專利名稱：一種低線數(shù)大載墨量陶瓷網(wǎng)紋輥的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用CO2激光束在等離子噴涂的氧化鉻陶瓷涂層表面雕刻低線數(shù)大載墨量網(wǎng)紋輥的方法。
背景技術(shù)：
在等離子噴涂的氧化鉻陶瓷涂層表面用激光雕刻的方法制作陶瓷網(wǎng)紋輥是一種先進(jìn)的網(wǎng)紋輥制造方法，由于陶瓷網(wǎng)紋輥具有陶瓷耐磨性高、耐腐蝕性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)激光雕刻形成的網(wǎng)孔具有載墨量均勻穩(wěn)定、使用過程中油墨釋放能力優(yōu)良，因此陶瓷網(wǎng)紋輥在高品質(zhì)的柔性版印刷和輥式涂布上膠領(lǐng)域應(yīng)用具有非常好的應(yīng)用前景。目前，國內(nèi)CO2激光器雕刻的陶瓷網(wǎng)紋輥線數(shù)為65-600lpi(lpi-lines per inch，網(wǎng)紋的英寸線數(shù)，單位英寸長度上的網(wǎng)孔數(shù))，主要采用將激光束調(diào)制成與目標(biāo)產(chǎn)品相同大小的光束直接單次或多次雕刻而成，光束聚焦的范圍為0.038～0.35mm當(dāng)光斑為0.038mm時(shí)，能夠雕刻600lpi的網(wǎng)孔；當(dāng)光斑為0.35mm時(shí)，能雕刻65lpi的網(wǎng)孔。由于激光束在被聚集到0.35mm光斑大小以上時(shí)，能量密度低不足以融化陶瓷而形成網(wǎng)孔，但增大激光器的功率又會引起激光束模式從單模、低階模變?yōu)槎嗄Ｒ鸩环€(wěn)定，不能形成均勻的網(wǎng)孔，所以，目前65lpi以下的網(wǎng)紋輥國內(nèi)全部采用電鍍鉻的金屬網(wǎng)紋輥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可有效用密封式CO2激光器在等離子噴涂的氧化鉻陶瓷涂層上雕刻出65lpi以下的低線數(shù)大載墨量陶瓷網(wǎng)紋輥，最低可到10lpi；同時(shí)網(wǎng)紋輥產(chǎn)品的載墨量比普通方法雕刻的網(wǎng)紋輥大200％-300％，并且具有工序簡單、效率高的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的首先用等離子噴涂方法在空心的金屬輥面上制備出足夠厚的高質(zhì)量氧化鉻陶瓷涂層，并進(jìn)行機(jī)械磨削加工和精密拋光，得到具有一定的表面平整度和光潔度的待雕刻的陶瓷輥工件；其次，在待雕刻的陶瓷輥工件的氧化鉻陶瓷表面預(yù)涂敷對CO2激光束吸收率高的物質(zhì)，增加陶瓷表面對激光束的吸收；最后，選取具有長焦距、大直徑的CO2聚焦鏡，其中聚焦鏡的直徑為2.0～3.5英寸，焦距為20～30mm，確定聚焦鏡的焦點(diǎn)位置和選擇激光束的脈沖頻率Pf及其移動步長L和輥的轉(zhuǎn)動速度V來進(jìn)行陶瓷網(wǎng)紋輥的雕刻，此時(shí)所述雕刻方法為a調(diào)整雕刻距離，使激光束照射到待雕刻的陶瓷輥工件的涂層表面的光斑D最亮，此時(shí)所述光斑D的大小為0.15～0.30mm；b根據(jù)客戶要求設(shè)定目標(biāo)產(chǎn)品線數(shù)和網(wǎng)孔形狀，根據(jù)網(wǎng)孔的大小確定移動步長L和輥的轉(zhuǎn)動速度V，其中為保證網(wǎng)孔脈沖激光束在軸向和周向的充分疊加，移動步長L和輥的轉(zhuǎn)動速度V都應(yīng)該保證激光光斑的重疊率為20％-80％，此時(shí)所述激光束的移動步長L為0.2-0.8倍光斑尺寸D，即L＝(0.2～0.8)*D輥的轉(zhuǎn)動速度V為移動步長L與激光束的脈沖頻率Pf的剩積，即V＝L*Pf(0.2-0.8)*D*Pf；c通過軸向和周向運(yùn)動控制激光束在陶瓷輥工件，表面組合雕刻出低線數(shù)、大載墨量的陶瓷網(wǎng)孔。
其中上述步驟c中通過軸向和周向運(yùn)動控制激光束在陶瓷輥工件的表面組合雕刻出低線數(shù)、大載墨量的陶瓷網(wǎng)孔的方法包括以下步驟按所選擇的轉(zhuǎn)動速度V逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)待雕刻的陶瓷輥工件，通過雕刻機(jī)向密封式CO2激光器發(fā)射選擇的脈沖頻率Pf的電脈沖，密封式CO2激光器接受脈沖后發(fā)射激光束，激光束燒蝕陶瓷輥工件的陶瓷層，在陶瓷輥工件表面的對應(yīng)位置產(chǎn)生一組網(wǎng)孔，當(dāng)陶瓷輥轉(zhuǎn)動到不需要雕刻的位置時(shí)，電脈沖休止，激光束停止雕刻，產(chǎn)生不需要雕刻的網(wǎng)墻；在一圈雕刻完成后，橫向移動激光器向右移動一個(gè)所選擇的移動步長L后，陶瓷輥繼續(xù)轉(zhuǎn)動完成第二列雕刻，周而復(fù)始，激光束排列雕刻組成所需的網(wǎng)孔。上述陶瓷輥表面預(yù)涂敷的對CO2激光束吸收率高的物質(zhì)為20～80#商用機(jī)油。
本發(fā)明由于采用預(yù)涂敷對CO2吸收率高的物質(zhì)與可調(diào)節(jié)的移動步長與雕刻速度相結(jié)合的方法，使本發(fā)明利用激光雕刻前在陶瓷輥工件表面預(yù)涂吸收激光的物質(zhì)以充分提高其提高光束吸收率，從而容易在氧化鉻涂層表面形成連續(xù)的油膜并滲入涂層里面，在激光雕刻的深度內(nèi)都能有助于激光吸收；而且油膜成形后保存時(shí)間長，能夠超過20小時(shí)，對于長時(shí)間雕刻能保證陶瓷輥雕刻開始和結(jié)束的激光吸收率不變；油膜的存在不會對雕刻距離造成影響。
同時(shí)利用可調(diào)整的激光頭的移動步長和雕刻速度，通過在其調(diào)整的范圍內(nèi)選取上限的參數(shù)保證其速度較快、激光束停留時(shí)間短、激光燒蝕量小的特點(diǎn)，以可靠地雕刻淺的網(wǎng)孔；而當(dāng)降低激光頭的移動步長和雕刻速度后，又通過在其范圍的下限選取參數(shù)而增加激光的燒蝕量，以雕刻出深的網(wǎng)孔，從而充分保證雕刻的深度可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整。同時(shí)在網(wǎng)紋輥線數(shù)確定的前提下，適度增加網(wǎng)孔的深度，就能夠制作大載墨量的網(wǎng)紋輥。由于普通電鍍鉻的金屬網(wǎng)紋輥為機(jī)械雕刻方法制成，一種機(jī)械壓花輪之能壓出一種深度的網(wǎng)紋輥，而且由于制造工藝所限，壓花輪齒高度不能過高，一般不超過網(wǎng)孔深度的1/3-1/4，所以不能制造更深的網(wǎng)紋輥。本發(fā)明通過降低移動步長和雕刻速度就能輕而易舉地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)孔從淺到深的變化，易于實(shí)現(xiàn)深(即大載墨量)網(wǎng)孔的雕刻，達(dá)到本發(fā)明的目的。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)組成示意圖；圖2是本發(fā)明的網(wǎng)孔形狀實(shí)施方案I的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的網(wǎng)孔形狀實(shí)施方案II的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1～圖3所示，本發(fā)明所述的一種低線數(shù)大載墨量陶瓷網(wǎng)紋輥的制造方法，包括如下步驟首先用等離子噴涂方法在空心的金屬輥面上制備出足夠厚的高質(zhì)量氧化鉻陶瓷涂層，并進(jìn)行機(jī)械磨削加工和精密拋光，得到具有一定的表面平整度和光潔度的待雕刻的陶瓷輥工件；其次，在待雕刻的陶瓷輥工件的氧化鉻陶瓷表面預(yù)涂敷對CO2激光束吸收率高的物質(zhì)，增加陶瓷表面對激光束的吸收；最后，選取具有長焦距、大直徑的CO2聚焦鏡，其中聚焦鏡的直徑為2.0～3.5英寸，焦距為20～30mm，確定聚焦鏡的焦點(diǎn)位置和選擇激光束的脈沖頻率Pf及其移動步長L和輥的轉(zhuǎn)動速度V來進(jìn)行陶瓷網(wǎng)紋輥的雕刻，此時(shí)所述雕刻方法為a調(diào)整雕刻距離，使激光束照射到待雕刻的陶瓷輥工件的涂層表面的光斑D最亮，此時(shí)所述光斑D的大小為0.15～0.30mm；
b根據(jù)客戶要求設(shè)定目標(biāo)產(chǎn)品線數(shù)和網(wǎng)孔形狀，根據(jù)網(wǎng)孔的大小確定移動步長L和輥的轉(zhuǎn)動速度V，其中為保證網(wǎng)孔脈沖激光束在軸向和周向的充分疊加，移動步長L和輥的轉(zhuǎn)動速度V都應(yīng)該保證激光光斑的重疊率為20％-80％，此時(shí)所述激光束的移動步長L為0.2-0.8倍光斑尺寸D，即L＝(0.2～0.8)*D輥的轉(zhuǎn)動速度V為移動步長L與激光束的脈沖頻率Pf的剩積，即V＝L*Pf(0.2-0.8)*D*Pf；c通過軸向和周向運(yùn)動控制激光束在陶瓷輥工件，表面組合雕刻出低線數(shù)、大載墨量的陶瓷網(wǎng)孔。
其中上述步驟c中通過軸向和周向運(yùn)動控制激光束在陶瓷輥工件的表面組合雕刻出低線數(shù)、大載墨量的陶瓷網(wǎng)孔的方法如圖1～圖3所示，其包括以下步驟按所選擇的轉(zhuǎn)動速度V逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)待雕刻的陶瓷輥工件，通過雕刻機(jī)向密封式CO2激光器發(fā)射選擇的脈沖頻率Pf的電脈沖，密封式CO2激光器接受脈沖后發(fā)射激光束，激光束燒蝕陶瓷輥工件的陶瓷層，在陶瓷輥工件表面的對應(yīng)位置產(chǎn)生一組網(wǎng)孔，當(dāng)陶瓷輥轉(zhuǎn)動到不需要雕刻的位置時(shí)，電脈沖休止，激光束停止雕刻，產(chǎn)生不需要雕刻的網(wǎng)墻；在一圈雕刻完成后，橫向移動激光器向右移動一個(gè)所選擇的移動步長L后，陶瓷輥繼續(xù)轉(zhuǎn)動完成第二列雕刻，周而復(fù)始，激光束排列雕刻組成所需的網(wǎng)孔。上述陶瓷輥表面預(yù)涂敷的對CO2激光束吸收率高的物質(zhì)為20～80#商用機(jī)油。
權(quán)利要求
1.一種低線數(shù)大載墨量陶瓷網(wǎng)紋輥的制造方法，其特征在于包括如下步驟首先用等離子噴涂方法在空心的金屬輥面上制備出足夠厚的高質(zhì)量氧化鉻陶瓷涂層，并進(jìn)行機(jī)械磨削加工和精密拋光，得到具有一定的表面平整度和光潔度的待雕刻的陶瓷輥工件；其次，在待雕刻的陶瓷輥工件的氧化鉻陶瓷表面預(yù)涂敷對CO2激光束吸收率高的物質(zhì)，增加陶瓷表面對激光束的吸收；最后，選取具有長焦距、大直徑的CO2聚焦鏡，其中聚焦鏡的直徑為2.0～3.5英寸，焦距為20～30mm，確定聚焦鏡的焦點(diǎn)位置和選擇激光束的脈沖頻率Pf及其移動步長L和輥的轉(zhuǎn)動速度V來進(jìn)行陶瓷網(wǎng)紋輥的雕刻，此時(shí)所述雕刻方法為a調(diào)整雕刻距離，使激光束照射到待雕刻的陶瓷輥工件的涂層表面的光斑D最亮，此時(shí)所述光斑D的大小為0.15～0.30mm；b根據(jù)客戶要求設(shè)定目標(biāo)產(chǎn)品線數(shù)和網(wǎng)孔形狀，根據(jù)網(wǎng)孔的大小確定移動步長L和輥的轉(zhuǎn)動速度V，其中為保證網(wǎng)孔脈沖激光束在軸向和周向的充分疊加，移動步長L和輥的轉(zhuǎn)動速度V都應(yīng)該保證激光光斑的重疊率為20％-80％，此時(shí)所述激光束的移動步長L為0.2-0.8倍光斑尺寸D，即L＝(0.2～0.8)*D，輥的轉(zhuǎn)動速度V為移動步長L與激光束的脈沖頻率Pf的剩積，即V＝L*Pf＝(0.2-0.8)*D*Pf；c通過軸向和周向運(yùn)動控制激光束在陶瓷輥工件，表面組合雕刻出低線數(shù)、大載墨量的陶瓷網(wǎng)孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低線數(shù)大載墨量陶瓷網(wǎng)紋輥的制造方法，其特征在于上述步驟c中通過軸向和周向運(yùn)動控制激光束在陶瓷輥工件的表面組合雕刻出低線數(shù)、大載墨量的陶瓷網(wǎng)孔的方法包括以下步驟按所選擇的轉(zhuǎn)動速度V逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)待雕刻的陶瓷輥工件，通過雕刻機(jī)向密封式CO2激光器發(fā)射選擇的脈沖頻率Pf的電脈沖，密封式CO2激光器接受脈沖后發(fā)射激光束，激光束燒蝕陶瓷輥工件的陶瓷層，在陶瓷輥工件表面的對應(yīng)位置產(chǎn)生一組網(wǎng)孔，當(dāng)陶瓷輥轉(zhuǎn)動到不需要雕刻的位置時(shí)，電脈沖休止，激光束停止雕刻，產(chǎn)生不需要雕刻的網(wǎng)墻；在一圈雕刻完成后，橫向移動激光器向右移動一個(gè)所選擇的移動步長L后，陶瓷輥繼續(xù)轉(zhuǎn)動完成第二列雕刻，周而復(fù)始，激光束排列雕刻組成所需的網(wǎng)孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低線數(shù)大載墨量陶瓷網(wǎng)紋輥的制造方法，其特征在于上述陶瓷輥表面預(yù)涂敷的對CO2激光束吸收率高的物質(zhì)為20～80#商用機(jī)油。
全文摘要
一種低線數(shù)大載墨量陶瓷網(wǎng)紋輥的制造方法，包括如下步驟在待雕刻的陶瓷輥工件的氧化鉻陶瓷表面預(yù)涂敷對CO
文檔編號B23K26/06GK1994738SQ200610132429
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月30日
發(fā)明者李福海, 涂小慧, 朱暉朝, 郭治平 申請人:廣州有色金屬研究院