专利名称：一种低线数大载墨量陶瓷网纹辊的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用CO2激光束在等离子喷涂的氧化铬陶瓷涂层表面雕刻低线数大载墨量网纹辊的方法。
背景技术：
在等离子喷涂的氧化铬陶瓷涂层表面用激光雕刻的方法制作陶瓷网纹辊是一种先进的网纹辊制造方法，由于陶瓷网纹辊具有陶瓷耐磨性高、耐腐蚀性强的优点，同时激光雕刻形成的网孔具有载墨量均匀稳定、使用过程中油墨释放能力优良，因此陶瓷网纹辊在高品质的柔性版印刷和辊式涂布上胶领域应用具有非常好的应用前景。目前，国内CO2激光器雕刻的陶瓷网纹辊线数为65-600lpi(lpi-lines per inch，网纹的英寸线数，单位英寸长度上的网孔数)，主要采用将激光束调制成与目标产品相同大小的光束直接单次或多次雕刻而成，光束聚焦的范围为0.038～0.35mm当光斑为0.038mm时，能够雕刻600lpi的网孔；当光斑为0.35mm时，能雕刻65lpi的网孔。由于激光束在被聚集到0.35mm光斑大小以上时，能量密度低不足以融化陶瓷而形成网孔，但增大激光器的功率又会引起激光束模式从单模、低阶模变为多模引起不稳定，不能形成均匀的网孔，所以，目前65lpi以下的网纹辊国内全部采用电镀铬的金属网纹辊。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可有效用密封式CO2激光器在等离子喷涂的氧化铬陶瓷涂层上雕刻出65lpi以下的低线数大载墨量陶瓷网纹辊，最低可到10lpi；同时网纹辊产品的载墨量比普通方法雕刻的网纹辊大200％-300％，并且具有工序简单、效率高的优点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的首先用等离子喷涂方法在空心的金属辊面上制备出足够厚的高质量氧化铬陶瓷涂层，并进行机械磨削加工和精密抛光，得到具有一定的表面平整度和光洁度的待雕刻的陶瓷辊工件；其次，在待雕刻的陶瓷辊工件的氧化铬陶瓷表面预涂敷对CO2激光束吸收率高的物质，增加陶瓷表面对激光束的吸收；最后，选取具有长焦距、大直径的CO2聚焦镜，其中聚焦镜的直径为2.0～3.5英寸，焦距为20～30mm，确定聚焦镜的焦点位置和选择激光束的脉冲频率Pf及其移动步长L和辊的转动速度V来进行陶瓷网纹辊的雕刻，此时所述雕刻方法为a调整雕刻距离，使激光束照射到待雕刻的陶瓷辊工件的涂层表面的光斑D最亮，此时所述光斑D的大小为0.15～0.30mm；b根据客户要求设定目标产品线数和网孔形状，根据网孔的大小确定移动步长L和辊的转动速度V，其中为保证网孔脉冲激光束在轴向和周向的充分叠加，移动步长L和辊的转动速度V都应该保证激光光斑的重叠率为20％-80％，此时所述激光束的移动步长L为0.2-0.8倍光斑尺寸D，即L＝(0.2～0.8)*D辊的转动速度V为移动步长L与激光束的脉冲频率Pf的剩积，即V＝L*Pf(0.2-0.8)*D*Pf；c通过轴向和周向运动控制激光束在陶瓷辊工件，表面组合雕刻出低线数、大载墨量的陶瓷网孔。
其中上述步骤c中通过轴向和周向运动控制激光束在陶瓷辊工件的表面组合雕刻出低线数、大载墨量的陶瓷网孔的方法包括以下步骤按所选择的转动速度V逆时针旋转待雕刻的陶瓷辊工件，通过雕刻机向密封式CO2激光器发射选择的脉冲频率Pf的电脉冲，密封式CO2激光器接受脉冲后发射激光束，激光束烧蚀陶瓷辊工件的陶瓷层，在陶瓷辊工件表面的对应位置产生一组网孔，当陶瓷辊转动到不需要雕刻的位置时，电脉冲休止，激光束停止雕刻，产生不需要雕刻的网墙；在一圈雕刻完成后，横向移动激光器向右移动一个所选择的移动步长L后，陶瓷辊继续转动完成第二列雕刻，周而复始，激光束排列雕刻组成所需的网孔。上述陶瓷辊表面预涂敷的对CO2激光束吸收率高的物质为20～80#商用机油。
本发明由于采用预涂敷对CO2吸收率高的物质与可调节的移动步长与雕刻速度相结合的方法，使本发明利用激光雕刻前在陶瓷辊工件表面预涂吸收激光的物质以充分提高其提高光束吸收率，从而容易在氧化铬涂层表面形成连续的油膜并渗入涂层里面，在激光雕刻的深度内都能有助于激光吸收；而且油膜成形后保存时间长，能够超过20小时，对于长时间雕刻能保证陶瓷辊雕刻开始和结束的激光吸收率不变；油膜的存在不会对雕刻距离造成影响。
同时利用可调整的激光头的移动步长和雕刻速度，通过在其调整的范围内选取上限的参数保证其速度较快、激光束停留时间短、激光烧蚀量小的特点，以可靠地雕刻浅的网孔；而当降低激光头的移动步长和雕刻速度后，又通过在其范围的下限选取参数而增加激光的烧蚀量，以雕刻出深的网孔，从而充分保证雕刻的深度可以在一定范围内调整。同时在网纹辊线数确定的前提下，适度增加网孔的深度，就能够制作大载墨量的网纹辊。由于普通电镀铬的金属网纹辊为机械雕刻方法制成，一种机械压花轮之能压出一种深度的网纹辊，而且由于制造工艺所限，压花轮齿高度不能过高，一般不超过网孔深度的1/3-1/4，所以不能制造更深的网纹辊。本发明通过降低移动步长和雕刻速度就能轻而易举地实现网孔从浅到深的变化，易于实现深(即大载墨量)网孔的雕刻，达到本发明的目的。
以下结合附图详细描述本发明的实现
图1是本发明的实施方案的结构组成示意图；图2是本发明的网孔形状实施方案I的结构示意图；图3是本发明的网孔形状实施方案II的结构示意图。
具体实施例方式
如图1～图3所示，本发明所述的一种低线数大载墨量陶瓷网纹辊的制造方法，包括如下步骤首先用等离子喷涂方法在空心的金属辊面上制备出足够厚的高质量氧化铬陶瓷涂层，并进行机械磨削加工和精密抛光，得到具有一定的表面平整度和光洁度的待雕刻的陶瓷辊工件；其次，在待雕刻的陶瓷辊工件的氧化铬陶瓷表面预涂敷对CO2激光束吸收率高的物质，增加陶瓷表面对激光束的吸收；最后，选取具有长焦距、大直径的CO2聚焦镜，其中聚焦镜的直径为2.0～3.5英寸，焦距为20～30mm，确定聚焦镜的焦点位置和选择激光束的脉冲频率Pf及其移动步长L和辊的转动速度V来进行陶瓷网纹辊的雕刻，此时所述雕刻方法为a调整雕刻距离，使激光束照射到待雕刻的陶瓷辊工件的涂层表面的光斑D最亮，此时所述光斑D的大小为0.15～0.30mm；
b根据客户要求设定目标产品线数和网孔形状，根据网孔的大小确定移动步长L和辊的转动速度V，其中为保证网孔脉冲激光束在轴向和周向的充分叠加，移动步长L和辊的转动速度V都应该保证激光光斑的重叠率为20％-80％，此时所述激光束的移动步长L为0.2-0.8倍光斑尺寸D，即L＝(0.2～0.8)*D辊的转动速度V为移动步长L与激光束的脉冲频率Pf的剩积，即V＝L*Pf(0.2-0.8)*D*Pf；c通过轴向和周向运动控制激光束在陶瓷辊工件，表面组合雕刻出低线数、大载墨量的陶瓷网孔。
其中上述步骤c中通过轴向和周向运动控制激光束在陶瓷辊工件的表面组合雕刻出低线数、大载墨量的陶瓷网孔的方法如图1～图3所示，其包括以下步骤按所选择的转动速度V逆时针旋转待雕刻的陶瓷辊工件，通过雕刻机向密封式CO2激光器发射选择的脉冲频率Pf的电脉冲，密封式CO2激光器接受脉冲后发射激光束，激光束烧蚀陶瓷辊工件的陶瓷层，在陶瓷辊工件表面的对应位置产生一组网孔，当陶瓷辊转动到不需要雕刻的位置时，电脉冲休止，激光束停止雕刻，产生不需要雕刻的网墙；在一圈雕刻完成后，横向移动激光器向右移动一个所选择的移动步长L后，陶瓷辊继续转动完成第二列雕刻，周而复始，激光束排列雕刻组成所需的网孔。上述陶瓷辊表面预涂敷的对CO2激光束吸收率高的物质为20～80#商用机油。
权利要求
1.一种低线数大载墨量陶瓷网纹辊的制造方法，其特征在于包括如下步骤首先用等离子喷涂方法在空心的金属辊面上制备出足够厚的高质量氧化铬陶瓷涂层，并进行机械磨削加工和精密抛光，得到具有一定的表面平整度和光洁度的待雕刻的陶瓷辊工件；其次，在待雕刻的陶瓷辊工件的氧化铬陶瓷表面预涂敷对CO2激光束吸收率高的物质，增加陶瓷表面对激光束的吸收；最后，选取具有长焦距、大直径的CO2聚焦镜，其中聚焦镜的直径为2.0～3.5英寸，焦距为20～30mm，确定聚焦镜的焦点位置和选择激光束的脉冲频率Pf及其移动步长L和辊的转动速度V来进行陶瓷网纹辊的雕刻，此时所述雕刻方法为a调整雕刻距离，使激光束照射到待雕刻的陶瓷辊工件的涂层表面的光斑D最亮，此时所述光斑D的大小为0.15～0.30mm；b根据客户要求设定目标产品线数和网孔形状，根据网孔的大小确定移动步长L和辊的转动速度V，其中为保证网孔脉冲激光束在轴向和周向的充分叠加，移动步长L和辊的转动速度V都应该保证激光光斑的重叠率为20％-80％，此时所述激光束的移动步长L为0.2-0.8倍光斑尺寸D，即L＝(0.2～0.8)*D，辊的转动速度V为移动步长L与激光束的脉冲频率Pf的剩积，即V＝L*Pf＝(0.2-0.8)*D*Pf；c通过轴向和周向运动控制激光束在陶瓷辊工件，表面组合雕刻出低线数、大载墨量的陶瓷网孔。
2.根据权利要求1所述的低线数大载墨量陶瓷网纹辊的制造方法，其特征在于上述步骤c中通过轴向和周向运动控制激光束在陶瓷辊工件的表面组合雕刻出低线数、大载墨量的陶瓷网孔的方法包括以下步骤按所选择的转动速度V逆时针旋转待雕刻的陶瓷辊工件，通过雕刻机向密封式CO2激光器发射选择的脉冲频率Pf的电脉冲，密封式CO2激光器接受脉冲后发射激光束，激光束烧蚀陶瓷辊工件的陶瓷层，在陶瓷辊工件表面的对应位置产生一组网孔，当陶瓷辊转动到不需要雕刻的位置时，电脉冲休止，激光束停止雕刻，产生不需要雕刻的网墙；在一圈雕刻完成后，横向移动激光器向右移动一个所选择的移动步长L后，陶瓷辊继续转动完成第二列雕刻，周而复始，激光束排列雕刻组成所需的网孔。
3.根据权利要求1或2所述的低线数大载墨量陶瓷网纹辊的制造方法，其特征在于上述陶瓷辊表面预涂敷的对CO2激光束吸收率高的物质为20～80#商用机油。
全文摘要
一种低线数大载墨量陶瓷网纹辊的制造方法，包括如下步骤在待雕刻的陶瓷辊工件的氧化铬陶瓷表面预涂敷对CO
文档编号B23K26/06GK1994738SQ200610132429
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月30日 优先权日2006年12月30日
发明者李福海, 涂小慧, 朱晖朝, 郭治平 申请人:广州有色金属研究院