劉養(yǎng)盾

當(dāng)前，隨著人們生活水平的不斷提高，對包裝印刷方面的要求也越來越高。印后加工技術(shù)也隨著市場要求的不斷提高而進(jìn)行著更新?lián)Q代。隨著凹印和柔印生產(chǎn)線在包裝企業(yè)中的廣泛使用，為實(shí)現(xiàn)卷筒紙從印刷、模切到排廢的一次完成，圓壓圓模切技術(shù)越來越被人們重視。為了獲得更高的模切精度，高精度套準(zhǔn)裝置的運(yùn)用及模切壓痕相位調(diào)整技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。鑲塊式模切與凹凸的設(shè)計(jì)，飲料包裝市場上壓痕與沖孔輥筒的設(shè)計(jì)，在技術(shù)上都日益成熟與完善。圓壓圓模切還可以與凹印機(jī)、柔印機(jī)等組成印刷模切連線，這是一種線內(nèi)連線。而另一種圓壓圓線外連線則囊括了放卷、牽引、糾偏、凹凸壓痕模切、分流、收紙、堆垛與電氣設(shè)備，是一條自動化程度較高的線外連線設(shè)備。

圓壓圓模切

國內(nèi)圓壓圓模切刀具主要應(yīng)用于煙草、快速食品包裝等行業(yè)，隨著卷煙包裝機(jī)速度的提高，對模切刀具的精度與壽命要求越來越高！

在圓壓圓模切刀設(shè)計(jì)方面，主要有整體式、鑲塊式以及磁性輥3種，國內(nèi)主要有整體式和鑲塊式，磁性輥筒在國外應(yīng)用較多。具體采用何種方式，要根據(jù)做的產(chǎn)品類型、機(jī)器速度、幅面、輥筒的直徑。一般而言，煙盒大多采用鑲塊式，小直徑的輥筒采用整體式。對于模切輥筒，由于刀輥加工精度要求很高，單件模切輥加工的產(chǎn)品尺寸精度要求在0.02mm以內(nèi)，由平面圖形準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為立體加工圖形，在設(shè)備程序的處理方面具有很強(qiáng)的專業(yè)性，需要配備高精度四軸加工中心，專業(yè)的編程軟件以及很好的后處理。

由于刀具加工成型后刀刃寬僅有0.03～0.05mm，模切輥筒的鑲件是鋼性物質(zhì)，粗加工后需要進(jìn)行真空熱處理，如何解決刀具高硬度、高韌性、低變形的矛盾，這關(guān)系到刀具的壽命，刀輥鑲件的熱處理工藝是十分關(guān)鍵的技術(shù)！鑲塊式輥筒，輥體材料一般選用40Cr，調(diào)制處理即可。關(guān)鍵是鑲塊材料，國內(nèi)大多選用進(jìn)口的粉末鋼，粗加工完成后進(jìn)行真空淬火，硬度可以達(dá)到HRC60以上。整體式小輥筒采用冷作鋼，粗加工后整體進(jìn)行真空淬火，硬度可達(dá)到HRC58以上。

刀具的超硬加工，由于刀輥精度要求很高，所以最后的成型加工都是在熱處理之后，這種超硬加工技術(shù)對刀具的選擇，加工工藝的選擇都是需要經(jīng)過不斷探索，要求技術(shù)人員對刀具和設(shè)備都具有非常高的認(rèn)知度；主要通過CNC（數(shù)控機(jī)床）加工和EDM（放電）加工兩種方法，CNC加工需要有不同種類刀具，尤其精加工，要根據(jù)設(shè)計(jì)的模切刀角度來選擇不同的刀具。模切金卡紙、銀卡紙時，角度宜為40°～45°，刃寬為0.04mm。覆膜紙要求刀刃一定要鋒利，由于材料表面有一層塑料薄膜難于切斷，刀刃寬度0.03mm，角度宜為35°～40°。模切白底白板紙和灰底白板紙紙時，因?yàn)榧埖碾s質(zhì)較多和有鈦白粉，要求刀刃要耐磨，刀刃角度50°～55°為宜，刃寬0.05mm。EDM加工要有碳輥，通過電火花加工機(jī)床放電來完成刀具的加工，碳輥的直徑要經(jīng)過一定的公式計(jì)算才能保證刀具刀刃的高度和精度。

一般模切刀材料都采用粉末鋼或者冷作鋼，材料價格十分昂貴，刀具個別地方損壞維修不便，需要用相近焊接材料來補(bǔ)焊進(jìn)行補(bǔ)救。采用鑲塊式就方便許多，損壞時可以用備件替換；整體式的輥筒只能補(bǔ)焊來修理。

還有一種模切刀采用剪切式，運(yùn)用剪刀的原理，上下輥筒之間留有間隙，不用直接接觸，這樣可以很好的保護(hù)刀刃，相對于壓切式輥筒壽命可提高3～5倍左右。間隙的大小要根據(jù)所模切的材料決定，但是這種形式對于厚度小于0.18mm的薄紙是不適用的，而對于壓切式難切的覆膜紙來說剪切式更合適。設(shè)計(jì)剪切刀具時，紙張的走紙方向?qū)υO(shè)計(jì)刀具很重要，如果方向相反的話，會帶來出紙問題。

模切輥的清廢裝置采用清廢釘?shù)姆椒?，清廢釘裝在下輥上，通過清廢梳將廢邊鏟下來，裝在廢料箱中運(yùn)走。清廢梳材料選用銅，頂端槽開口大小由清廢釘頭部的直徑?jīng)Q定，一般比清廢釘直徑大0.05～0.1mm。清廢梳裝配時與模切下輥也要留有一定間隙，靠輥筒的一面需要鍍鉻處理防止磨損。筆者認(rèn)為針對不同紙張，由于材料及厚度不同，清廢針頭部也可以做成倒鉤形狀，這樣更利于鉤住紙張。示意圖如下：

圓壓圓壓痕

盒子最終要成型離不開壓痕，模切下來的單個產(chǎn)品最終要在包裝機(jī)上折成盒型，壓痕起到?jīng)Q定性的作用，壓痕線也決定盒子成型后的外觀，壓痕設(shè)計(jì)要考慮紙張的類型，不同厚度的紙張對壓痕的刀線設(shè)計(jì)各有不同，陽模和陰模的配合要經(jīng)過計(jì)算，一般陰模的寬度決定了壓痕線的寬度，再經(jīng)過紙張的厚度和經(jīng)驗(yàn)決定壓痕線寬窄的設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)壓痕輥時，要考慮使用的機(jī)器，凹印機(jī)和柔印機(jī)由于其印刷面朝向不同，壓痕輥上輥為陽模還是陰模就不一樣，反向的話整個壓痕輥就會報(bào)廢。壓痕輥?zhàn)龊煤?，為了增加其壽命可采取增加其表面硬度的方法，對刀線部分采用激光淬火的方法進(jìn)行熱處理，需要有帶激光機(jī)的加工中心機(jī)床完成。做完熱處理，為了防止輥體生銹，可通過整體吊白的方法，既美觀又防銹。

壓痕上下輥刀線示意圖如下（以壓痕上輥陽模為例）：

圓壓圓沖孔

對于飲料包裝，為了方便飲料包插吸管，在飲料包上都有一圓孔，這就需要沖孔模具來完成，沖孔也算是模切的一種，只是采用沖頭的方式，上下輥筒都安裝有沖模，沖模由螺絲壓緊，一陽一陰，更換方便，下沖模材料硬度較高，上沖模硬度低，沖下來的廢料通過下輥安裝的吸廢盤，外接吸風(fēng)機(jī)直接吸到外面，這種沖孔結(jié)構(gòu)適合直徑小于10mm的圓孔。對于沖孔的孔直徑大于10mm的產(chǎn)品，可以采用安裝鑲嵌式塞塊的做法，與壓切式模切刀相同，用清廢梳鏟掉模切下的廢料。

沖孔上下輥刀線示意圖如下：

圓壓圓凹凸

凹凸輥筒主要應(yīng)用在煙盒，凹凸設(shè)計(jì)的原理和壓痕類似，陰陽模具不能做反向，主要看印刷面的方向。對于要求不高的產(chǎn)品采用整體式加工方法。要求很高的產(chǎn)品，由于紙張經(jīng)過印刷機(jī)后會產(chǎn)生收縮，凹凸輥要采用鑲嵌式塞塊的方法，塞塊上開腰型槽，方便調(diào)節(jié)。凹凸輥由于圖案有時很復(fù)雜，有的要求有浮雕的效果，加工精度要求很高，所以最好采用整體加工以保證精度，但是一般雕刻機(jī)比較小，整個輥筒放在雕刻機(jī)上無法加工，可以采用小輥筒，單個加工凹凸塞塊，完成后再裝回母輥上的方式實(shí)現(xiàn)。但重復(fù)裝卸會影響精度，這就要求各個環(huán)節(jié)要盡量保證好精度，減小累計(jì)誤差。

圓壓圓連線

有了高精度的輥筒，要保證產(chǎn)品質(zhì)量，還離不開連線技術(shù)，連線大體上分兩類，一種是和印刷機(jī)連接起來。另一種是線外離線設(shè)備，有自己的放卷，然后建立一定的張力控制系統(tǒng)。

1.和印刷機(jī)連接一體的連線示意圖如下：

紙張經(jīng)過印刷機(jī)組后，先經(jīng)過牽引糾偏裝置把紙張送進(jìn)壓痕單元，然后經(jīng)過模切成單個產(chǎn)品，分流后進(jìn)入二級收紙單元，最后通過堆垛裝置收集產(chǎn)品。這種連線最好要和印刷機(jī)組的套準(zhǔn)系統(tǒng)相匹配，否則很難與印刷套準(zhǔn)好。

2.線外連線設(shè)備示意圖如下：

線外連線需要放卷裝置，紙張經(jīng)過放卷后進(jìn)入一二級牽引糾偏，然后進(jìn)入凹凸壓痕模切機(jī)組，切成的產(chǎn)品分流后進(jìn)入二級收紙單元，最后通過堆垛裝置收集產(chǎn)品；如果產(chǎn)品需要檢測，也可以加裝檢測單元和分離剔除單元。

3.連線設(shè)備

連線設(shè)備中模切、壓痕、凹凸做成三個機(jī)組，生產(chǎn)線可適應(yīng)對不同類型、規(guī)格和厚度的紙盒產(chǎn)品進(jìn)行印后成型加工，模切、壓痕、凹凸三個機(jī)組可以按需使用。三個機(jī)組都采用伺服傳動控制系統(tǒng)，整條生產(chǎn)線的操作十分方便。單獨(dú)機(jī)組上下輥筒之間通過相位調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)周向相對位置，不同機(jī)組之間的同步依靠伺服電機(jī)來控制，軸向調(diào)節(jié)是通過機(jī)械結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，對于不同機(jī)器采用不同的方法，以上都采用單槽機(jī)架，一個機(jī)組用一個機(jī)架，機(jī)架的更換通過一部小車來實(shí)現(xiàn)。

圓壓圓連線模切生產(chǎn)效率高，模切質(zhì)量好，由于是線接觸，工作壓力小、產(chǎn)品成型穩(wěn)定性好、尺寸準(zhǔn)確；模切精度高，圓壓圓模切機(jī)配有高精度的套準(zhǔn)裝置及模切相位調(diào)整裝置，可獲得相當(dāng)高的模切精度，通過張力控制系統(tǒng)能夠提高印刷、模切、壓痕的定位準(zhǔn)確性；使用壽命長，圓壓圓模切輥可修磨3次，每次修磨后還可運(yùn)轉(zhuǎn)1000萬轉(zhuǎn)，遠(yuǎn)高于其他模切方式；應(yīng)用范圍廣，圓壓圓模切可以與柔印機(jī)、凹印機(jī)等組成印刷模切生產(chǎn)線； 節(jié)約紙張，圓壓圓連線模切采用卷筒進(jìn)紙方式，在排版時無須留出叼口和拖梢位置，還可進(jìn)行連續(xù)交叉排版，這樣可節(jié)省出6%左右的紙張，對于煙包印刷廠等企業(yè)來說，節(jié)省的成本非?？捎^。但是圓壓圓連線模切也有模切刀具成本較高、模切輥加工周期長的缺點(diǎn)，所以圓壓圓連線模切更適用于大批量、長版活件的生產(chǎn)，對于小批量、短版活件不適合。

圓壓圓模切、壓痕、凹凸技術(shù)在今后來說，發(fā)展勢頭是很好的，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵在于技術(shù)的創(chuàng)新。我們與國外的產(chǎn)品相比，還是有一定的差距，主要在刀具的壽命及連線運(yùn)轉(zhuǎn)速度上，筆者相信通過努力這個差距會越來越??！

作者單位：上海伯奈爾印刷包裝機(jī)械有限公司