圆压圆模切压痕、凹凸及连线技术研究

刘养盾

当前，随着人们生活水平的不断提高，对包装印刷方面的要求也越来越高。印后加工技术也随着市场要求的不断提高而进行着更新换代。随着凹印和柔印生产线在包装企业中的广泛使用，为实现卷筒纸从印刷、模切到排废的一次完成，圆压圆模切技术越来越被人们重视。为了获得更高的模切精度，高精度套准装置的运用及模切压痕相位调整技术应运而生。镶块式模切与凹凸的设计，饮料包装市场上压痕与冲孔辊筒的设计，在技术上都日益成熟与完善。圆压圆模切还可以与凹印机、柔印机等组成印刷模切连线，这是一种线内连线。而另一种圆压圆线外连线则囊括了放卷、牵引、纠偏、凹凸压痕模切、分流、收纸、堆垛与电气设备，是一条自动化程度较高的线外连线设备。

圆压圆模切

国内圆压圆模切刀具主要应用于烟草、快速食品包装等行业，随着卷烟包装机速度的提高，对模切刀具的精度与寿命要求越来越高！

在圆压圆模切刀设计方面，主要有整体式、镶块式以及磁性辊3种，国内主要有整体式和镶块式，磁性辊筒在国外应用较多。具体采用何种方式，要根据做的产品类型、机器速度、幅面、辊筒的直径。一般而言，烟盒大多采用镶块式，小直径的辊筒采用整体式。对于模切辊筒，由于刀辊加工精度要求很高，单件模切辊加工的产品尺寸精度要求在0.02mm以内，由平面图形准确地转换为立体加工图形，在设备程序的处理方面具有很强的专业性，需要配备高精度四轴加工中心，专业的编程软件以及很好的后处理。

由于刀具加工成型后刀刃宽仅有0.03～0.05mm，模切辊筒的镶件是钢性物质，粗加工后需要进行真空热处理，如何解决刀具高硬度、高韧性、低变形的矛盾，这关系到刀具的寿命，刀辊镶件的热处理工艺是十分关键的技术！镶块式辊筒，辊体材料一般选用40Cr，调制处理即可。关键是镶块材料，国内大多选用进口的粉末钢，粗加工完成后进行真空淬火，硬度可以达到HRC60以上。整体式小辊筒采用冷作钢，粗加工后整体进行真空淬火，硬度可达到HRC58以上。

刀具的超硬加工，由于刀辊精度要求很高，所以最后的成型加工都是在热处理之后，这种超硬加工技术对刀具的选择，加工工艺的选择都是需要经过不断探索，要求技术人员对刀具和设备都具有非常高的认知度；主要通过CNC（数控机床）加工和EDM（放电）加工两种方法，CNC加工需要有不同种类刀具，尤其精加工，要根据设计的模切刀角度来选择不同的刀具。模切金卡纸、银卡纸时，角度宜为40°～45°，刃宽为0.04mm。覆膜纸要求刀刃一定要锋利，由于材料表面有一层塑料薄膜难于切断，刀刃宽度0.03mm，角度宜为35°～40°。模切白底白板纸和灰底白板纸纸时，因为纸的杂质较多和有钛白粉，要求刀刃要耐磨，刀刃角度50°～55°为宜，刃宽0.05mm。EDM加工要有碳辊，通过电火花加工机床放电来完成刀具的加工，碳辊的直径要经过一定的公式计算才能保证刀具刀刃的高度和精度。

一般模切刀材料都采用粉末钢或者冷作钢，材料价格十分昂贵，刀具个别地方损坏维修不便，需要用相近焊接材料来补焊进行补救。采用镶块式就方便许多，损坏时可以用备件替换；整体式的辊筒只能补焊来修理。

还有一种模切刀采用剪切式，运用剪刀的原理，上下辊筒之间留有间隙，不用直接接触，这样可以很好的保护刀刃，相对于压切式辊筒寿命可提高3～5倍左右。间隙的大小要根据所模切的材料决定，但是这种形式对于厚度小于0.18mm的薄纸是不适用的，而对于压切式难切的覆膜纸来说剪切式更合适。设计剪切刀具时，纸张的走纸方向对设计刀具很重要，如果方向相反的话，会带来出纸问题。

模切辊的清废装置采用清废钉的方法，清废钉装在下辊上，通过清废梳将废边铲下来，装在废料箱中运走。清废梳材料选用铜，顶端槽开口大小由清废钉头部的直径决定，一般比清废钉直径大0.05～0.1mm。清废梳装配时与模切下辊也要留有一定间隙，靠辊筒的一面需要镀铬处理防止磨损。笔者认为针对不同纸张，由于材料及厚度不同，清废针头部也可以做成倒钩形状，这样更利于钩住纸张。示意图如下：

圆压圆压痕

盒子最终要成型离不开压痕，模切下来的单个产品最终要在包装机上折成盒型，压痕起到决定性的作用，压痕线也决定盒子成型后的外观，压痕设计要考虑纸张的类型，不同厚度的纸张对压痕的刀线设计各有不同，阳模和阴模的配合要经过计算，一般阴模的宽度决定了压痕线的宽度，再经过纸张的厚度和经验决定压痕线宽窄的设计。

设计压痕辊时，要考虑使用的机器，凹印机和柔印机由于其印刷面朝向不同，压痕辊上辊为阳模还是阴模就不一样，反向的话整个压痕辊就会报废。压痕辊做好后，为了增加其寿命可采取增加其表面硬度的方法，对刀线部分采用激光淬火的方法进行热处理，需要有带激光机的加工中心机床完成。做完热处理，为了防止輥体生锈，可通过整体吊白的方法，既美观又防锈。

压痕上下辊刀线示意图如下（以压痕上辊阳模为例）：

圆压圆冲孔

对于饮料包装，为了方便饮料包插吸管，在饮料包上都有一圆孔，这就需要冲孔模具来完成，冲孔也算是模切的一种，只是采用冲头的方式，上下辊筒都安装有冲模，冲模由螺丝压紧，一阳一阴，更换方便，下冲模材料硬度较高，上冲模硬度低，冲下来的废料通过下辊安装的吸废盘，外接吸风机直接吸到外面，这种冲孔结构适合直径小于10mm的圆孔。对于冲孔的孔直径大于10mm的产品，可以采用安装镶嵌式塞块的做法，与压切式模切刀相同，用清废梳铲掉模切下的废料。

冲孔上下辊刀线示意图如下：

圆压圆凹凸

凹凸辊筒主要应用在烟盒，凹凸设计的原理和压痕类似，阴阳模具不能做反向，主要看印刷面的方向。对于要求不高的产品采用整体式加工方法。要求很高的产品，由于纸张经过印刷机后会产生收缩，凹凸辊要采用镶嵌式塞块的方法，塞块上开腰型槽，方便调节。凹凸辊由于图案有时很复杂，有的要求有浮雕的效果，加工精度要求很高，所以最好采用整体加工以保证精度，但是一般雕刻机比较小，整个辊筒放在雕刻机上无法加工，可以采用小辊筒，单个加工凹凸塞块，完成后再装回母辊上的方式实现。但重复装卸会影响精度，这就要求各个环节要尽量保证好精度，减小累计误差。

圆压圆连线

有了高精度的辊筒，要保证产品质量，还离不开连线技术，连线大体上分两类，一种是和印刷机连接起来。另一种是线外离线设备，有自己的放卷，然后建立一定的张力控制系统。

1.和印刷机连接一体的连线示意图如下：

纸张经过印刷机组后，先经过牵引纠偏装置把纸张送进压痕单元，然后经过模切成单个产品，分流后进入二级收纸单元，最后通过堆垛装置收集产品。这种连线最好要和印刷机组的套准系统相匹配，否则很难与印刷套准好。

2.线外连线设备示意图如下：

线外连线需要放卷装置，纸张经过放卷后进入一二级牵引纠偏，然后进入凹凸压痕模切机组，切成的产品分流后进入二级收纸单元，最后通过堆垛装置收集产品；如果产品需要检测，也可以加装检测单元和分离剔除单元。

3.连线设备

连线设备中模切、压痕、凹凸做成三个机组，生产线可适应对不同类型、规格和厚度的纸盒产品进行印后成型加工，模切、压痕、凹凸三个机组可以按需使用。三个机组都采用伺服传动控制系统，整条生产线的操作十分方便。单独机组上下辊筒之间通过相位调节器来调节周向相对位置，不同机组之间的同步依靠伺服电机来控制，轴向调节是通过机械结构来实现，对于不同机器采用不同的方法，以上都采用单槽机架，一个机组用一个机架，机架的更换通过一部小车来实现。

圆压圆连线模切生产效率高，模切质量好，由于是线接触，工作压力小、产品成型稳定性好、尺寸准确；模切精度高，圆压圆模切机配有高精度的套准装置及模切相位调整装置，可获得相当高的模切精度，通过张力控制系统能够提高印刷、模切、压痕的定位准确性；使用寿命长，圆压圆模切辊可修磨3次，每次修磨后还可运转1000万转，远高于其他模切方式；应用范围广，圆压圆模切可以与柔印机、凹印机等组成印刷模切生产线； 节约纸张，圆压圆连线模切采用卷筒进纸方式，在排版时无须留出叼口和拖梢位置，还可进行连续交叉排版，这样可节省出6%左右的纸张，对于烟包印刷厂等企業来说，节省的成本非常可观。但是圆压圆连线模切也有模切刀具成本较高、模切辊加工周期长的缺点，所以圆压圆连线模切更适用于大批量、长版活件的生产，对于小批量、短版活件不适合。

圆压圆模切、压痕、凹凸技术在今后来说，发展势头是很好的，在经济快速发展的今天，企业发展的关键在于技术的创新。我们与国外的产品相比，还是有一定的差距，主要在刀具的寿命及连线运转速度上，笔者相信通过努力这个差距会越来越小！

作者单位：上海伯奈尔印刷包装机械有限公司