专利名称：用脉冲激光切割模切板的方法
技术领域：
本发明属于激光加工工艺类，它具体涉及用脉冲激光加工模切板镶嵌刀线缝隙的方法。
背景技术：
模切板是印刷包装行业上必需的产品，是将印刷好的包装用纸盒、纸箱从原料纸材上切下的刀具部件，模切板采用多层的胶合板，有平面型的，也有半圆筒型的，将切纸的刀具镶嵌在模切板预先切好的缝隙中，切纸的刀具称刀线，它有标准的厚度尺寸，镶嵌在模切板上的刀线经常处于高速大批量地工作状态，因此刀线在模切板上镶嵌的好坏直接影响模切工作的质量、精度和效率。模切板上的缝隙应当是很规范的矩形通孔，其传统方法是用手工制作，操作工人不但劳动强度大、受粉尘及噪声的侵扰，但制作的模切板精度差、重复性低。近年来在激光工艺普及后才得到根本性的改变。一般都是使用连续的激光切割缝隙，其工艺的特点是生产效率高，尺寸精度及形状精度好，质量稳定且重复性好，因此用连续激光切割模切板的方法得到很快发展，产生了较大的经济效益和社会效益，推动了包装行业的技术进步，使我国的产品包装档次提高了一大步。但用连续激光加工也存在一些不足，激光加工过程中受到诸多因素影响，刀线的镶嵌可能出现过紧或较松的现象，若有较松的状况可能使刀线松动或脱落，也可能出现晃动，使刀线歪斜影响质量；若配合过紧时，由于在多联板上有多处的过盈，能使模切板翘曲起臌，轻者影响模切工作质量，重者模切板就报废了。
发明内容
为进一步解决连续激光加工模切板存在的技术问题特提出本方案------用脉冲激光切割模切板的方法，加工方法的改变能提高模切板的质量，使刀线与缝隙的配合松紧适中。
按如上构思，本方案所提供的用脉冲激光加工模切板的方法包括有用激光器加工模切板，其特征是它采用的是脉冲式激光来加工模切板上装刀线的缝隙，其基本参数如下脉冲激光的占空比为45～95％；脉冲激光的重复频率为5～60Hz；脉冲激光的平均输出功率为700～1600W。
在本方案中，它所加工的模切板可以是平板型的，也可以是半圆筒型的。
采用本方案能体现如下的优越性①用脉冲激光加工实际上是在模切板上连续地打孔，各孔间有一定的重叠量，除去孔内的物质后即留下多条圆柱面交汇处的棱线，这些棱线的包络面线形成与刀线配合的两个平面，由于它们之间是在小面积上产生一定的过盈，在棱线两侧有很大的空间，使棱线处的木质可有一定的弹性变形和自位的调整，既能产生足够的夹紧力还不会使模切板产生翘曲变形；②激光工艺过程中可以有多个参数影响加工的尺寸，如脉冲的速率、脉冲占空比、进给量的大小、激光功率等，因此微调如上的参数可以寻求到理想的夹紧力；③在连续激光加工中所得的切割面上看来平整，但它与刀线的配合只是几个突出的高点，且这些点的位置分布完全是随机的，而用脉冲激光加工出的切割面与刀线接触处是多条均匀的棱线，其配合的稳定性比连续激光加工的要好的多；④它具有容易操作、能提高生产率且降低成本，是一种优越的技术方案，值得推广使用。
图1是本方案用脉冲激光切割模切板的方法所切得的重叠孔的示意图。
图2是脉冲激光占空比数据实验情况的示意图。其中横座标为占空比数值，综座标为缝宽数值。
图3是脉冲激光重复频率数据实验情况的示意图。其中横座标为激光频率数值，综座标为缝宽数值。
具体的实施方式本方案是对已有技术中使用连续激光切制模切板方法的改进。它是采用脉冲激光在模切板上连续地打出多个有一定重叠量的孔，使被切制的槽内留下均匀的多条棱线，这些棱线形成了与刀线接触的两个面，由于棱线突出尖端的两侧存在有很大的空间，因此在与刀线接触时各尖端能容易地产生弹性变形，能自动调整，避免出现过紧的现象，由于在激光加工过程中有很多参数都能影响加工的尺寸，如脉冲激光的重复频率、脉冲激光的占空比及脉冲的平均输出功率，微调上述的参数就可以寻求到理想的缝宽尺寸。
在本方案中使用的主要参数为脉冲激光的占空比为45～95％；脉冲激光的重复频率为5～60Hz；脉冲激光的平均输出功率为700～1600W。
占空比的定义为在一个光脉冲的周期中，出光时间与光脉冲周期时间之比。在实验中取5组数据，即占空比为50、60、70、80、90％，由图2可观察到，随占空比的提高其切缝宽度也在增加，原因是随着占空比的提高输出的平均功率也在提高，所以切缝的宽度也在增加。而且切口的上下口变化趋势相同。图中表明，占空比在70％左右是最佳值。对于脉冲激光来说，脉冲的速率即重复频率也是重要参数，取值不同切割效果相差很大，在实验中也取5组数据，即重复频率为10、20、30、40、50Hz，由图3中可以观察到，随着重复频率的提高，切缝宽度逐渐变宽，其原因是随着重复频率的提高其平均功率也在提高，而且有一个显著的特征是不管重复频率的值是多少，切缝上下口的尺寸都一样，这就是说，改变重复频率可以改变缝宽，但不会改变矩形缝的特征。当重复频率为20Hz时缝宽为1.5mm左右。综上所述，通过调整上述的各参数可以取得较为理想的数值，能达到对刀线的夹紧力适中，以提高模切板的加工质量。
权利要求
1.一种用脉冲激光切割模切板的方法，它包括有用激光器加工模切板，其特征是它采用的是脉冲式激光来加工模切板上装刀线的缝隙，其基本参数如下脉冲激光的占空比为45～95％；脉冲激光的重复频率为5～60Hz；脉冲激光的平均输出功率为700～1600W。
2.按照权利要求1所述的加工方法，其特征是它所加工的模切板可以是平板型的，也可以是半圆筒型的。
全文摘要
本发明属于激光加工工艺类。为克服已有的连续激光切割模切板存在的模切板与刀线刀体配合力的过紧过松不易掌握，出现模切板易变形影响加工质量和使用寿命的问题特提出本方案。它是采用脉冲激光的方式切制模切板，打出一串有一定重叠量的孔，去除中间的物质后则留下多个突出的棱线，其包络面形成与刀体配合的面，这些尖端容易产生弹性变形和自位调整，可以避免夹紧力过小或过大。在实验中发现有多个参数都能影响加工的效果，本方案提出占空比取45～95％，重复频率取5～60H
文档编号B23K26/00GK1470354SQ02125608
公开日2004年1月28日 申请日期2002年7月24日 优先权日2002年7月24日
发明者温劲苇, 张珊, 李万群 申请人:天津市激光技术研究所