專利名稱：花紋軋輥和模板刻花工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在金屬板帶材和非金屬板帶材上軋制或印壓雙面花紋用的軋輥和模板的刻花工藝。
金屬薄板，尤其是鋁質(zhì)薄板軋制的雙面花紋板，不僅能增強(qiáng)外觀裝飾性能，而且提高了強(qiáng)度，改善了其散熱性、吸音性，鋁雙面花紋板除用于裝飾行業(yè)、儀表儀器行業(yè)外，大量應(yīng)用于制冷行業(yè)，如電冰箱(柜)冷凍室內(nèi)膽。
金屬或非金屬雙面花紋板的制作，最關(guān)鍵的是軋輥或模板的刻花，尤其是在高強(qiáng)度高硬度合金鋼軋輥上刻花，難度更大。
軋制雙面花紋板用軋輥不同軋制單面花紋板用軋輥，其一對(duì)軋輥均為工作輥，兩個(gè)工作輥上花形的對(duì)位精確度，是重要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在兩軋輥上的花紋不正確對(duì)位情況下軋制花紋板，不僅使產(chǎn)品外觀花形失控，而且會(huì)軋穿基體，甚至損壞軋輥。
為了在高硬度的軋輥上刻出花形和準(zhǔn)確地加工出對(duì)位性優(yōu)良的雙面軋輥，據(jù)CN1035964A專利介紹，在技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家采用電腦控制的激光蝕刻、電子束蝕刻、電火花蝕刻等高技術(shù)手段。由于上述設(shè)備價(jià)格昂貴，操作技術(shù)要求極高，一般難以應(yīng)用，因此一些廠采用降低軋輥硬度來解決雙面花紋軋輥的制作問題，如采用一硬一軟的金屬硬輥與金屬軟輥(或非金屬軟輥)等復(fù)合輥方式。
在專利公開號(hào)CN1035964A的《冷軋鋁花紋板工作輥及其制造工藝》中，其花紋輥的刻制方法是由人工鋼沖模先打出金屬硬輥上花形，再利用硬輥在軟輥上壓出鋁復(fù)合輥的相應(yīng)花形，由于工藝限制，金屬硬輥硬度受限，鋁合金復(fù)合輥的硬度更低，因此，軋輥的耐磨性較低，軋出的花紋板的清晰度低于雙硬軋輥的產(chǎn)品，雙輥使用壽命也較低，由于人工鋼模沖頭打印花紋，只能局限于一些簡(jiǎn)單的粗放花紋圖案，且工序多，周期長(zhǎng)，對(duì)細(xì)微精密有規(guī)則的圖案和要求刻花深度均勻的軋輥，加工更難，而且兩軋輥在工作面接觸后完全閉合，因此在軋制狀態(tài)下，花形側(cè)面間隙小于兩輥之間上下間隙，也就是說小于鋁板的厚度，所以當(dāng)鋁板在上下輥凸凹花形間軋出凸起狀花形時(shí)，鋁板有被軋薄的情況，因而影響產(chǎn)品在使用時(shí)折邊性，易開裂，從產(chǎn)品外觀上看，一面出現(xiàn)凸起，而另一面呈大平面凹進(jìn)狀，兩面花形相差較大。
如公告CN2071103U《一種平面電解刻印機(jī)》僅能用于軸承端面刻印記，不能用于曲面刻出連續(xù)的大量布滿輥身的花紋，且不能解決兩輥的花形對(duì)位問題。
如公告GG87208243《軋輥刻字刻圖裝置》采用電脈沖電源，改裝后的搖臂鉆床來控制刻花空間，同樣不能適應(yīng)雙面花紋軋輥的花形圖案刻制。
因?yàn)殡p面花紋軋輥要求較大的刻花深度和兩輥花形精確對(duì)位性，故公告號(hào)CN2071103U和GG87208243均無法達(dá)到。
本發(fā)明的目的，是為了克服上述已有技術(shù)中存在的問題和缺點(diǎn)，而提供一種投資少，設(shè)備簡(jiǎn)單的照像蝕刻加工工藝，制造雙硬花紋輥。該加工方法不受軋輥材質(zhì)和硬度高低的限制，可加工各種精細(xì)花紋圖案，包括有規(guī)則或無規(guī)則排列的圖案;兩軋輥花紋對(duì)位精度高;由于蝕刻后兩輥上凸花和所對(duì)應(yīng)的凹花間，自然形成左邊、右邊、下邊間隙，改善了軋花過程中金屬板變形條件;刻花深度能夠較準(zhǔn)確的均勻控制，可在原有深度上再加深刻花深度，因此有較好的修復(fù)性能。
由于該發(fā)明有上述特點(diǎn)，其軋輥的制造與使用效果，克服了硬-軟復(fù)合輥在花紋輥刻花時(shí)硬度方面的限制，能在9CrSi等高強(qiáng)高硬合金鋼軋輥上刻制各類花紋，從而制造出雙硬花紋輥，提高了耐磨性，延長(zhǎng)了使用壽命，消除了軋花過程中金屬板尤其是鋁板被軋薄而導(dǎo)致制作產(chǎn)品成型時(shí)折邊斷裂的原因，提高了花紋板兩面花紋的均勻性，外形美觀。
本發(fā)明的花紋輥刻花采用照像蝕刻法如下①在待蝕刻花紋的軋輥工作面上于暗光下包覆或涂覆感光膠膜;
②把軋輥安裝在如圖示1的對(duì)位工裝上，調(diào)整兩軋輥的相對(duì)位置，對(duì)位工裝保證每一根軋輥在三維空間均可調(diào)整。該對(duì)位工裝把軋輥花形對(duì)位與軋輥在工作時(shí)狀態(tài)有機(jī)的聯(lián)系在一起，一次確定相互間相對(duì)位置，減少了累積誤差，提高了對(duì)位精度;
③當(dāng)調(diào)整兩軋輥的相對(duì)位置與在軋機(jī)上工作位置一致后，調(diào)好兩軋輥間的間隙，使它略小于照像底片的厚度，可用塞尺測(cè)量。
④在設(shè)計(jì)曝光底片時(shí)，要在底片上作出用來對(duì)準(zhǔn)陰陽(yáng)片用的對(duì)位記號(hào)，將兩張陰陽(yáng)花紋底片卡入兩軋輥間隙前，事先在有光源的玻璃板上將陰陽(yáng)花紋對(duì)準(zhǔn)，待兩底片黑白花形完全互補(bǔ)，底片呈一片黑色時(shí)表示已對(duì)準(zhǔn)。
⑤將陰陽(yáng)花紋對(duì)正后的兩張底片同時(shí)卡入兩輥間隙中，保持底片側(cè)邊與軋輥垂直，然后同步旋轉(zhuǎn)對(duì)位工裝上兩軋輥，其驅(qū)動(dòng)力可用電動(dòng)，亦可用手動(dòng);
⑥當(dāng)?shù)灼^伸出另一端時(shí)，在50～100mm范圍內(nèi)停止旋轉(zhuǎn)，采用粘接方式將片頭固定在相應(yīng)一側(cè)的軋輥面上，然后連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)位工裝，當(dāng)片尾剩下50～100mm時(shí)，按貼片頭方法貼片尾。
以上操作均在弱光或黃色(紅色)光下進(jìn)行，防感光膠膜曝光。
⑦取下兩軋輥在專用紫外線光源下曝光;
⑧經(jīng)曝光后的軋輥在顯影機(jī)上顯影，從而得到具有圖案的保護(hù)膜;
⑨在蝕刻機(jī)上蝕刻花紋，其蝕刻液為10%～22%濃度的NaCl(重量比)，不同鋼種濃度不同，蝕刻機(jī)由直流電源和支承機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、蝕刻箱(槽)等組成。待刻花軋輥接電源正極，負(fù)極可用鉛板或其它可作負(fù)極的材料構(gòu)成;
⑩蝕刻到所需花紋深度后，去除軋輥上保護(hù)膜，風(fēng)干、上油，這樣全部刻花過程完畢。
本加工方法中的對(duì)位工裝加裝模板夾具后，即可裝夾平面型模板，其調(diào)整方式完全同調(diào)整軋輥相互位置相同，只是不需利用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)而已。確定曝光底片位置的方式也相同，即把對(duì)好花形的正負(fù)曝光底片平伸進(jìn)已調(diào)整好空間位置及間隙的模板中，讓片頭和片尾各伸出模板一部分，伸出多少以底片設(shè)計(jì)尺寸為準(zhǔn)，保證操作方便即可。其間隙是大于兩底片厚度，以底片能自由伸進(jìn)模板之間為佳。然后逐漸壓緊底片，把底片牢固地貼在相應(yīng)一側(cè)的已覆感光膜的模板上，其余曝光、顯影、蝕刻過程與花紋軋輥加工工藝相同，所不同的是，模板蝕刻時(shí)不必轉(zhuǎn)動(dòng)，在腐蝕機(jī)上模板接電源正極，負(fù)極用鉛板。


圖1是本發(fā)明軋輥刻花時(shí)的對(duì)位工裝的正視圖，圖2是對(duì)位工裝俯視圖，圖3為K向視圖，圖4為模板刻花用的對(duì)位工裝上的模板夾具俯視圖，圖5為模板夾具B-B剖視圖。
本發(fā)明中軋輥刻花時(shí)對(duì)位工裝結(jié)構(gòu)如附圖1、2、3所示對(duì)位工裝由底架6和帶滾輪的兩塊移動(dòng)板7以及移動(dòng)板上的支架組成。移動(dòng)板7上兩端安裝具有豎直方向調(diào)整螺桿2的支架各一個(gè)，支架2上裝有兩個(gè)調(diào)節(jié)螺桿，移動(dòng)板的最外端裝有軸向調(diào)位螺桿1的調(diào)整架兩個(gè)以及電動(dòng)機(jī)5兩個(gè)，變速箱4和傳動(dòng)齒輪3等。部件5、4、3保證軋輥可以獨(dú)自正反向旋轉(zhuǎn)，齒輪9是用以保證兩軋輥同步逆向轉(zhuǎn)動(dòng)的逆向齒輪，當(dāng)齒輪9工作時(shí)，只需移動(dòng)板上任意一電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而另一電機(jī)不用，并拆去其軋輥上的齒輪3即可。兩移動(dòng)板之間由左右兩根連結(jié)螺桿10相連，螺桿10用來調(diào)整軋輥8在徑向的位置及其間隙。
本發(fā)明中模板刻花時(shí)模板夾具結(jié)構(gòu)如附圖4、5所示帶頂針孔的軸頭11(接在對(duì)位工裝上)，支承模板用的夾具立板12，緊固模板用螺孔13，夾具底板14，接在對(duì)位工裝豎直調(diào)整螺桿2上，固定軸頭11用的三角側(cè)板15。
實(shí)施例一花紋軋輥刻花1.準(zhǔn)備工作按加工深度設(shè)計(jì)出所需花紋白圖，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到蝕刻加工中的側(cè)向腐蝕因素。
按所加工軋輥的直徑，計(jì)算并調(diào)整好花形的數(shù)目，對(duì)有規(guī)則排列的圖案，必須保證周長(zhǎng)尺寸是單個(gè)(單排)花形的整倍數(shù)，不允許出現(xiàn)半邊或不完整花形。
底片拍攝后要保證有足夠的黑白對(duì)比度，無重影，無斑點(diǎn)。在設(shè)計(jì)曝光底片時(shí)，即在底片上作出用來對(duì)準(zhǔn)陰陽(yáng)片用的對(duì)位記號(hào)。
底片對(duì)準(zhǔn)花形方法陰陽(yáng)底片對(duì)準(zhǔn)花形是在有光源的玻璃板上進(jìn)行，光線從玻璃板下射出，把第一張底片平整地置放于玻璃板上，再把第二張底片重疊其上，對(duì)準(zhǔn)全部事先已設(shè)計(jì)的對(duì)位用記號(hào)，則兩底片完全黑白花形互補(bǔ)，底片呈一片黑色即表示已對(duì)正。
2.軋輥蝕刻操作(1)清除兩輥表面油污;
(2)在弱光下覆感光膠膜，膠膜中不能存在氣泡或嚴(yán)重的厚薄不均等缺陷，必要時(shí)可局部修復(fù)或重新操作;
(3)將軋輥裝在對(duì)位工裝上(見圖示1)，調(diào)整兩軋輥的軸向、徑向相對(duì)位置。如豎向高度不同，亦需調(diào)整到一致，并用精密量具測(cè)量。
a.軸向調(diào)整旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺桿1，則軋輥8在螺桿推力作用下向力的方向移動(dòng);
b.徑向調(diào)整調(diào)整連結(jié)移動(dòng)板的水平移動(dòng)螺桿10，即可帶動(dòng)移動(dòng)板靠近或離遠(yuǎn);
c.豎向調(diào)整調(diào)整支承架調(diào)節(jié)螺桿2即可升高或降低軋輥;
d.調(diào)整時(shí)，可只調(diào)整一端或兩端同時(shí)調(diào)，亦可只調(diào)整一根軋輥，也可兩根軋輥同時(shí)調(diào)。
(4)將曝光用底片花形對(duì)準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)后底片在光線下檢查，呈一片黑色;
(5)將對(duì)準(zhǔn)相對(duì)位置的軋輥兩輥間間隙調(diào)到略小于兩張底片的厚度，可用塞尺或廢底片卡入測(cè)試;
(6)將底片從軋輥中間間隙卡進(jìn)，使其卡死在間隙中;
(7)轉(zhuǎn)動(dòng)兩軋輥逆向旋轉(zhuǎn)，底片前進(jìn)方向必須是逐漸穿過兩輥間隙;
(8)當(dāng)片頭穿過軋輥到一定尺寸，例如50mm左右即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，用粘膠帶將兩底片分別緊貼在一側(cè)的軋輥面上，檢查有無空隙，是否牢固，無誤后，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)軋輥，直至底片尾部剩下50mm后，按貼片頭方法貼牢;
(9)整個(gè)底片貼好后，可連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一周，檢查有無松動(dòng)變位，正常后進(jìn)行下部工序。
以上操作均不允許在強(qiáng)光下進(jìn)行。
(10)將貼好底片的軋輥，分別從對(duì)位工裝上取下，安裝在紫外線曝光裝置上曝光。
(11)曝光后，取下底片的軋輥，分別在顯影機(jī)上顯影。顯影液Na2CO3濃度2～3%時(shí)間以顯影清晰為準(zhǔn)，采用諸如聚乙烯醇等液體感光膠，則用水顯影;
(12)對(duì)顯影后的圖形檢查修復(fù)，修復(fù)可用人工筆描，用相同的材料修補(bǔ)，聚乙烯醇感光膠，還必須進(jìn)行老化處理;
(13)以上工序完畢后，將軋輥在腐蝕機(jī)上電解腐蝕，軋輥接直流電源的正極，負(fù)極用鉛板，蝕液按軋輥的材料選擇不同的濃度，可采用8～22%NaCL蝕液，溫度為20～40℃，液面以淹住軋輥下部30～40mm為佳，電流為200～500安，電壓為6～12伏;
(14)蝕刻開始后，每30～40分鐘測(cè)定一下蝕刻深度，接近深度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)多停機(jī)檢查，蝕刻時(shí)軋輥為旋轉(zhuǎn)狀態(tài);
(15)深度合適后，停機(jī)，清除保護(hù)膜，可用溫度60℃，濃度5～7%的Na2CO3液清除，亦可用丙酮液刷洗。
(16)風(fēng)干、上油。
實(shí)施例二平面型雙面花紋模板刻花(1)清洗板面，覆感光膠膜;
(2)在對(duì)位工裝上安裝如圖示4、5的模板夾具;
(3)將模板固定在夾具立板12上，通過螺孔13用螺栓固定，另一模板同法固定于另一夾具上;
(4)模板夾具底板14與對(duì)位工裝豎向調(diào)整螺桿2相接，調(diào)整模板夾具高低及傾角;
(5)調(diào)整兩板的相對(duì)位置，使三維方向一致;
(6)通過對(duì)位工裝螺桿10調(diào)整兩板間隙，使對(duì)好花形的底片頭尾伸出模板;
(7)調(diào)整螺桿10逐漸夾緊兩模板，將底片平整的夾在其間;
(8)用粘膠帶固定模板兩端的底片，使之緊貼在模板上;
(9)分開模板，分別進(jìn)行曝光、顯影(同軋輥刻花);
(10)在蝕刻槽中腐蝕(同軋輥刻花)，蝕刻到設(shè)計(jì)深度后取出;
(11)去除保護(hù)膜，風(fēng)干上油。
權(quán)利要求
1.一種在金屬表面上采用照像蝕刻出花紋圖案的方法，其特征是通過對(duì)兩張對(duì)正陰陽(yáng)花紋的感光底片同時(shí)精確相對(duì)應(yīng)地貼附到一對(duì)涂覆感光膠膜的軋輥(模板)上的全過程控制，其控制過程在三維可調(diào)的對(duì)位工裝上完成，通過曝光顯影，軋輥(模板)上獲得耐蝕保護(hù)膜圖形，在蝕刻機(jī)上經(jīng)10～22%濃度(重量比)的NaCL溶液蝕刻到設(shè)計(jì)的花紋深度，得到相對(duì)應(yīng)的陰陽(yáng)花紋的軋輥(模板)。
2.如權(quán)利要求1所述的兩張對(duì)正陰陽(yáng)花紋的感光底片，其特征是設(shè)計(jì)曝光底片時(shí)已作有用來對(duì)準(zhǔn)陰陽(yáng)片用的對(duì)位記號(hào)，在有光源的玻璃板上，兩張底片重疊，對(duì)準(zhǔn)對(duì)位記號(hào)后，底片呈一片黑色即已對(duì)正。
3.如權(quán)利要求1所述的曝光底片貼附到軋輥感光膠膜上的過程控制，其特征是在對(duì)位工裝上兩軋輥同時(shí)旋轉(zhuǎn)，在調(diào)好的兩軋輥間隙內(nèi)同時(shí)卷進(jìn)已對(duì)好位的兩張曝光底片，而模板貼片無需旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的三維對(duì)位工裝，其特征是具有兩套軸向、徑向、豎向的調(diào)整機(jī)構(gòu)，使任意一根軋輥一端或兩端均能在三維空間調(diào)整，可以單獨(dú)或同時(shí)、相向或逆向驅(qū)動(dòng)軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速通過齒輪保持同步，可以通過增加模板夾具將兩張感光底片同時(shí)對(duì)應(yīng)地貼附到模板上。
全文摘要
本發(fā)明提出的一種在軋輥(模板)上刻出陰陽(yáng)花紋圖形的照像蝕刻工藝。主要包括底片設(shè)計(jì)、底片花形對(duì)位及如何在三維空間可調(diào)的對(duì)位工裝上，將兩張陰陽(yáng)底片同時(shí)精確對(duì)應(yīng)地貼附到涂覆感光膠膜的軋輥(模板)上的控制方法，經(jīng)曝光顯影使軋輥(模板)上獲得耐蝕保護(hù)膜圖形，蝕刻后獲得一對(duì)雙面花紋軋輥(模板)。該刻花方法簡(jiǎn)單、投資少，刻花對(duì)位精度高，不受軋輥(模板)尺寸大小、材質(zhì)成分及硬度的限制。
文檔編號(hào)C23F1/02GK1068981SQ9110726
公開日1993年2月17日 申請(qǐng)日期1991年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月30日
發(fā)明者黃光禮, 劉清祥, 余小彥 申請(qǐng)人:西南鋁加工廠