也取5組數據，即重複頻率為10、20、30、40、50Hz，由圖3中可以觀察到，隨著重複頻率的提高，切縫寬度逐漸變寬，其原因是隨著重複頻率的提高其平均功率也在提高，而且有一個顯著的特徵是不管重複頻率的值是多少，切縫上下口的尺寸都一樣，這就是說，改變重複頻率可以改變縫寬，但不會改變矩形縫的特徵。當重複頻率為20Hz時縫寬為1.5mm左右。綜上所述，通過調整上述的各參數可以取得較為理想的數值，能達到對刀線的夾緊力適中，以提高模切板的加工質量。
權利要求
1.一種用脈衝雷射切割模切板的方法，它包括有用雷射器加工模切板，其特徵是它採用的是脈衝式雷射來加工模切板上裝刀線的縫隙，其基本參數如下脈衝雷射的佔空比為45～95％；脈衝雷射的重複頻率為5～60Hz；脈衝雷射的平均輸出功率為700～1600W。
2.按照權利要求1所述的加工方法，其特徵是它所加工的模切板可以是平板型的，也可以是半圓筒型的。
全文摘要
本發明屬於雷射加工工藝類。為克服已有的連續雷射切割模切板存在的模切板與刀線刀體配合力的過緊過松不易掌握，出現模切板易變形影響加工質量和使用壽命的問題特提出本方案。它是採用脈衝雷射的方式切制模切板，打出一串有一定重疊量的孔，去除中間的物質後則留下多個突出的稜線，其包絡面形成與刀體配合的面，這些尖端容易產生彈性變形和自位調整，可以避免夾緊力過小或過大。在實驗中發現有多個參數都能影響加工的效果，本方案提出佔空比取45～95％，重複頻率取5～60H
文檔編號B23K26/00GK1470354SQ02125608
公開日2004年1月28日 申請日期2002年7月24日 優先權日2002年7月24日
發明者溫勁葦, 張珊, 李萬群 申請人:天津市雷射技術研究所