CN1140376C - Yag激光雕刻陶瓷网纹辊的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及网纹辊的激光雕刻技术，提出一种YAG激光雕刻陶瓷网纹辊的方法，其特征在于采用如下的设备和技术：①选用YAG固体激光器作为激光光源；②使用调Q技术，将YAG激光器发出的连续激光调整为脉冲激光；③使用双光栏选模，调节光栏尺寸，使激光束的品质尺寸与网孔尺寸相适应；④使用专用掩模控制网孔的形状及大小。与现有技术对比，本发明具有如下的实质性特点：①用YAG激光雕刻的陶瓷网纹辊网孔非常小、线数很高(600线以上)。②运行时不消耗辅助材料，运行费用低。③网纹辊的网孔轮廓清晰，孔壁光滑，辊面平整。
Description
技术领域
本发明涉及激光雕刻技术，特别是关于印刷技术中网纹辊的雕刻方法。
背景技术
网纹辊是柔性印刷机的核心部件，其作用是向印刷板定量和均匀地供应油墨，所以印刷机对网纹辊的技术要求很高，如对网纹辊的几何尺寸精度、耐磨性、耐蚀性、载墨量、释墨量、使用寿命等均有很高的要求，这些性能都将直接影响到印刷品的质量。
目前生产网纹辊的方法有：
1、金属网纹辊：在已加工好的金属辊体上用专用的滚压工具在辊面上滚出所需的网穴，然后再对辊面镀铬，以提高耐磨性和耐蚀性。此法存在如下问题：
(1)、镀铬层的硬度不够高，耐磨性不够好，一根金属网纹辊一般只能使用一至三个月，使用时换辊频繁，影响正常工作。
(2)、用滚压方法制纹，辊面上所形成的网孔的锥度较大，处于锥尖端的油墨不易传出，一旦此处的油墨干枯，并逐渐扩大，就会堵塞网孔，使网纹辊失去传墨的能力。
(3)、滚压工具上的硬压头，用机械的制作方法不可能做得很细小、排列得非常密，因此金属网纹辊的线数(指每英寸长度上网孔的数量)不可能做得比较高，一般仅为200多线，难以满足印刷上的多种要求。
2、电子雕刻金属网纹辊：有雕刻速度慢、成本高等缺点，线数在500线左右。
3、CO2激光雕刻陶瓷网纹辊：
在金属辊体上喷涂上一层硬度很高的陶瓷层，然后用CO2气体激光雕刻，这种陶瓷网纹辊的性能比金属网纹辊提高很多：硬度高、耐磨性好、寿命长，线数可达600线。但仍存在如下缺点：
①CO2激光波长较长，其波长为10.6微米，只能适用于雕刻网孔较大、网纹排列不太密的陶瓷网纹辊。
②CO2激光的能量密度不够高，在雕刻时部分陶瓷材料气化，还有部分陶瓷材料仍处于熔融状态，残留在网孔的底部和网墙上，使之网孔轮廓不清晰，辊面不十分平整，因此在CO2激光雕刻之后，还需精细整体加工工序。
③大功率率的CO2激光器，结构复杂，体积较大，运行时消耗大量的氦气、氮气、CO2气体，生产成本高。
发明内容
本发明的目的是公开一种用YAG激光雕刻陶瓷网纹辊的方法，使用这种方法可以使雕刻线数达到600线以上，同时使所雕刻的辊面平整，网孔轮廓清晰、陡壁光滑，孔底平整，载墨量大，墨易传出，可满足印刷上对多种网孔形状的要求，可雕刻各种形状的网孔：六角形、正方形、三角形、圆形、椭圆形等。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种YAG激光雕刻陶瓷网纹辊的方法，其特征在于采用如下的设备和技术：
1、选用YAG固体激光器作为激光光源，其波长为1.06微米，比CO2激光的波长小10倍，经聚焦后的光斑很小，光斑直径可小至16微米。
2、使用调Q技术，将YAG激光调成峰值功率很高的脉冲激光，在雕刻时使陶瓷材料完全气化，不出现陶瓷材料残存熔融物。
3、使用双光栏选模，根据网孔直径大小的不同，调节光栏尺寸，使激光束的品质尺寸与网孔尺寸相适应。
4、使用专用的掩模控制网孔的形状及大小，要获得什么形状的网孔，就使用相应形状的掩模，掩模可安装在聚焦镜的前面或后面，或前后同时安装。
与现有技术对比，本发明具有如下的实质性特点：
1、YAG激光雕刻陶瓷网纹辊比CO2激光雕刻的陶瓷网纹辊性能更佳，可雕刻网孔非常小、线数很高(600线以上)的陶瓷网纹辊，在网孔结构方面更能满足印刷技术发展的需要。
2、用YAG激光雕刻陶瓷网纹辊，因YAG激光装置运行时不消耗辅助材料，如氦气、氮气、CO2等气体，所以运行费用低。
3、用YAG激光雕刻的陶瓷网纹辊，网孔轮廓清晰，孔壁光滑，辊面平整。
下面用附图对本发明作进一步的说明：
附图说明
图1为本发明的设备及光路原理示意图；
图2为本发明生产的陶瓷网纹辊；
图3为本发明生产的陶瓷网纹辊实例表面放大图。
图1中，1-全反射镜，2-光栏，3-YAG激光器，4-调Q开关，5-输出镜，6-45°反射镜，7-扩束镜，8-掩模，9-聚焦镜，10-陶瓷辊。
具体实施方式
如图1所示，在YAG激光器3的前、后方安装光栏2，使用全反射镜1将激光源集中从输出镜5输出，在YAG激光器3的前方安装一调Q开关4，从输出镜5输出的激光经45°反射镜6反射到扩束镜7后经聚焦镜9聚焦后射到雕刻工件10上，在聚焦镜9的前、后两侧安装有掩模8。
工作时，YAG激光器3产生波长为1.06微米的激光，经光栏2选模获得模式较好的激光束，在全反射镜1和输出镜5之间产生谐振，通过调Q开关4调制成所需的激光束，再经45°反射镜6输出，扩束镜7压缩发散角，掩模8将激光束修正成与网孔形状相对应的形状，经聚焦镜9聚焦到陶瓷辊10的表面。其中光栏孔径为φ5～φ10mm，掩模孔径根据形状不同，大致为φ5～φ20mm。
实施例：
①取直径为φ210mm等离子喷涂Cr2O3的陶瓷辊毛坯；
②把陶瓷辊在机床上夹持好，调整辊面径向跳动约2μm；
③按照设定的线数、孔型及排列角度以及载墨量，计算好螺距，点距；
④按孔型、深度的要求，选择好离焦量、合适的激光器内的光栏和相应的掩模；
⑤试打一段，并检测、微调使孔型及孔深合乎要求后，就可以开始雕刻直至雕刻完毕。
成品如图2所示，所雕刻的陶瓷网纹辊表面如图3(放大图)。
Claims (2)
1.YAG激光雕刻陶瓷网纹辊的方法，其特征在于采用如下的设备和技术：
(1)、选用YAG固体激光器作为激光光源；
(2)、使用调Q技术，将YAG激光器发出的连续激光调整为脉冲激光；
(3)、使用双光栏选模，根据网孔直径大小的不同，调节光栏尺寸，使激光束的品质尺寸与网孔尺寸相适应；
(4)、使用专用的掩模控制网孔的形状及大小。
2.根据权利要求1所述的YAG激光雕刻陶瓷网纹辊的方法，其特征在于：
(1)、在YAG激光器的前、后方安装光栏；
(2)、在YAG激光器的前方安装调Q开关；
(3)、从输出镜输出的激光经扩束镜后再经聚焦镜聚焦射到雕刻工件上；
(4)、在聚焦镜的一侧或两侧安装有掩模。
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