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光纖激光器

脈沖光纖激光器在精密印刷制輥中的應(yīng)用(上)

星之球激光 來源:新特光電2011-11-08 我要評(píng)論(0 )   

隨著現(xiàn)代柔性印刷技術(shù)向更高印刷質(zhì)量的要求發(fā)展,對(duì)柔性印刷機(jī)的核心部件----網(wǎng)紋輥的制作提出了非常高的要求,以前采用的CO2,Nd:YAG 激光制作網(wǎng)紋輥已經(jīng)出現(xiàn)了其固有...

       隨著現(xiàn)代柔性印刷技術(shù)向更高印刷質(zhì)量的要求發(fā)展,對(duì)柔性印刷機(jī)的核心部件----網(wǎng)紋輥的制作提出了非常高的要求,以前采用的CO2,Nd:YAG 激光制作網(wǎng)紋輥已經(jīng)出現(xiàn)了其固有的局限性,限制了網(wǎng)紋輥向更高精度的方向發(fā)展;脈沖光纖激光器的出現(xiàn),以其獨(dú)一無二的性能,解除了這種限制,成為…… 網(wǎng)紋輥是柔性印刷機(jī)的核心部分,主要的應(yīng)用場(chǎng)合有寬幅柔版印刷機(jī)、窄幅柔版印刷機(jī)、凹板機(jī)、上光機(jī)、涂布機(jī)、瓦楞紙箱印刷機(jī)及其它印刷機(jī)等。
       如何生產(chǎn)出高質(zhì)量的網(wǎng)紋輥,如何使網(wǎng)紋輥的幾何尺寸精度,耐磨性,耐蝕性,載墨量,釋墨量,使用壽命等達(dá)到很高的要求,而使其能滿足向印刷版定時(shí),場(chǎng)勻地供應(yīng)油墨的要求,將直接關(guān)系到印刷品的質(zhì)量。而選擇網(wǎng)紋輥的加工生產(chǎn)方式對(duì)網(wǎng)紋輥的質(zhì)量起決定性的作用。
        目前生產(chǎn)網(wǎng)紋輥的方法有兩種,一種是機(jī)械加工的方法,一種是傳統(tǒng)的激光加工的方法,現(xiàn)分別介紹如下:
一、機(jī)械加工的方法:機(jī)械加工的方法主要是對(duì)金屬輥體進(jìn)行加工,對(duì)高硬度的陶瓷輥則因?yàn)檩伒母哂捕葐栴}致使加工速度非常慢,對(duì)加工的器具的要求非常高而無法進(jìn)行加工,而且加工出來的輥精度很差,線數(shù)受限(指每英寸長度上網(wǎng)孔的數(shù)量),無法適應(yīng)對(duì)印刷上多品種及對(duì)印刷質(zhì)量的越來越高的要求,主要應(yīng)用于稍大的紙箱或塑料的印刷加工和涂布。機(jī)械加工主要有3種方法:
1、直接用機(jī)床加工,在金屬輥上車出紋路或用鉆床鉆出網(wǎng)孔。這種方法加工的精度低,加工速度慢,是一種比較落后的處于被淘汰的加工方式,但被國內(nèi)廠家大量采用。
2、滾壓法制金屬網(wǎng)紋輥:是在已加工好的金屬輥體上,用專用的滾壓工具在輥面上滾壓出所需的網(wǎng)穴,然后再對(duì)輥面鍍鉻,以提高耐磨性和耐蝕性,此法存在的問題是:
1)鍍鉻層的硬度不夠高,耐磨性不夠好,一根金屬網(wǎng)紋輥一般只能使用一個(gè)多月至三個(gè)月,換輥很頻繁,影響正常生產(chǎn),生產(chǎn)成本很高。
2)用滾壓方法,滾壓工具上必須制作出許許多多凸出的硬壓頭,每個(gè)壓頭應(yīng)有較大的錐度,才能使之順利壓入和退出金屬輥面,因此輥面上所形成的網(wǎng)孔的錐度相應(yīng)也比較大,處于錐尖端的油墨不容易傳出,一旦此處的油墨干枯,并漸擴(kuò)大,就會(huì)堵塞網(wǎng)孔,使網(wǎng)紋輥失去傳墨的能力。
3)每種不同的輥需要換不同的壓頭,影響加工速度,滾壓工具上的硬壓頭,而且用機(jī)械的制作方法不可能做得很細(xì)小,排列得非常密,因此金屬網(wǎng)紋輥的線數(shù)不可能做得比較高。一般僅為200L/in,難以滿足印刷上多品種及高印刷質(zhì)量的要求。
3、電子雕刻金屬網(wǎng)紋輥,主要問題也是速度慢,成本高,線數(shù)受限(500L/in),難以滿足高印刷質(zhì)量的要求。
二、傳統(tǒng)激光制輥技術(shù)激光雕刻網(wǎng)紋輥技術(shù)是以高功率密度激光束作用在網(wǎng)紋輥的表面上直接雕刻出網(wǎng)紋的一種先進(jìn)應(yīng)用技術(shù)。整個(gè)生產(chǎn)工序涉及到激光微加工技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、高精度檢測(cè)及機(jī)械精密加工技術(shù)等領(lǐng)域的高新技術(shù),是多學(xué)科的高科技產(chǎn)品。對(duì)比機(jī)械加工網(wǎng)紋輥,它的優(yōu)點(diǎn)是非接觸性加工,既能加工金屬輥,又能加工像陶瓷等高硬度的輥,而且通過數(shù)控系統(tǒng)改變控制參數(shù),能非常方便的加工各種不同型號(hào)、不同大小、不同孔型的產(chǎn)品,即能進(jìn)行柔性加工;具有孔形清晰、傳墨量可選、耐磨等特點(diǎn)。傳統(tǒng)激光加工的方法有如下兩種。
1、CO2激光雕刻網(wǎng)紋輥:為了提高制輥速度,并可以進(jìn)行柔性制輥,可以利用激光的高能量,高單色性,高方向性配以高精度,高性能的數(shù)控機(jī)床,來對(duì)金屬輥進(jìn)行加工。為了提高金屬網(wǎng)紋輥的的耐磨性,在金屬輥體上噴涂一層陶瓷層,制成陶瓷輥,因?yàn)樘沾傻挠捕群芨?,所有耐磨性大大提高。這時(shí)用機(jī)械方法已無法雕刻這么硬的輥?zhàn)樱仨氂眉す夥椒ú拍艿窨?。用此法生產(chǎn)的陶瓷網(wǎng)紋輥的耐磨性能比金屬網(wǎng)紋輥提高很多,是網(wǎng)紋輥的主要發(fā)展方向。用激光加工金屬網(wǎng)紋輥與陶瓷網(wǎng)紋輥,目前使用最多的是CO2氣體激光雕刻,能滿足中低檔紙箱印刷的基本需要,可印刷全色調(diào)及較粗的文字,但這種方法仍存在很大的問題,表現(xiàn)在:
1)CO2激光的波長較長,其波長為10.6微米,聚焦后光斑比較大,因此適用于雕刻網(wǎng)孔比較大,網(wǎng)孔排列不太密的網(wǎng)紋輥,即線數(shù)不太高的網(wǎng)紋輥,此類型的有效網(wǎng)線約為80-300lpi。
2)CO2激光在雕刻陶瓷時(shí),CO2激光的峰值功率密度與能量密度還不是很高,在雕刻時(shí),部分陶瓷材料氣化,還有部分陶瓷材料仍處于熔覆狀態(tài),在網(wǎng)孔內(nèi)壁不可避免地留下了巖漿狀的表面,容易引起油墨或水墨的堵塞;而且因?yàn)榻饘賹?duì)長波長的CO2激光的反射率很高,因此對(duì)金屬輥的加工也不是很合適,對(duì)激光要求的功率較高,增加相應(yīng)的運(yùn)行成本。
3)較大功率的CO2激光器,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,體積較大,運(yùn)行時(shí)需消耗氦氣、氮?dú)?、CO2、所以運(yùn)行費(fèi)用較大,相應(yīng)的生產(chǎn)成本較高。
2 、Nd:YAG 激光雕刻網(wǎng)紋輥:
       用Nd:YAG 激光雕刻網(wǎng)紋輥,因?yàn)閅AG 激光器的波長為1.06微米,通過聚焦后光斑的大小可以減小到CO2激光器的十分之一,提高了功率密度,但因光束模式不好,聚焦后光斑還是較大,也使加工的線數(shù)只能提高到600---800線左右。在加工金屬輥時(shí)克服因CO2激光對(duì)金屬材料的高反射率問題,在加工陶瓷輥時(shí)克服了網(wǎng)孔和網(wǎng)墻殘存陶瓷熔融物造成網(wǎng)孔輪廓不夠清晰和輥面不夠平整的問題,使激光雕刻之后無需再精整加工。YAG 激光技術(shù)的出現(xiàn)使網(wǎng)線數(shù)及網(wǎng)孔清晰度得到了一定的改善,可以配合清晰度稍高的柔版印刷。但是用Nd:YAG 激光雕刻網(wǎng)紋輥也存在相應(yīng)的問題,主要表現(xiàn)在:
1) 輸出功率不穩(wěn)定,不能長期連續(xù)運(yùn)行,使其較難控制整個(gè)網(wǎng)紋輥的網(wǎng)孔形狀的一致性,易引起不同部位的供墨量不平均,因而制約其在精細(xì)雕刻中的使用。
2) 因?yàn)閹资吧习偻吡考?jí)的Nd:YAG 激光器都是多模激光器,激光光束質(zhì)量較差,光斑形狀不好,因而雕刻出來的網(wǎng)孔質(zhì)量不是很理想;而且其激光輸出的是多模光束限制了聚焦的光斑不能更小。這兩方面的因素同樣限制了其在精細(xì)雕刻中的應(yīng)用。
3) 由于YAG 激光器的轉(zhuǎn)換效率非常低,不超過3%,可靠性低,維護(hù)周期短(幾百小時(shí)需維護(hù)一次),造成用戶使用時(shí)的運(yùn)行成本如電費(fèi)、維護(hù)費(fèi)用非常高,不能24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行,對(duì)精密制輥是一個(gè)致命的缺陷。
三.脈沖光纖激光器的特點(diǎn)及其在網(wǎng)紋輥中的應(yīng)用
       高檔柔版印刷技術(shù)日益向精細(xì)、高清晰方向發(fā)展,因而對(duì)陶瓷網(wǎng)紋輥的技術(shù)要求越來越高,需要高強(qiáng)度、高線

 

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