RU2299813C2 - Method for making relief in functional layer of printing form - Google Patents
Method for making relief in functional layer of printing form Download PDFInfo
- Publication number
- RU2299813C2 RU2299813C2 RU2004113421/12A RU2004113421A RU2299813C2 RU 2299813 C2 RU2299813 C2 RU 2299813C2 RU 2004113421/12 A RU2004113421/12 A RU 2004113421/12A RU 2004113421 A RU2004113421 A RU 2004113421A RU 2299813 C2 RU2299813 C2 RU 2299813C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- contouring
- protrusion
- tool
- groove
- cutting
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000007639 printing Methods 0.000 title claims description 9
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 64
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 27
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 16
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 17
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005088 metallography Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 238000007644 letterpress printing Methods 0.000 description 4
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000010147 laser engraving Methods 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Milling Processes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к широкому спектру областей современной техники, промышленная реализации объектов которой связана с использованием микро - и/или нанометрической технологии. Заявленное изобретение может быть промышленно реализовано посредством широко известных режущих инструментов. В частности, изобретение может быть использовано при автоматизированном формировании (посредством многопроходной обработки резанием) субмикронных структур рельефа в функциональных слоях металлографских форм (клише), которые используются в производстве различного вида ценных бумаг (требующих высокой степени защиты от подделки), а также в других областях техники для получения рисунка (рельефа) заданной конфигурации и глубины с субмикронным разрешением структур этого рисунка (рельефа).The invention relates to a wide range of areas of modern technology, the industrial implementation of which is associated with the use of micro - and / or nanometric technology. The claimed invention can be industrially realized through well-known cutting tools. In particular, the invention can be used in the automated formation (by multi-pass cutting) of submicron relief structures in the functional layers of metallographic forms (clichés), which are used in the production of various types of securities (requiring a high degree of protection against counterfeiting), as well as in other areas techniques for obtaining a pattern (relief) of a given configuration and depth with submicron resolution of the structures of this pattern (relief).
Поскольку все основные недостатки нижеприведенных (известных из уровня техники) способов получения рисунка в функциональном слое изделия наиболее явным образом проявляются в прецизионных процессах формирования структур упомянутого рисунка с субмикронной точностью (разрешением) их геометрических параметров (например, в процессах изготовления металлографских форм для высокой печати), целесообразно раскрыть основные особенности этих процессов, связанные с предъявляемыми к ним ограничениями в отношении точностных параметров формируемых посредством этих процессов профильных структур.Since all the main disadvantages of the following (known from the prior art) methods for producing a pattern in the functional layer of a product are most clearly manifested in precision processes of forming the structures of the pattern with submicron accuracy (resolution) of their geometric parameters (for example, in the processes of manufacturing metallographic forms for letterpress printing) , it is advisable to reveal the main features of these processes associated with the restrictions imposed on them with respect to the accuracy parameters through these processes, profile structures.
В частности, металлографские (модельные) формы для высокой печати, используемые для получения печатной продукции (требующей высокой степени защиты от подделки), имеют на рабочей поверхности (т.е. в функциональном слое) выступы (образующие директные линии), преимущественно, трапецеидального профиля. Требования к точности элементов упомянутых выступов и их форме характеризуются следующими отклонениями от номинальных параметров:In particular, metallographic (model) forms for letterpress printing used to produce printed products (requiring a high degree of protection against counterfeiting) have protrusions (forming direct lines) on the working surface (i.e., in the functional layer), mainly of trapezoidal profile . The requirements for the accuracy of the elements of the said protrusions and their shape are characterized by the following deviations from the nominal parameters:
- отклонение от заданной формы - 3 мкм;- deviation from a given shape - 3 microns;
- отклонение от заданной ширины - 4 мкм;- deviation from a given width - 4 microns;
- отклонение от заданной высоты (глубины) - 5 мкм;- deviation from a given height (depth) - 5 microns;
- отклонение прямолинейных элементов профиля (боковых граней, дна гравюры и ребер) от плоскостности и прямолинейности - 4 мкм.- the deviation of the rectilinear elements of the profile (side faces, bottom of the engraving and ribs) from flatness and straightness - 4 microns.
При обработке функционального слоя, например, металлографских форм максимально возможная точность формирования контуров и профилей элементов рисунка (в частности, выступов, образующих директные линии) необходима именно в поверхностной зоне функционального слоя. Именно от этих участков формируемого рельефа зависит качество печаткой формы и, соответственно, оттисков с нее. Очевидно, что при удалении материала функционального слоя из пространства между выступами (директными линиями) в глубинной зоне допустима более грубая обработка, поскольку точность изготовления глубинных участков выпуклых элементов рисунка в значительно меньшей мере оказывает влияние на качество получаемых посредством печатной формы оттисков.When processing a functional layer, for example, metallographic forms, the maximum possible accuracy of the formation of the contours and profiles of drawing elements (in particular, protrusions forming direct lines) is necessary precisely in the surface zone of the functional layer. It is from these sections of the formed relief that the quality of the signet form and, accordingly, the impressions from it depend. Obviously, when removing the material of the functional layer from the space between the protrusions (direct lines) in the deep zone, more rough processing is acceptable, since the accuracy of manufacturing the deep sections of the convex elements of the picture to a much lesser extent affects the quality of the prints obtained by the printing form.
Известен способ получения замкнутого по контуру рисунка в функциональном слое изделия посредством лазерной обработки (SU 1508468).A known method of obtaining a closed-loop pattern in the functional layer of the product by laser processing (SU 1508468).
Согласно данного известного из уровня техники способа формирование профильных фрагментов рисунка осуществляют следующим образом.According to this known from the prior art method, the formation of profile fragments of the figure is as follows.
Излучение лазера посредством блока линз с децентрированными прямоугольными зрачками фокусируют на размещенную в фокальной плоскости упомянутого блока линз маску-трафарет, которая диафрагмирует периферийное излучение для внешнего и внутреннего контуров фигуры отверстия маски-трафарета. Далее диафрагмированный поток лазерного излучения посредством проекционного объектива проецируют на поверхность функционального слоя обрабатываемого изделия. В результате этого (посредством проекционного объектива) обеспечивают перефокусировку изображения фигуры отверстия маски-трафарета на обрабатываемый функциональный слой изделия с заданным уменьшением.Laser radiation by means of a block of lenses with decentered rectangular pupils is focused on a stencil mask located in the focal plane of the said block of lenses, which diaphragms the peripheral radiation for the external and internal contours of the hole pattern of the stencil mask. Next, the diaphragmed laser beam through a projection lens is projected onto the surface of the functional layer of the workpiece. As a result of this (by means of a projection lens), the image image of the hole pattern of the stencil is refocused on the processed functional layer of the product with a given reduction.
К недостаткам рассматриваемого способа обработки следует отнести (помимо высокой стоимости специального технологического оборудования, необходимого для его реализации) относительно невысокую разрешающую способность формируемых структур рельефа. Объясняется это тем, что при использовании оптических систем, как правило, возникают принципиально непреодолимые ограничения по точности проецируемого на функциональный слой формируемого изображения рисунка, вызванные наличием дифракционных и абберационных эффектов в оптических системах, а также расфокусировкой проецируемого изображения в процессе обработки глубинных уровней функционального слоя.The disadvantages of the processing method under consideration include (in addition to the high cost of special technological equipment necessary for its implementation) the relatively low resolution of the formed relief structures. This is explained by the fact that when using optical systems, as a rule, fundamentally insurmountable restrictions arise on the accuracy of the pattern projected onto the functional layer of the generated image, caused by the presence of diffraction and aberration effects in optical systems, as well as by defocusing the projected image during processing of the deeper levels of the functional layer.
Кроме того, согласно рассматриваемого способа на точность формируемого в функциональном слое изделия рисунка накладываются погрешности изготовления контура этого рисунка непосредственно в маске-трафарете, а также присущие данному виду обработки неплоскостность граней и осаждение испаряемого (распыляемого) материала на чистовой поверхности изделия (т.е. поверхности, не подлежащей какой-либо последующей обработке).In addition, according to the method under consideration, the accuracy of the pattern formed in the functional layer of the product is superimposed on the manufacturing errors of the contour of this pattern directly in the stencil mask, as well as the non-flatness of the faces inherent in this type of processing and the deposition of the evaporated (sprayed) material on the finished surface of the product (i.e. surface not subject to any further processing).
Из уровня техники известен также способ формирования в функциональном слое изделия выпуклых элементов посредством лазерного гравирования (RU 94020443).The prior art also knows a method of forming convex elements in the functional layer of a product by laser engraving (RU 94020443).
Данный известный способ лазерного гравирования (преимущественно, печатных форм) заключается в следующем.This known method of laser engraving (mainly printing plates) is as follows.
Пучок лазерного излучения модулируют по времени, например, с помощью акустооптического модулятора. Затем лазерный пучок фокусируют с помощью оптической системы и направляют на поверхность функционального слоя обрабатываемого изделия. Параметры и характеристики оптической системы и лазерного излучения подбирают такими, чтобы диаметр перетяжки сфокусированного лазерного пучка соответствовал требуемому разрешению формируемого в функциональном слое изделия рисунка. Удаление материала между выпуклыми элементами профиля формируемого рисунка осуществляют посредством многопроходного сканирования сфокусированного лазерного пучка вдоль поверхности функционального слоя изделия по заданной программе. Для обеспечения высокого качества профильных структур рельефа формируемого рисунка необходимо обеспечивать в процессе обработки четкое согласование всех составляющих этого процесса, а именно:The laser beam is modulated in time, for example, using an acousto-optical modulator. Then the laser beam is focused using an optical system and sent to the surface of the functional layer of the workpiece. The parameters and characteristics of the optical system and laser radiation are selected so that the waist diameter of the focused laser beam corresponds to the required resolution of the pattern formed in the functional layer of the product. Material removal between the convex profile elements of the formed pattern is carried out by means of multi-pass scanning of a focused laser beam along the surface of the functional layer of the product according to a given program. To ensure the high quality of the profile structures of the relief of the formed pattern, it is necessary to ensure during the processing a clear coordination of all the components of this process, namely:
сканирования сфокусированного лазерного пучка, модуляцию потока излучения по времени, изменение скорости перемещения сфокусированного лазерного пучка, а также мощности излучения.scanning a focused laser beam, modulating the radiation flux over time, changing the speed of the focused laser beam, as well as the radiation power.
К основным недостаткам рассматриваемого способа лазерного гравирования следует отнести технологическую сложность процесса ввиду необходимости согласования в процессе обработки множества технологических параметров между собой, а также относительно невысокую точность обработки ввиду ранее указанных недостатков оптических систем (вызванных наличием дифракционного предела и аберрационных эффектов), проявляющихся при фокусировке и проецировании элементов изображения на проекционную поверхность (в частности, на соответствующий уровень функционального слоя обрабатываемого изделия).The main disadvantages of the laser engraving method under consideration include the technological complexity of the process due to the need to coordinate many technological parameters with each other during processing, as well as the relatively low processing accuracy due to the previously indicated drawbacks of optical systems (caused by the diffraction limit and aberration effects) that appear when focusing and projecting image elements onto a projection surface (in particular, at an appropriate level the functional layer of the workpiece).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному объекту является способ получения рельефа в функциональном слое печатной формы, согласно которому путем последовательных технологических переходов формируют боковые грани, по меньшей мере, одного профильного выступа фрагмента рисунка, при этом на одном из технологических переходов осуществляют оконтуривание упомянутого выступа по периметру, по меньшей мере, со стороны одной из формируемых граней посредством образования по линии соответствующего ребра этого выступа канавки с глубиной, меньшей заданной высоты выступа. После чего осуществляют удаление оставшегося припуска между элементами выступа с образованием его заданного профиля без нарушения целостности сформированного в процессе оконтуривания участка грани (RU 2004918).The closest in technical essence and the achieved result to the claimed object is a method of obtaining a relief in the functional layer of the printed form, according to which by means of successive technological transitions form the side faces of at least one profile protrusion of the fragment of the picture, while contouring is performed on one of the technological transitions said protrusion along the perimeter of at least one of the formed faces by forming along the line of the corresponding rib this protrusion of the groove with a depth less than the specified height of the protrusion. Then carry out the removal of the remaining allowance between the elements of the protrusion with the formation of its predetermined profile without violating the integrity formed in the process of contouring section of the face (RU 2004918).
К недостаткам этого способа получения рельефа в функциональном слое печатной формы следует отнести его технологическую сложность ввиду того, что полный цикл обработки требует последовательного осуществления нескольких различных по физической сущности технологических переходов, что невозможно обеспечить на одном и том же технологическом оборудовании при однократном установе (базировании) обрабатываемого изделия.The disadvantages of this method of obtaining a relief in a functional layer of a printing form include its technological complexity due to the fact that the complete processing cycle requires the sequential implementation of several technological transitions that are different in physical nature, which cannot be achieved on the same technological equipment with a single installation (basing) the processed product.
Кроме того, к недостаткам данного способа также можно отнести относительно невысокую точность обработки ввиду ранее указанных негативных свойств оптических систем (вызванных наличием дифракционного предела и аберрационных эффектов), проявляющихся при фокусировке и проецировании элементов изображения на проекционную поверхность (в частности, на соответствующий уровень функционального слоя обрабатываемого изделия).In addition, the disadvantages of this method can also be attributed to the relatively low processing accuracy due to the previously mentioned negative properties of optical systems (caused by the presence of a diffraction limit and aberration effects), which appear when focusing and projecting image elements onto a projection surface (in particular, at the corresponding level of the functional layer processed product).
В основу заявленного изобретения была поставлена задача создания такого способа получения рельефа в функциональном слое печатной формы, который обеспечивал бы повышение технологичности процесса в целом и точности обработки за счет возможности реализации всех технологических переходов процесса посредством унифицированного оборудования с использованием исключительно режущих инструментов при одном установе (базировании) обрабатываемого изделия на базовой поверхности этого оборудования.The basis of the claimed invention was the task of creating such a method of obtaining a relief in the functional layer of the printing form, which would provide an increase in the processability of the process as a whole and processing accuracy due to the possibility of realizing all technological transitions of the process through unified equipment using exclusively cutting tools in one installation (basing ) of the workpiece on the base surface of this equipment.
Поставленная задача решена посредством того, что в способе получения рельефа в функциональном слое печатной формы, согласно которому путем последовательных технологических переходов формируют боковые грани, по меньшей мере, одного профильного выступа фрагмента рельефа, при этом на одном из технологических переходов осуществляют оконтуривание упомянутого выступа по периметру, по меньшей мере, со стороны одной из формируемых граней посредством образования по линии соответствующего ребра этого выступа канавки с глубиной, меньшей заданной высоты выступа, после чего осуществляют удаление оставшегося припуска между элементами выступа с образованием его заданного профиля без нарушения целостности сформированного в процессе оконтуривания участка грани, согласно изобретения, процесс формирования боковых граней выступа осуществляют посредством многопроходной обработки функционального слоя изделия резанием; перед оконтуриванием в местах сопряжения, по меньшей мере, части участков контура выступа с различной, относительно базовой системы координат, угловой ориентацией нарезают направленные от области, прилегающей к линии контура в зону удаляемого припуска, биссекторные канавки; удаление оставшегося после оконтуривания припуска осуществляют в два этапа: на первом этапе эквидистантно сформированной в процессе оконтуривания канавке нарезают канавку с глубиной, равной заданной высоте выступа, причем в процессе формирования этой последней канавки режущую кромку инструмента, формирующую грань выступа, смещают в сторону удаляемого припуска на величину, ограниченную технологическим допуском на обработку и при этом обеспечивающую исключение контакта этой режущей кромки с участком грани выступа, сформированным в процессе оконтуривания; на втором этапе удаляют оставшийся припуск посредством последовательных проходов инструмента в зоне, которая ограничена сформированной на первом этапе канавкой, при этом предусматривают возможность исключения контакта режущих элементов инструмента с образованной на упомянутом первом этапе гранью профильного выступа.The problem is solved by the fact that in the method of obtaining a relief in a functional layer of a printing form, according to which lateral faces of at least one profile projection of a relief fragment are formed by successive technological transitions, while at one of the technological transitions, the said protrusion is contoured around the perimeter at least on the side of one of the faces to be formed by forming along the line of the corresponding edge of this protrusion of the groove with a depth less than specified the height of the protrusion, after which the remaining allowance is removed between the elements of the protrusion with the formation of its predetermined profile without violating the integrity of the face section formed during contouring, according to the invention, the process of forming the side edges of the protrusion is carried out by multipass processing of the product functional layer by cutting; before contouring at the interface, at least part of the contour sections of the protrusion with different relative to the base coordinate system, angular orientation is cut bisector grooves directed from the area adjacent to the contour line into the area of the removed allowance; Removing the stock remaining after contouring is carried out in two stages: at the first stage, a groove with a depth equal to a given protrusion height is cut into the groove that is equidistantly formed in the contouring process, and during the formation of this last groove, the cutting edge of the tool forming the protrusion face is shifted toward the removed allowance a value limited by the technological tolerance for processing and at the same time ensuring the exclusion of contact of this cutting edge with the portion of the protrusion face formed in otsesse contouring; at the second stage, the remaining allowance is removed by successive passes of the tool in an area that is limited by the groove formed in the first stage, while it is possible to exclude contact of the cutting elements of the tool with the edge of the profile protrusion formed at the first stage.
Биссекторные канавки нарезают с длинной не менее максимальной ширины профиля канавки, формируемой при оконтуривании и/или на упомянутом первом этапе удаления припуска, оставшегося после оконтуризания.The bisector grooves are cut with a length not less than the maximum width of the groove profile formed during contouring and / or at the aforementioned first step of removing stock remaining after contouring.
Оконтуривание выступа со стороны одной из его граней осуществляют за один проход инструмента.The contouring of the protrusion from the side of one of its faces is carried out in one pass of the tool.
В процессе осуществления оконтуривания и первого этапа удаления оставшегося после оконтуривания припуска точки начала и завершения каждого прохода инструмента совмещают с одной из биссекторных канавок.In the process of contouring and the first stage of removing the stock remaining after contouring, the points of the beginning and end of each pass of the tool are combined with one of the bisector grooves.
При совмещении в процессе обработки режущего инструмента с биссекторными канавками осуществляют подъем инструмента, его поворот на заданный угол и возврат на исходную глубину резания, после чего продолжают реализацию соответствующего технологического перехода.When combining the cutting tool with bisector grooves during the processing, the tool is lifted, rotated by a given angle and returned to the original cutting depth, after which the implementation of the corresponding technological transition is continued.
На втором этапе удаления оставшегося после оконтуривания припуска перемещение режущего инструмента в каждом проходе осуществляют по прямолинейной траектории между оппозитно расположенными участками сформированной на первом этапе канавки.At the second stage of removal of the allowance remaining after contouring, the movement of the cutting tool in each pass is carried out along a rectilinear path between the opposed sections of the groove formed in the first stage.
При вышеупомянутом оконтуривании и на первом этапе удаления оставшегося после оконтуривания припуска используют инструмент с углом наклона его режущей кромки, формирующей соответствующую грань выступа, близким или равным углу наклона этой грани.With the aforementioned contouring and at the first stage of removing the allowance remaining after contouring, a tool is used with an inclination angle of its cutting edge forming the corresponding edge of the protrusion close to or equal to the inclination angle of this edge.
В процессе оконтуривания в качестве режущего инструмента используют резец.In the contouring process, a cutter is used as a cutting tool.
На первом этапе удаления оставшегося после оконтуривания припуска в качестве режущего инструмента используют резец.At the first stage of removing the stock remaining after contouring, a cutter is used as a cutting tool.
Удаление оставшегося после оконтуривания припуска осуществляют посредством резца, геометрический размер поперечной режущей кромки которого превышает аналогичный размер резца, который используют при оконтуривании.Removal of the allowance remaining after contouring is carried out by means of a cutter, the geometric dimension of the transverse cutting edge of which exceeds the similar size of the cutter, which is used for contouring.
Формирование граней выступов, после завершения вышеупомянутого оконтуривания, осуществляют посредством фрезы.The formation of the faces of the protrusions, after completion of the above contouring, is carried out by means of a cutter.
Биссекторные канавки выполняют с глубиной не менее максимальной глубины канавки, нарезаемой в процессе оконтуривания по периметру формируемого выступа.Bisector grooves are performed with a depth of not less than the maximum depth of the groove, cut during contouring around the perimeter of the formed protrusion.
Оконтуривание выступов и первый этап удаления оставшегося после оконтуривания припуска осуществляют по схеме резания, как показано на фигуре 3 графических материалов.The contouring of the protrusions and the first stage of removing the allowance remaining after the contouring are carried out according to the cutting scheme, as shown in figure 3 of graphic materials.
Изобретение поясняется графическими материалами.The invention is illustrated in graphic materials.
Фиг.1 - профиль фрагмента формируемого на функциональной поверхности рисунка с обозначением основных элементов этого профиля.Figure 1 - profile of the fragment formed on the functional surface of the figure with the designation of the main elements of this profile.
Фиг.2 - контур формируемого рисунка (директной линии) в плане с условным обозначением траекторий режущего инструмента на соответствующих переходах при формировании внутренней грани выступа и удалении припуска в зоне, ограниченной этой гранью.Figure 2 - contour of the generated pattern (direct line) in the plan with the symbol of the trajectories of the cutting tool at the respective transitions when forming the inner face of the protrusion and removing the allowance in the area bounded by this face.
Фиг.3 - сечение по линии А-А на фиг.2 с условной иллюстрацией одной из возможных схем обработки, используемых при оконтуривании и на первом этапе удаления оставшегося после оконтуривания припуска.Figure 3 is a section along the line aa in figure 2 with a conditional illustration of one of the possible processing schemes used in contouring and in the first step of removing the stock remaining after contouring.
Способ получения рельефа в функциональном слое печатной формы осуществляют следующим образом.The method of obtaining the relief in the functional layer of the printing form is as follows.
Во-первых, целесообразно отметить, что согласно настоящего изобретения под термином "изделие", как правило, понимается модельная форма, содержащая законченную гравюру из набора канавок (образующих контурные линии) и выступов (образующих директные линии), полученных методами компьютерной графики и обеспечивающих требуемое качество оттисков.Firstly, it is advisable to note that according to the present invention, the term "product", as a rule, refers to a model form containing a complete engraving of a set of grooves (forming contour lines) and protrusions (forming direct lines) obtained by computer graphics and providing the required quality of prints.
Перед началом осуществления патентуемой технологической обработки формируемую в функциональном слое 1 изделия 2 общую гравюру разделяют на отдельные объекты обработки - рисунки 3, представляющие собой законченную часть гравюры, которая не связана, например, общими выступами 4 (образующими в плане директные линии 5) с другими законченными частями общей гравюры.Before starting the patented technological processing, the general engraving formed in the functional layer 1 of the product 2 is divided into separate processing objects - Figures 3, which are a complete part of the engraving that is not connected, for example, by common protrusions 4 (forming
Далее осуществляется непосредственная технологическая обработка в соответствии с патентуемым способом, заключающаяся в формировании в функциональном слое 1 изделия 2 вышеупомянутых рисунков 3 посредством многопроходной обработки функционального слоя 1 изделия 2 резанием.Next, direct technological processing is carried out in accordance with the patented method, which consists in forming the above-mentioned figures 3 in the functional layer 1 of the product 2 by means of multi-pass processing of the functional layer 1 of the product 2 by cutting.
Первоначально в местах сопряжения, по меньшей мере, части участков контура выступа 4 (или, что одно и то же, участков директной линии 5) с различной относительно базовой системы координат угловой ориентацией нарезают направленные непосредственно от линии контура (или, преимущественно, от области, прилегающей к линии контура) в зону удаляемого припуска биссекторные канавки (т.е. канавки, примерно равноудаленные от вышеупомянутых сопряженных участков контура выступа 4). Глубина вышеупомянутых биссекторных канавок, как правило, выполняется не менее максимальной глубины канавки, нарезаемой (при последующем цикле обработки) в процессе оконтуривания по периметру формируемого выступа 4. Траектории 6 перемещения оси режущего инструмента при формировании биссекторных канавок условно обозначены на фигуре 3 графических материалов штрихпунктирными линиями. Наличие этих биссекторных канавок позволяет в значительной мере снизить нагрузки на режущий инструмент на последующих этапах обработки при прохождении инструментом упомянутых выше мест сопряжения участков контура выступа 4 вследствие исключения контакта задней поверхности инструмента с материалом обрабатываемого изделия 2 в процессе поворота инструмента на заданный угол. А это (т.е. снижение усилия резания при прохождении наиболее неблагоприятных участков), в свою очередь, обеспечивает как повышение стойкости инструмента, так и повышение качества и точности обработки в целом.Initially, at the junctions of at least part of the contour sections of the protrusion 4 (or, which is the same thing, the sections of the direct line 5) with angular orientation different from the base coordinate system, they are cut directed directly from the contour line (or, mainly, from the region adjacent to the contour line) into the area of the removed allowance bisector grooves (i.e. grooves approximately equidistant from the aforementioned mating portions of the contour of the protrusion 4). The depth of the aforementioned bisector grooves, as a rule, is performed not less than the maximum depth of the groove, cut (during the subsequent processing cycle) during contouring along the perimeter of the formed
Затем путем последовательных технологических переходов формируют боковые грани 7 и 8, по меньшей мере, одного профильного выступа 4 фрагмента рисунка 3. При этом на одном из технологических переходов осуществляют оконтуривание упомянутого выступа 4 по периметру, по меньшей мере, со стороны одной из формируемых граней 7, посредством образования по линии соответствующего ребра 9 этого выступа 4 канавки с глубиной, меньшей заданной высоты выступа 4. Траектория 10 перемещения оси режущего инструмента в процессе оконтуривания условно обозначена на фигуре 2 графических материалов пунктирной линией. После оконтуривания осуществляют удаление оставшегося припуска между элементами выступа 4 с образованием его заданного профиля без нарушения целостности сформированного в процессе оконтуривания участка 11, например, грани 7.Then, by means of successive technological transitions,
Удаление оставшегося после оконтуривания припуска осуществляют в два этапа. На первом этапе эквидистантно сформированной в процессе оконтуривания канавке нарезают канавку с глубиной, равной заданной высоте выступа 4, причем в процессе формирования этой последней канавки режущую кромку инструмента, формирующую, например, грань 7 выступа 4, смещают в сторону удаляемого припуска на величину, ограниченную технологическим допуском на обработку и при этом обеспечивающую исключение контакта этой режущей кромки с участком 11 грани 7 выступа 4, сформированным в процессе оконтуривания. Исключение вышеупомянутого контакта режущей кромки инструмента с участком 11 позволяет сохранить полученные на этом участке 11 в процессе оконтуривания точность и качество обработки. Здесь следует учитывать, что, как ранее указывалось, качество оттиска с модельной формы в основном определяется именно качеством и точностью формирования контуров профиля элементов рисунка в поверхностной зоне формируемых структур. Траектории 12 перемещения оси режущего инструмента на рассмотренном выше первом этапе удаления оставшегося после оконтуривания припуска условно показаны на фигуре 2 графических материалов штрихпунктирными линиями. Данный этап удаления припуска, как правило, осуществляется путем нескольких последовательных проходов инструмента, например, в соответствии со схемой резания, приведенной на фигуре 3 графических материалов. На данной фигуре 3 проход 13 инструмента соответствует операции оконтуривания, а проходы 14, 15, 16 и 17 (в указанной последовательности) соответствуют технологическому циклу рассматриваемого первого этапа удаления припуска, оставшегося после оконтуривания.Removing the stock remaining after contouring is carried out in two stages. At the first stage, a groove with a depth equal to a given height of the
На втором этапе удаляют оставшийся припуск посредством последовательных проходов инструмента в зоне, которая ограничена сформированной на первом этапе канавкой, при этом предусматривают возможность исключения контакта режущих элементов инструмента с образованной на упомянутом первом этапе гранью 7 профильного выступа 4. Траектории 18 перемещения оси режущего инструмента на рассмотренном выше втором этапе удаления оставшегося после оконтуривания припуска условно показаны на фигуре 2 графических материалов сплошными линиями. Данный этап удаления припуска, как правило, осуществляется путем нескольких последовательных проходов инструмента, например, по прямолинейной траектории по аналогии со схемой резания, приведенной на фигуре 3 графических материалов, и соответствующей следующей последовательностью проходов: 14-15-16-17 (т.е. посредством послойного последовательного удаления припуска).At the second stage, the remaining allowance is removed by successive passes of the tool in the area that is limited by the groove formed at the first stage, while it is possible to exclude contact of the cutting elements of the tool with the
Целесообразно также более подробно пояснить следующие частные случаи промышленной реализации патентуемого способа.It is also advisable to explain in more detail the following particular cases of industrial implementation of the patented method.
Биссекторные канавки целесообразно нарезать с длинной не менее максимальной ширины профиля канавки, формируемой при оконтуривании и/или на упомянутом первом этапе удаления припуска, оставшегося после оконтуривания (а также с ранее указанной глубиной). Это позволяет обеспечить минимальную нагрузку на режущий инструмент (резец) в наиболее напряженных участках траектории резания, то есть в местах 19 поворота инструмента, которые на фиг.2 условно обозначены окружностями малого диаметра.It is advisable to cut the bisector grooves with a length not less than the maximum width of the groove profile formed during contouring and / or at the aforementioned first stage of removing the stock remaining after contouring (as well as with the previously indicated depth). This allows you to ensure a minimum load on the cutting tool (cutter) in the most stressful sections of the cutting path, that is, in the
Оконтуривание выступа 4 со стороны, по меньшей мере, одной из его граней 7, 8 целесообразно осуществлять за один проход инструмента, поскольку при этом исключается необходимость повторного позиционирования инструмента, что упрощает технологию обработки при повышении качества и точности обработки участка 11 грани 7, 8 выступа 4.It is advisable to outline the
В процессе осуществления оконтуривания и первого этапа удаления оставшегося после оконтуривания припуска оптимально точки начала и завершения каждого прохода инструмента совмещать с одной из биссекторных канавок, в результате чего снижаются нагрузки на инструмент в процессе его врезания в материал обрабатываемого изделия, следовательно, повышается его стойкость и, как следствие, точность обработки.In the process of contouring and the first stage of removing the allowance remaining after contouring, it is optimal to combine the start and end points of each tool pass with one of the bisector grooves, as a result of which the load on the tool is reduced during its cutting into the material of the workpiece, therefore, its resistance increases and, as a result, processing accuracy.
При совмещении, в процессе обработки, режущего инструмента с биссекторными канавками допустимо осуществлять подъем инструмента, его поворот на заданный угол и возврат на исходную глубину резания, после чего продолжать реализацию соответствующего технологического перехода, что также снижает асимметричные нагрузки на инструмент в наиболее напряженных зонах резания.When combining, during processing, a cutting tool with bisector grooves, it is permissible to lift the tool, rotate it by a predetermined angle and return to the original cutting depth, after which continue the implementation of the corresponding technological transition, which also reduces asymmetric loads on the tool in the most stressed cutting zones.
На втором этапе удаления оставшегося после оконтуривания припуска перемещение режущего инструмента в каждом проходе можно осуществлять по прямолинейной траектории между оппозитно расположенными участками сформированной на первом этапе канавки, что в значительной мере упрощает организацию технологического процесса на данном этапе обработки.At the second stage of removal of the allowance remaining after contouring, the movement of the cutting tool in each pass can be carried out along a straight path between the opposite sections of the groove formed at the first stage, which greatly simplifies the organization of the technological process at this stage of processing.
При вышеупомянутом оконтуривании и на первом этапе удаления оставшегося после оконтуривания припуска используют инструмент с углом наклона его режущей кромки, формирующей соответствующую грань выступа, близким или равным углу наклона этой грани, что повышает точность обработки при увеличении производительности, поскольку позволяет осуществлять за один проход инструмента удаление припуска на глубину, лимитируемую исключительно прочностью и стойкостью инструмента.With the aforementioned contouring and at the first stage of removal of the stock remaining after contouring, a tool is used with an inclination angle of its cutting edge forming the corresponding edge of the protrusion close to or equal to the inclination angle of this edge, which increases the machining accuracy with an increase in productivity, since it allows removal in one pass allowance to a depth limited exclusively by the strength and durability of the tool.
В процессе оконтуривания в качестве режущего инструмента оптимально использовать резец.In the process of contouring, it is optimal to use a cutter as a cutting tool.
На первом этапе удаления оставшегося после оконгуривания припуска в качестве режущего инструмента также целесообразно использовать резец.At the first stage of removing the stock remaining after billing, it is also advisable to use a cutter as a cutting tool.
Удаление оставшегося после оконтуривания припуска осуществляют посредством резца, геометрический размер поперечной режущей кромки которого превышает аналогичный размер резца, который используют при оконтуривании, что повышает производительность на втором технологическом переходе процесса без снижения точностных параметров формируемых структур изделия 2.Removal of the allowance remaining after contouring is carried out by means of a cutter, the geometric dimension of the transverse cutting edge of which exceeds the similar size of the cutter, which is used for contouring, which increases productivity at the second technological transition of the process without reducing the accuracy parameters of the formed structures of the product 2.
Формирование граней выступов после завершения вышеупомянутого оконтуривания допустимо осуществлять посредством фрезы.The formation of the faces of the protrusions after completion of the above contouring is permissible to be carried out by means of a cutter.
В общем случае комплект режущего инструмента для конкретного объекта обработки выбирается исходя из анализа встречающихся в данном объекте различных по конфигурации контурных канавок и выемок между директными линиями 5. Для оконтуривания выступов произвольной формы целесообразно использовать универсальные резцы с углом при вершине 60 градусов и шириной поперечной режущей кромки 10...30 мкм. Для удаления оставшегося после оконтуривания припуска целесообразно применять резцы с шириной поперечной режущей кромки, равной ширине дна формируемой канавки, но не более 80 мкм. При ширине дна канавки более 2 мм удаление припуска может осуществляться посредством фрезы, устанавливаемой в быстроходный шпиндель.In the general case, the cutting tool set for a particular processing object is selected based on an analysis of contour grooves and recesses between direct lines encountered in a given
Пример конкретной реализации патентуемого способа получения рисунка в функциональном слое изделия.An example of a specific implementation of the patented method of obtaining a pattern in the functional layer of the product.
Практическая реализация патентуемого способа была осуществлена на опытной установке (смонтированной в термоконстантном помещении на базе известных из уровня техники унифицированного оборудования и узлов) по совокупности операций, отраженных в п.п.1-12 формулы изобретения, на примере формирования замкнутого профильного выступа 4 (ребра 9 которого ограничивают контур директной линии 5), конфигурация которого показана на фиг.1 и 2 графических материалов со следующими технологически заданными геометрическими параметрами:The practical implementation of the patented method was carried out on an experimental installation (mounted in a thermoconstant room based on standardized equipment and components known from the prior art) according to the set of operations reflected in claims 1-12 of the claims, on the example of the formation of a closed profile protrusion 4 (ribs 9 which limit the contour of the direct line 5), the configuration of which is shown in figures 1 and 2 of graphic materials with the following technologically defined geometric parameters:
- ширина выступа в верхнем сечении (т.е. ширина директной линии) - 50 мкм;- the width of the protrusion in the upper section (i.e. the width of the direct line) is 50 μm;
- высота выступа (т.е. глубина выемки, ограниченной одной из боковых граней выступа) - 50 мкм;- the height of the protrusion (i.e. the depth of the recess, limited to one of the side faces of the protrusion) - 50 microns;
- длина контура выступа по оси директной линии - 11 мм;- the length of the contour of the protrusion along the axis of the direct line is 11 mm;
- отклонение от заданной формы - 3 мкм;- deviation from a given shape - 3 microns;
- отклонение от заданной ширины в верхнем сечении - 4 мкм;- deviation from a given width in the upper section - 4 microns;
отклонение от заданной высоты - 5 мкм;deviation from a given height - 5 microns;
- отклонение прямолинейных элементов профиля (граней, дна выемки, ребер) от плоскостности и прямолинейности - 4 мкм.- the deviation of the rectilinear profile elements (faces, bottom of the notch, ribs) from flatness and straightness - 4 microns.
В качестве режущего инструмента были использованы универсальные резцы с углом при вершине 60 градусов и шириной поперечных режущих кромок: 0,01 мм - для формирования биссекторных канавок и оконтуривания; 0,04 мм для выборки (удаления) оставшегося после оконтуривания припуска. Материал заготовки изделия - термически обработанный алюминиевый сплав марки Д16. Наибольшая глубина резания по координате "Z" составляла 15 мкм за один проход инструмента, скорость резания - 300 мм/мин (для резца с поперечной режущей кромкой, равной 0,01 мм) и 400 мм/мин (для резца с поперечной режущей кромкой, равной 0,04 мм).As cutting tools, universal cutters with an angle at the apex of 60 degrees and a width of transverse cutting edges were used: 0.01 mm - for the formation of bisector grooves and contouring; 0.04 mm for sampling (removal) of the stock remaining after contouring. The material of the product’s workpiece is heat-treated aluminum alloy of the D16 brand. The greatest cutting depth along the “Z” coordinate was 15 μm in one pass of the tool, the cutting speed was 300 mm / min (for a tool with a transverse cutting edge of 0.01 mm) and 400 mm / min (for a tool with a transverse cutting edge, equal to 0.04 mm).
Измерения геометрических параметров сформированных в функциональном слое образца структур рельефа (в частности выступов, образующих директные линии) показали, что реально полученные в процессе обработки в соответствии с патентуемой технологией отклонения не превышают технологически регламентируемого поля допуска на изготовление печатных форм для высокой печати, используемых при изготовлении денежных знаков и иных ценных бумаг, требующих субмикронного разрешения фрагментов рисунка печатного оттиска. А именно, диапазоны соответствующих отклонений размеров находились в следующих пределах:Measurements of the geometric parameters of the relief structures formed in the functional layer of the sample (in particular, protrusions forming direct lines) showed that the deviations actually obtained during processing in accordance with the patented technology do not exceed the technologically regulated tolerance field for the manufacture of letterpress printing plates used in the manufacture banknotes and other securities requiring submicron resolution of fragments of the print pattern. Namely, the ranges of the corresponding size deviations were in the following limits:
- отклонение от заданной формы - ±1 мкм;- deviation from a given shape - ± 1 μm;
- отклонение от заданной ширины в верхнем сечении выступа - ±1 мкм;- deviation from a given width in the upper section of the protrusion is ± 1 μm;
отклонение от заданной высоты - ±1,5 мкм;deviation from a given height - ± 1.5 microns;
- отклонение прямолинейных элементов профиля (граней, дна выемки, ребер) от плоскостности и прямолинейности - ±1 мкм.- the deviation of the rectilinear elements of the profile (faces, bottom of the notch, ribs) from flatness and straightness - ± 1 μm.
Таким образом, патентуемый способ получения рельефа в функциональном слое печатной формы посредством многопроходного нарезания профильных структур формируемого рельефа может быть промышленно реализован в различных областях техники, например при формировании механическим путем рельефа в функциональных слоях металлографских форм (клише) для высокой печати с субмикронным разрешением формируемых структур (печатных и пробельных элементов), используемых, преимущественно, в производстве денежных знаков и иных ценных бумаг (требующих высокой степени защиты от подделки), а также в других областях техники, где необходимо получение в функциональном слое изделия гравюры заданной глубины с субмикронным разрешением ее структур.Thus, the patented method of obtaining relief in the functional layer of the printed form by multipass cutting the profile structures of the formed relief can be industrially implemented in various technical fields, for example, when forming by mechanical means the relief in the functional layers of metallographic forms (clichés) for letterpress printing with submicron resolution of the formed structures (printed and white space elements), used mainly in the production of banknotes and other securities (requiring you high degree of protection against counterfeiting), as well as in other areas of technology where it is necessary to obtain engravings of a given depth in the functional layer of a product with a submicron resolution of its structures.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004113421/12A RU2299813C2 (en) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | Method for making relief in functional layer of printing form |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004113421/12A RU2299813C2 (en) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | Method for making relief in functional layer of printing form |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004113421A RU2004113421A (en) | 2005-10-27 |
| RU2299813C2 true RU2299813C2 (en) | 2007-05-27 |
Family
ID=35863594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004113421/12A RU2299813C2 (en) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | Method for making relief in functional layer of printing form |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2299813C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2356704C2 (en) * | 2007-12-25 | 2009-05-27 | Виктор Александрович Иванов | Method for formation of discrete profile structures of engraving picture in functional layer of type form on metal-cutting lathe |
| RU2360771C2 (en) * | 2007-12-25 | 2009-07-10 | Виктор Александрович Иванов | Actuating system incorporated with software-hardware complex designed to cut discrete shaped etched images in operating layer of printed circuit |
| RU2470746C1 (en) * | 2011-04-25 | 2012-12-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Гознак" (Фгуп "Гознак") | Method of making discrete shaped structure of functional layer of printing pattern at computer-aided etching hardware-software complex |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3741835A (en) * | 1969-05-08 | 1973-06-26 | De La Rue Giori Sa | Method of preparing copper-plate printing plates for printing |
| US4621959A (en) * | 1983-10-22 | 1986-11-11 | Fanuc Ltd | Area cutting method |
| RU2004918C1 (en) * | 1991-01-22 | 1993-12-15 | Ярославское научно-производственное объединение "Электронприбор" | Process of manufacture of relief plates |
| RU2129960C1 (en) * | 1997-10-10 | 1999-05-10 | Раховский Вадим Израилович | Surface relief production process |
-
2001
- 2001-12-10 RU RU2004113421/12A patent/RU2299813C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3741835A (en) * | 1969-05-08 | 1973-06-26 | De La Rue Giori Sa | Method of preparing copper-plate printing plates for printing |
| US4621959A (en) * | 1983-10-22 | 1986-11-11 | Fanuc Ltd | Area cutting method |
| RU2004918C1 (en) * | 1991-01-22 | 1993-12-15 | Ярославское научно-производственное объединение "Электронприбор" | Process of manufacture of relief plates |
| RU2129960C1 (en) * | 1997-10-10 | 1999-05-10 | Раховский Вадим Израилович | Surface relief production process |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2356704C2 (en) * | 2007-12-25 | 2009-05-27 | Виктор Александрович Иванов | Method for formation of discrete profile structures of engraving picture in functional layer of type form on metal-cutting lathe |
| RU2360771C2 (en) * | 2007-12-25 | 2009-07-10 | Виктор Александрович Иванов | Actuating system incorporated with software-hardware complex designed to cut discrete shaped etched images in operating layer of printed circuit |
| RU2470746C1 (en) * | 2011-04-25 | 2012-12-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Гознак" (Фгуп "Гознак") | Method of making discrete shaped structure of functional layer of printing pattern at computer-aided etching hardware-software complex |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004113421A (en) | 2005-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100548632C (en) | Diamond tools with multi-tipped diamonds | |
| JP6984996B2 (en) | Laser ablation method by patch optimization | |
| US20070120842A1 (en) | Method for manipulating a three-dimensional surface | |
| CN114535817B (en) | Laser ablation method for engraving textured workpieces | |
| RU2299813C2 (en) | Method for making relief in functional layer of printing form | |
| US7052386B2 (en) | Curved surface cutting processing method | |
| CA2729400C (en) | Method for producing rough surface structures | |
| US5692287A (en) | Method of manufacturing a metal polygon mirror | |
| JP2001191185A (en) | Method and device for carving solid article by laser beam | |
| RU2129960C1 (en) | Surface relief production process | |
| JP2002192417A (en) | Grooving apparatus and grooving method using this grooving apparatus | |
| RU2288844C1 (en) | Method for production of relief in functional layer of print form | |
| RU2296036C1 (en) | Impression pattern forming method in functional layer of article by multi-pass planing in nc machine tools and planing cutter for performing the same | |
| US20070121166A1 (en) | Process for multi-layer material removal of a three-dimensional surface by using a raster image describing the surface | |
| RU2146577C1 (en) | Method for multistart cutting of profiled grooves | |
| EP4501611A1 (en) | Method for engraving an ophthalmic device | |
| RU2312743C1 (en) | Relief forming method in functional layer of article by planing (variants) | |
| RU2467859C1 (en) | Method of forming 3d microstructures of engraving patter in functional layer of intaglio printing die functional layer at computer-aided engraving hardware-software complex | |
| TWI905304B (en) | Laser ablation method and machine tool for engraving a workpiece with a texture, and control unit | |
| RU2311271C1 (en) | Planing cutter | |
| JP4582496B2 (en) | Processing method | |
| JPS61219535A (en) | Manufacture of blanking die | |
| US20230302572A1 (en) | Laser processing method | |
| JPH11138283A (en) | Machining method by laser beam for magnesium and magnesium alloy | |
| JP4465887B2 (en) | Manufacturing method of mold |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171211 |