圆压圆模切机的制作方法

本发明涉及圆压圆模切
技术领域：
，具体地，涉及一种圆压圆模切机。
背景技术：
：模切机(diecuttingmachine)又叫啤机、裁切机、数控冲压机，模切机是利用钢刀、五金模具、钢线(或钢板雕刻成的模版)，通过压印版施加一定的压力，将印品或纸板轧切成一定形状，它是印后包装加工成型的重要设备。模切机根据压印形式的不同，主要分为圆压圆、圆压平、平压平三种类型。其中，由于圆压圆模切机在工作时辊筒连续旋转，停机时间少，因而其生产效率相对平压平模切机和圆压平模切机较高，而且模切时为线接触，工作压力小，产品稳定性高，特别适合大批量生产线。圆压圆模切机的模切版和压力机构都是圆筒形的，工作时，送料辊将待切物料送到刀具辊筒(模切版)与压力辊筒(压力机构)之间，由两者将其夹住进行对滚模切，刀具辊筒旋转一周，即完成一个工作循环。但是，现有的圆压圆模切机的横切刀具始终突出于刀具辊筒表面，因此存在以下不足：(1)在裁切过程中，刀具首先会以一定交角接触到待切物料表面，由于此时的物料无任何支持力，因此裁切精度和质量很难达到较高水平；(2)裁切过程中，刀具迎向物料的一侧会受到物料的反向作用力，而且随着辊筒的旋转，该作用力的大小和方向会发生变化，直到刀具垂直于物料表面时作用力才消失，这就容易造成刀具的磨损和崩裂；(3)受到刀具、刀具辊筒和压力辊筒加工、装配精度以及传动系统的影响，刀具的刀刃线很难与物料表面保持平行，也很难与压力辊筒表面保持平行，因此刀具切割时必然会受力不一致，其不仅会造成刀具局部磨损过快，还会造成物料局部切割深度不足或者局部切割过深导致刀具与压力辊筒表面硬接触；(4)为了保证能切断物料，需要对物料施加较大的夹持力，这对某些对压力敏感的物料则不利，限制了圆压圆模切机的应用范围。技术实现要素：本发明的目的是针对上述不足提供一种圆压圆模切机，利用该模切机对物料进行裁切时能够大大减小刀具的磨损和崩裂，同时保证物料的裁切精度和质量。为了实现上述目的，本发明提供一种圆压圆模切机，所述圆压圆模切机包括刀具辊筒和压力辊筒，所述刀具辊筒上设置有径向延伸至所述刀具辊筒的外表面的狭缝，所述圆压圆模切机还包括能够沿所述狭缝移动地安装于所述刀具辊筒的刀具，所述刀具能够在突出于所述刀具辊筒的外表面的出刀位置和回缩到所述狭缝内的收刀位置之间移动。优选地，所述狭缝的宽度x1满足：其中，dd为所述刀具的厚度，r为所述刀具辊筒和所述压力辊筒的直径，γ为所述圆压圆模切机切割的物料在切割过程中的最大变形率，d为所述物料的厚度。优选地，所述压力辊筒的外表面上设置有垫层。优选地，所述压力辊筒的外表面上设置有用于容纳所述刀具的尖端的凹槽。优选地，所述凹槽的深度设置为使得所述凹槽的底壁与所述刀具的尖端保持间隔。优选地，所述凹槽的宽度x2满足：其中，r为所述刀具辊筒和所述压力辊筒的直径，γ为所述圆压圆模切机切割的物料在切割过程中的最大变形率，d为所述物料的厚度。优选地，所述凹槽的宽度x2满足：x2≤2d其中，d为待切物料的厚度。优选地，所述圆压圆模切机包括控制所述刀具移动的控制机构。优选地，所述控制机构包括连杆和驱动装置，所述连杆径向贯穿所述刀具辊筒的转动轴并平行于所述狭缝设置，所述连杆能够沿所述刀具辊筒的径向移动，所述连杆连接于所述刀具，所述驱动装置能够驱使所述连杆径向移动。优选地，所述刀具通过卡座与所述连杆连接，所述卡座从所述狭缝贯穿所述刀具辊筒并突出于所述刀具辊筒的端面与所述连杆连接，所述刀具连接于所述卡座的卡槽。优选地，所述驱动装置包括顶杆和传动件，所述传动件的一端通过转轴可转动地安装于所述刀具辊筒的端面，另一端抵接于所述连杆的一端和所述顶杆的端部之间，所述顶杆能够驱动所述传动件转动，从而驱使所述连杆径向移动。优选地，所述传动件靠近所述顶杆的一侧设置有用于限制所述传动件位置的限位块。优选地，所述顶杆设置为当所述狭缝旋转到与所述物料表面垂直时驱动所述连杆带动所述刀具出刀。优选地，所述驱动装置包括用于使所述连杆复位的弹簧，所述弹簧的一端固定于所述刀具辊筒的端面，另一端与所述连杆连接。优选地，所述刀具辊筒的端面设置有引导所述连杆沿所述刀具辊筒的径向移动的引导件。通过上述技术方案，能够使刀具在裁切时才伸出于刀具辊筒的外表面，与现有技术相比缩短了刀具与物料的作用时间，大大减小了刀具的磨损和崩裂，同时能够保证物料的裁切精度和质量。本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：图1是现有技术中圆压圆模切机的刀具开始接触物料表面的示意图；图2是现有技术中圆压圆模切机的刀具裁切物料后与物料脱离的示意图；图3是本发明中刀具开始接触物料表面的示意图；图4是本发明中刀具切断物料的示意图；图5是本发明中刀具切断物料后收入刀具辊筒内的示意图；图6是本发明圆压圆模切机的刀具辊筒的结构示意图，但省去了刀具；图7是本发明中刀具与卡座连接的示意图；图8是图6的左视图。附图标记说明10刀具辊筒101狭缝102转动轴11压力辊筒111凹槽12刀具13物料14连杆15卡座151卡槽16顶杆17传动件18转轴19限位块20弹簧21引导件具体实施方式以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。根据本发明的一个方面，本发明提供一种圆压圆模切机，该圆压圆模切机包括刀具辊筒10和压力辊筒11，所述刀具辊筒10上设置有径向延伸至所述刀具辊筒10的外表面的狭缝101，所述圆压圆模切机还包括能够沿所述狭缝101移动地安装于所述刀具辊筒10的刀具12，所述刀具12能够在突出于所述刀具辊筒10的外表面的出刀位置和回缩到所述狭缝101内的收刀位置之间移动。在上述圆压圆模切机的工作过程中，刀具12随着刀具辊筒10的旋转通过出刀和收刀实现对物料的裁切，相对于现有技术中刀具始终突出于刀具辊筒的表面，本发明的刀具与物料相互作用的时间较短，从而能够减少物料对刀具的磨损。在本发明中，所述狭缝101的宽度最好设置为既能够供刀具12移动又不影响所述刀具辊筒10对物料13的夹持，因此，所述狭缝101的宽度x1优选为满足：在本发明中，dd为所述刀具(12)的厚度，r为所述刀具辊筒(10)和所述压力辊筒(11)的直径，γ为所述圆压圆模切机切割的物料(13)在切割过程中的最大变形率，d为所述物料(13)的厚度。为了避免刀具12的刀刃触碰到压力辊筒11而损伤，可以在所述压力辊筒11的外表面上设置垫层，用于缓冲压力辊筒11表面对刀刃的冲击。还可以在所述压力辊筒11的外表面上设置用于容纳所述刀具12的尖端的凹槽111(如图3所示)。其中，为了便于刀具12切断物料13后，刀具12的尖端插入凹槽111内而不会触碰到压力辊筒11的表面，所述凹槽111的深度设置为使得所述凹槽111的底壁与所述刀具12的尖端保持间隔。为了避免凹槽111的宽度大于物料变形处的宽度，本发明优选为使所述凹槽111的宽度x2满足：为了避免由于凹槽111的宽度过大而使物料13卡入其内，同时影响所述压力辊筒11对物料13的夹持，所述凹槽111的宽度x2优选为满足：x2≤2d为了能够实现刀具12在突出于所述刀具辊筒10的外表面的出刀位置和回缩到所述狭缝101内的收刀位置之间移动，本发明的圆压圆模切机还包括控制所述刀具12移动的控制机构。应当理解的是，任何能够使所述刀具12移动的系统、机构等都在本发明的保护范围之内。通过设置控制机构来控制刀具的移动，使得刀具的裁切压力与辊筒对物料夹持力无关，因此能够适应压力敏感材料的裁切。在本发明中，作为优选，具体地，如图6-8所示，所述控制机构包括连杆14和驱动装置，所述连杆14径向贯穿所述刀具辊筒10的转动轴102并平行于所述狭缝101设置，所述连杆14能够沿所述刀具辊筒10的径向移动，所述连杆14连接于所述刀具12，所述驱动装置能够驱使所述连杆14径向移动。其中，应当理解的是，为了避免影响所述刀具辊筒10的旋转，所述控制机构位于所述刀具辊筒10的端面，并随所述刀具辊筒10旋转。为了提高所述刀具12的裁切精度，所述控制机构设置为两个且分别位于所述刀具辊筒10的两端，如图6所示。作为优选，如图7所示，所述刀具12通过卡座15与所述连杆14连接，所述卡座15从所述狭缝101贯穿所述刀具辊筒10并突出于所述刀具辊筒10的端面与所述连杆14连接。当然，也可以使连杆14与刀具12直接连接，或通过其他方式连接。其中，为了便于刀具12的更换，所述刀具12与所述卡座15为可拆卸连接。具体为将所述刀具12的尾部卡入所述卡座15的卡槽151，其中刀具12的尾部和所述卡槽151具有相适配的结构，如楔形结构。在本发明中，如图8所示，所述驱动装置包括顶杆16和传动件17，所述传动件17的一端通过转轴18可转动地安装于所述刀具辊筒10的端面，另一端抵接于所述连杆14的一端和所述顶杆16的端部之间，所述顶杆16能够驱动所述传动件17转动，从而驱使所述连杆14径向移动。其中，可将所述顶杆16固定在所述刀具辊筒10外，并不随刀具辊筒10运动。为了使所述传动件17始终抵接于所述连杆14的一端和所述顶杆16的端部之间，并无法随意转动，在所述传动件17靠近所述顶杆16的一侧设置有用于限制所述传动件17位置的限位块19。为了缩短刀具12与物料13的作用时间，从而减少刀具12的磨损，作为优选，所述顶杆16设置为当所述狭缝101旋转到与所述物料13表面垂直时驱动所述连杆14带动所述刀具12出刀，实现对物料13的裁切。另外，所述驱动装置还包括用于使所述连杆14复位的弹簧20，所述弹簧20的一端固定于所述刀具辊筒10的端面，另一端与所述连杆14连接。通过所述弹簧20的拉力作用能够使所述连杆14带动所述刀具12在裁切完成后回到所述狭缝101内。所述弹簧20还能使所述传动件17和所述顶杆16始终相互接触。作为优选，如图8所示，所述弹簧20设置为两个且分别位于所述连杆14的两侧平行于所述连杆14设置。为了避免限位块19、转轴18和卡座15对顶杆16的干涉，所述限位块19、转轴18和卡座15到所述刀具辊筒10的轴心的最大距离均小于当所述刀具12出刀至最大行程位置时所述传动件17抵接于所述连杆14和所述顶杆16之间的一端到所述刀具辊筒10的轴心的最大距离。本发明中，所述顶杆16和所述传动件17两者的轴线接近垂直，这样利于顶杆16与传动件17之间的碰撞传力。例如顶杆16与传动件17的轴线之间的夹角为70-110°，优选为80-100。为了防止所述连杆14在移动过程中左右摆动，本发明还在所述刀具辊筒10的端面设置引导所述连杆14沿所述刀具辊筒10的径向移动的引导件21。根据本发明的另一方面，本发明提供一种圆压圆模切方法，该方法使用上述中的圆压圆模切机对待切物料13进行裁切，所述方法包括：s1、将待切物料13送入对滚的刀具辊筒10和压力辊筒11之间；s2、当所述刀具12与所述物料13表面的法向角度θ1满足下式时使所述刀具12伸出并对所述物料13进行裁切，其中，r为所述刀具辊筒10和所述压力辊筒11的直径，γ为所述物料13在切割过程中的最大变形率，d为所述物料13的厚度，x1为所述狭缝101的宽度。通过上述方法，刀具接触到物料表面时，刀具与物料表面的法向角度θ1小于现有技术，这样能减小刀具切入物料表面瞬间所受到的侧向冲击力，从而减小刀具崩裂的概率，同时还能提高裁切质量。而且在裁切过程中，刀具与物料相互作用的时间较现有技术短，减少了物料对刀具的磨损。另外，刀具的裁切压力与辊筒对物料的夹持力无关，因此能够适应对压力敏感的材料的裁切。下面结合现有技术及其附图对本发明圆压圆模切方法的方案进行具体阐述：由于在刀具接触到物料表面时，刀具与物料表面的法向角度θ1对裁切过程中刀具所受作用力的大小和作用时间有重要影响，因此可以用θ1来衡量下刀裁切过程中刀具受到的磨损(θ1越大，刀具磨损越大)。另外，由于θ1与刀具的切断时间t1(即从刀具接触到物料表面到刀具垂直物料表面所用的时间)呈正比，因此也可以用t1来衡量下刀裁切过程中刀具受到的磨损。如图1所示，根据三角关系，现有技术中刀具接触到物料表面时刀具与物料表面的法向角度θ10为：其中，h0为现有技术中刀具伸出于刀具辊筒外表面的高度。进一步得出现有技术中刀具的切断时间t10为：其中，u0为刀具辊筒和压力辊筒的线速度，即物料的传送速度。另外，在现有技术中，物料被刀具切断后，被切断物料并非马上和刀具脱离，而是直到被切断物料失去夹持力时刀具才和被切断物料完全脱离。而期间由于辊筒旋转，刀具的刀刃部分会与被切断物料的断口相互作用，存在一定的作用力，这对刀刃磨损也有直接影响，同样，可以用刀具与物料脱离时刀具和物料表面的法向角度θ2来衡量刀具受到的磨损。如图2所示，根据三角关系，现有技术中刀具与物料脱离时刀具和物料表面的法向角度θ20为：进一步得出现有技术中刀具与物料的脱离时间t20为：定义θ为刀具与物料的作用角，即θ1和θ2之和，刀具受到的磨损量与θ直接相关。现有技术中刀具与物料的作用角θ0为：定义t为刀具与物料的作用时间，即t1和t2之和，刀具受到的磨损量与t直接相关。现有技术中刀具与物料的作用时间t0为：由上可知，刀具与物料的作用角θ越大、作用时间t越长，刀具受到的磨损越大。因此，本发明通过将刀具置于刀具辊筒的狭缝内，在进行切断操作时才使刀具伸出刀具辊筒的外表面对物料进行裁切。具体为本发明中刀具12与物料13表面的法向角度θ1满足时，刀具12才伸出对物料13进行裁切。其中，由于所以θ1远小于θ10，即本发明的圆压圆模切方法减小了刀具磨损以及崩裂的概率，其切割质量和刀具的寿命得到显著改善。作为优选，在步骤s2中，当所述狭缝101两端均接触到所述物料13时使所述刀具12伸出并对所述物料13进行裁切。这就避免了现有技术中刀具触碰到物料时，物料无支撑的问题。在本发明中，所述狭缝101的宽度最好设置为既能够供刀具移动又不影响所述刀具辊筒10对物料13的夹持，因此，所述狭缝101的宽度x1优选为满足：其中，dd为所述刀具12的厚度。随着刀具辊筒10旋转，刀具12伸出所述刀具辊筒10的外表面的行程逐渐变大，同时切入物料13的深度也加深。当刀具12随所述刀具辊筒10旋转至垂直于物料13表面时刀具12已经完全切断物料13，如图4所示。本发明优选在刀具12垂直于物料13表面时达到所述刀具12的最大行程。当刀具12达到所述最大行程时，所述刀具12伸出于所述刀具辊筒10外表面的高度h应大于等于待切物料13的变形厚度d(1-γ)，这样才能保证切断物料。然而，在实际应用中，通常要求h大于等于d，优选为略大于d，这样能够弥补刀具加工、装配过程中尺寸精度偏差的问题。本发明的圆压圆模切方法还包括控制所述刀具12的出刀时间tc，所述出刀时间tc为所述刀具12从冒出所述刀具辊筒10的外表面开始到所述刀具12的最大行程处所用的时间，tc满足：其中，u0为所述刀具辊筒10和压力辊筒11的线速度。进一步地，所述方法还包括控制所述刀具12的出刀速度uc，uc满足：其中，h为当所述刀具12达到所述最大行程时所述刀具12伸出于所述刀具辊筒10外表面的高度。如图5所示，刀具12切断物料13后，随着刀具辊筒10的转动，切断的物料会因失去夹持力而掉落。由于刀具辊筒10的狭缝101和压力辊筒11的凹槽111的存在，物料掉落的时间会先于现有技术t20，即θ2小于现有技术θ20，从而进一步减少了对刀具12的磨损，其对刀具寿命和切割质量都有显著改善。为了避免刀具12对压力辊筒11的损伤，同时实现刀具12对物料13周期性地裁切，提高所述圆压圆模切机的裁切效率，本发明优选为当所述刀具12达到所述最大行程时开始收刀，并保证使所述刀具12在下次出刀前收回所述狭缝101内。而此时刀具与物料逐渐脱离，刀具与物料表面的法向角度θ2基本为零，从而进一步减少了对刀具12的磨损。为了保证刀具12在下一次出刀前能够收入刀具辊筒10的狭缝101内，刀具12收刀结束的时间应(即刀具12收回所述狭缝101内的时间)不迟于下一次出刀的开始时间。因此，刀具12的收刀时间ts(所述刀具12从所述最大行程开始刚收回所述狭缝101时所用的时间)为：进一步地，所述刀具12的收刀速度us满足：为了便于出刀系统的控制，也可以使所述刀具12的收刀速度us等于所述出刀速度uc。本发明圆压圆模切方法的刀具裁切力与刀具辊筒和压力辊筒之间的压力无关，因此，可以仅在物料的裁切断面施加较大的压力，这就避免了现有圆压圆模切方法需要对物料始终施加较大压力来保证裁切质量的问题，其扩大了圆压圆模切方法的适用范围。下面通过实施例对本发明圆压圆模切方法作进一步说明：为了提高现有圆压圆模切方法对压力敏感材料的适应能力，可以针对具体裁切工艺，计算出不同最大变形率下的各项参数范围，然后再兼顾技术可行性，选取合理的x1、x2、θ1、uc、us值。实施例1使用本发明的圆压圆模切方法对厚度d为0.5mm的物料进行裁切，要求裁切长度为500mm，物料的传送速度u0为30m/s，刀具辊筒和压力辊筒的直径r为159.15mm，选用的刀具厚度dd为0.3mm，刀具达到最大行程时，刀具伸出于刀具辊筒外表面的高度h为0.6mm。根据本发明的圆压圆模切方法限定的范围，可以计算出物料在不同最大变形率下的各个参数，如表1：表1表1中：θ1的单位是弧度，l是θ1对应的刀具辊筒的弧长，用来确定出刀位置。为了增强变形率的适应范围，并兼顾可实现性，可选择如下参数设计：该参数设计能够适应最大变形率在0.5％以上的物料的裁切。因此，刀具辊筒和压力辊筒之间的夹持力可以尽量小，这样就能够对压力敏感的物料进行裁切。由于刀具的磨损和崩裂与刀具和物料的作用角θ有关，本发明圆压圆模切方法中刀具和物料的作用角θ与现有技术相比，如下表2：表2现有技术本专利减小比例θ1弧度0.12270.002598.0％θ2弧度0.00790—θ弧度0.13060.002598.1％由表2可知，本发明的圆压圆模切方法能够大幅减少刀具的磨损和崩裂概率(98％以上)。实施例2使用本发明的圆压圆模切方法对厚度d为3mm的物料进行裁切，要求裁切长度为500mm，物料的传送速度u0为30m/s，刀具辊筒和压力辊筒的直径r为159.15mm，选用的刀具厚度dd为0.6mm，刀具达到最大行程时，刀具伸出于刀具辊筒外表面的高度h为3.5mm。根据本发明的圆压圆模切方法限定的范围，可以计算出物料在不同最大变形率下的各个参数，如表3：表3表3中：θ1的单位是弧度，l是θ1对应的刀具辊筒的弧长，用来确定出刀位置。为了增强变形率的适应范围，并兼顾可实现性，可选择如下参数设计：该参数设计能够适应最大变形率在0.5％以上的物料的裁切。因此，刀具辊筒和压力辊筒之间的夹持力可以尽量小，这样就能够对压力敏感的物料进行裁切。与现有圆压圆模切方法相比，当刀具接触到物料表面时，刀具与物料表面的法向角度θ1的差异如表4：表4现有技术本专利减小比例θ1弧度0.29190.008897.0％θ2弧度0.01940—θ弧度0.31140.008897.2％由于θ1与刀具崩口直接相关，因此，本发明的圆压圆模切方法能够大幅减少刀具的磨损和崩裂概率(97％以上)。此外，在现有技术中，刀具受到的磨损与θ1和θ2有关，而本发明的方法中刀具受到的磨损基本只和θ1有关。以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。当前第1页12