DK167746B1 - Fremgangsmaade til seriefremstilling af trykelementer af staal til kobberstik og apparat til udoevelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

i DK 167746 B1

Opfindelsen omhandler en fremgangsmåde til seriefremstilling af trykelementer af stål til kobberstik, udgående fra en graveret kunstnerplade, som viser det ønskede tryk.

5

Som bekendt er kobberstik en dybtryksproces, hvormed man på papir kan aflægge tykke lag af farvestof, og kobberstik har længe været anvendt inden for industrien til stempling og trykning af frimærker og værdipapirer. Iføl-10 ge denne teknik omfatter trykelementet (plade eller cylinder) indgraveringer fremstillet ved hjælp af en radernål og/eller ætsning, hvis dybde normalt er proportional med deres bredde og varierer inden for området 0-300 m.

Disse indgraveringer kan optage den farve, der senere 15 overføres på papiret.

Til trykning af værdipapirer fremstilles trykelementerne almindeligvis af nikkel ved elektroformning med en afsluttende forkromning til beskyttelse af overfladen.

20

Udgangspunktet er en plade, kaldt kunstnerpladen, normalt bestående af kobber, hvilken plade indgraveres ved ætsning og/eller radernål. Den graverede kunstnerplade tjener til at fremstille trykelementer af elektroformet nik-25 kel, forkromet ad galvanoplastisk vej.

Herefter kan fremstillingsprocessen afvikles som forklares nedenfor for en rækkefølge af trykplader og trykcylindre.

30

Kunstnerpladen fremstilles i det nødvendige antal eksemplarer ved varmtrykning på et element af formstof (almindeligvis polyvinylchlorid). Ofte anvendes der en plade af polyvinylchlorid med en tykkelse på 1 mm, idet aftrykkene 35 tages i en presse under tryk mellem to plader, som er opvarmet til 100 °C og derefter er afkølet under tryk til stuetemperatur. Middelvarigheden for en cyklus er af 2

Ulv Ι0//Η-0 D I

størrelsesordenen 20 min.

Derefter monteres plastformene i et lokale med reguleret temperatur til at undgå uønskede dimensionsvariationer.

5 Trykformene samles indbyrdes ved klæbning eller ved højfrekvenssvejsning med en så nøjagtig lokalisering som mulig (nogle hundrededele af en millimeter), sædvanligvis ved hjælp af skridtmotorer med tre referenceakser x, y, z og en drejningsvinkel omkring aksen z.

10

For det første er det hensigten at fremstille en trykplade, som derefter vikles på en pladebærende cylinder.

Her gøres flertryksmontagen af plast ledende ved aktive-15 ring med zinkchlorid og en påsprøjtning med to opløsninger, den ene af sølvnitrat og ammoniumnitrat, og den anden af reducerende hydrazin. Derefter anbringes montagen i et elektrolytbad indeholdende nikkel sul famat ved 40 °C (uden chlorid for at undgå uddrivninger) til fremstilling 20 af den tilsvarende kopi af nikkel med en godstykkelse på 1,2 mm. Denne plade rettes ud til en godstykkelse på 0,8 mm og påføres et kromlag med en godstykkelse på 5 um til hærdning af overfladen til dannelse af trykpladen, som nu er klar til at oprulles på en cylinder. Aflejringen af et 25 meget tyndt sølvlag kan naturligvis erstattes med en vakuummetalliseringsproces, men denne er mere kompliceret at udøve og skaber ulemper som følge af de uundgåelige gasudslip fra plastmaterialet. Der er altså tale om en galvanoplastisk teknik.

30

For det andet er hensigten at fremstille en trykring, som derefter monteres på en stålaksel til dannelse af en trykcylinder.

35 For her at fremstille en sammensat nikkelring indskydes den førnævnte plastmontage, som er gjort ledende som beskrevet ovenfor, i en hul cylinder bestående af to bron- DK 167746 Bl 3 ze-halvskaller. Montagen anbringes i et elektrolysebad med nikkelsulfamat til fremstilling af et lag med en godstykkelse på 12 mm ved elektroformning. Under opholdet i bronze-støbeformen bearbejdes derefter nikkelringens 5 inderside på en drejebænk til dannelse af en konstant godstykkelse- Derefter udtages den fra formen og forsynes ved plettering med et kromlag med en tykkelse på 5 am til at hærde overfladen til dannelse af trykringen, som nu er klar til at indskydes på en aksel.

10

For det tredje er det hensigten at fremstille en massiv trykcylinder af den art, som anvendes ved trykning af frimærker. I dette tilfælde anvendes en drejebænk til fremstilling af trykcylinderen, som bærer de hundrede el-15 ler firehundrede identiske billeder i form af fordybninger. Her drejer det sig om en fremgangsmåde til overføring via tryk, som er utænkelig til trykning af værdipapirer som følge af graveringsdybderne og de store overflader, som der her er tale om.

20

For at klargøre ulemperne ved de ved elektroformning fremstillede trykelementer (plade eller ring) af nikkel gengives de almindelige principper for kobberstik, som de konventionelt anvendes til værdipapirer, kort nedenfor.

25

Pladen (eller ringen) monteres på trykcylinderen i trykkemaskinen. Cylinderen påføres farve på hele sin overflade ved hjælp af en farverulle ved konventionel trykningsteknik. Straks efter farvningen bringes en stationær la-30 mel eller en modsat roterende cylinder forsynet med en rakel eller et rakelbånd til at fjerne farven fra pladen (eller ringen), kun efterladende farve i de hule forsænkede raderinger. Straks efter raklingen sker der en aftørring af pladen eller af ringen, enten ved hjælp af et 35 papirbånd eller ved bestænkning eller afbørstning med en vandig alkaliopløsning indeholdende ca. 2% kaustiksoda tilsat et befugtningsmiddel. Aftørringen har til opgave 4

Ul\ 1Ό/ /H-O D I

at fjerne alle farvespor fra pladens eller ringens yderflade. Derefter trykkes papiret imod trykelementet ved hjælp af en trykcylinder, typisk bestående af vat-plader sammenklemt ved højt tryk og fyldt med harpiks, alminde-5 ligvis polyurethan, hvis ydre overflade er rettet ud på en drejebænk. Her er det vigtigt at bemærke, at trykket kan nå op på 1000 kg/cm lineært. Herved deformeres papiret på stedet for raderingerne, hvor det vil opsuge farven, til dannelse af et relieftryk, dels på grund af 10 prægningen af papiret i fremspringene og dels på grund af den store mængde farve, som tages ud af de raderede partier.

En første ulempe ved de konventionelle trykelementer be-15 ror på deres hurtige slid som følge af farvens afrakling, papirets aftørring og det opnåede trykniveau. På trods af tilstedeværelsen af krom_ slides trykelementerne med tiden, hvilket er utilfredsstillende ved store oplag i forbindelse med trykning af pengesedler. Typisk udskiftes 20 pladerne efter 750.000 tryk, og ringene afmonteres til afkromning og genkromning efter en million tryk.

En anden ulempe er, at det er nødvendigt at tilvejebringe en forkromning af trykfladerne for at opnå den påkrævede 25 hårdhed. Denne forkromning kræver vanskelige og langvari ge operationer med gentagen afmontering af cylinderen.

En tredie ulempe består i vanskeligheden ved at opnå den krævede poleringsgrad ved fremstillingen af den farvemod-30 tagende overflade.

De konventionelle teknikker til fremstilling af trykelementer til kobberstik udnytter altså bløde metaller, der slides ret hurtigt og kræver vanskelige og kostbare be- 35 handlingsprocesser.

DK 167746 B1 5

Det er derfor fristende at søge at fremstille uopslidelige trykelementer af et hårdt materiale, såsom stål, der ikke kræver nogen særlig vedligeholdelse.

5 Imidlertid kræver tilvejebringelsen af graveringer i serie og svarende til kunstnerpladen en særlig fremstillingsform, idet den manuelle radering med skæreværktøj er umulig set i lyset af, at de successive reproduktioner skal være tro kopier. Håndradering med mekanisk skære-10 værktøj har hidtil ikke kunnet gennemføres i industriel målestok, idet den krævede dimensionsnøjagtighed er vanskelig at opnå med et tilfredsstillende cost/benefit-for-hold ved realistisk industriel drift.

15 Opfindelsen har til formål at angive en rationel og tilfredsstillende fremgangsmåde til seriefremstilling af trykelementer til kobberstik, idet der anvendes gnistbearbejdning eller elektroerosion til fremstilling af trykelementerne af stål.

20

Bearbejdning ved elektroerosion er faktisk en sædvanlig reproduktionsteknik, der anvendes inden for automobilindustrien, flyvemaskineindustrien og kernekraftsteknikken, fordi man herved med stor nøjagtighed kan bearbejde ild-25 faste materialer, som ikke kan bearbejdes ved hjælp af sædvanlige bearbejdningsteknikker (eksempelvis wolfram-carbid). Ved denne specielle behandlingsform anvendes intet skæreværktøj, idet den sker uden berøring. Fjernelsen af metal tilvejebringes ved en rækkefølge af gnister, som 30 dannes mellem det behandlede emne og kopien af den ønskede form, hvor den elektrisk ledende kopi under disse omstændigheder kaldes elektrode. Bearbejdningen foregår ved hjælp af maskiner, hvis driftscykler er meget automatiserede og som regel er programmerbare.

En typisk montage til behandling ved elektroerosion omfatter en generator for intermitterende udladninger (der 35 LNv ID//40 D l 6 styres angående varighed og strømstyrke) og en sokkel bærende en elektrode (normalt af grafit, messing eller kobber) og et bearbejdningsemne af hærdet stål. Bearbejdningselementet fastgøres da i et kar indeholdende en di-5 elektrisk væske (almindeligvis petroleum), som har til opgave at tilvejebringe strømgennemgangen og fjerne det eroderede metal til rensning af mellemrummet mellem elektroden og emnet. For at automatisere driften skal elektrodens nedsænkning i emnet servostyres således, at af-10 standen mellem elektroden og emnet opretholdes på værdien af det dielektriske legemes tykkelse, der kan brydes af udladningerne. Hertil tvangsstyres elektrodens sænkning som en funktion af potentialforskellen mellem elektroden og emnet.

15

Det er velkendt inden for denne teknik, at mængden af fjernet materiale afhænger af mange faktorer, af hvilke den første er det af generatoren leverede gnistbearbejdningsområde. Imidlertid er opnåelsen af den størst mulige 20 mængde ved anvendelse af kraftige gnister med stor gnistfrekvens begrænset af den tilstræbte overflades tilstand og af bearbejdningsnøjagtigheden.

For at kunne tilvejebringe både en meget fin overflade-25 tilstand og en høj bearbejdningsnøjagtighed med reduceret bearbejdningstid føres man i praksis til at anvende flere gnistbearbejdningstrin: grovbearbejdning, færdigbearbejdning, ekstra fin bearbejdning og polering.

30 Både emnet og elektroden undergår erosion som følge af gnistbearbejdningen, men forskellen mellem det eroderede materiale fra de to dele afhænger af disses natur samt af valget af elektriske betingelser til frembringelse af gnisterne. Ved valg af passende elektrodemateriale og ved 35 styring af udladningens varighed, styrke og polaritet kan der opnås en meget væsentlig disymmetri, eksempelvis 99% erosion af emnet og 0,5% erosion af elektroden. Under DK 167746 B1 7 færdigbearbejdningen og den ekstra fine bearbejdning er det imidlertid vanskeligt at undgå et væsentligt slid af elektroden (af størrelsesordenen 10%). Dette elektrodeslid under operationer, hvor man tilstræber en høj bear-5 bejdningskvalitet, kræver udskiftning af elektroderne i takt med erosiontilvæksten mod afslutningen af den ekstra fine bearbejdning. Til gravering af stål består elektroderne almindeligvis af grafit (især hvis man tilstræber kraftig erosion), men også ofte af kobber eller af mes-10 sing.

De ved elektroerosion opnåede ydelser er udmærkede, og en nøjagtighedsgrad på 1 um kan let opnås. Hvad overfladetilstanden angår, afhænger denne i høj grad af gnistfor-15 holdet: den absolutte ruhedsgrad er af størrelsesordenen 10-20 am for grovbearbejdningen, 3-5 um for færdigbearbejdningen, 0,5 Mm for den ekstra fine bearbejdning og 0,1 um for poleringen.

20 TU angivelse af teknikkens stade kan nævnes US patentskrift nr. 3 542 993 og belgisk patentskrift nr. 837 814.

US patentskrift nr. 3 542 993 beskriver en teknik til fremstilling af cylindriske stempler ved elektroerosion.

25

Det område, som det drejer sig om her, er imidlertid udskæring, prægning, stansning, fræsning eller rifling af arbejdsemner, og ikke trykning. Dette er vigtigt, fordi præcisionsgraden er en anden. Ved stempler er den ønskede 30 nøjagtighed ikke mere end 0,05 mm, medens den ønskede reproducerbarhed ved trykelementer, især trykelementer til kobberstik, kræver en nøjagtighed på 0,005 mm, dvs. en ti gange større nøjagtighed.

35 De mekaniske drivorganer i de kendte maskiner til fremstilling af cylindriske stempler er ikke egnet til fremstilling af trykelementer (se specielt den tandstang/-

UIV ΙΟ / /40 o I

8 tandhjuldrivindretning som er vist i fig. 15 i det amerikanske patentskrift).

Det skal ydermere nævnes, at maskinen ifølge det ameri-5 kanske patentskrift fremfor alt søger at reducere tiden og omkostningerne i forbindelse med fremstilling af stempler, medens opfindelsen har til hensigt at frembringe trykelementer, som ikke slides selv efter lang tids brug.

10 BE patentskrift nr. 837 814 beskriver en teknik inden for relieftrykningsområdet, hvor et grafisk billede graveres på et emne af hårdt metal ved elektroerosion ved hjælp af en elektrode, som har et ledende element, hvorpå billedet 15 bliver reproduceret ved hjælp af en fotograveringsteknik.

Dette område må imidlertid anses for at være endnu mere forskelligt, og kravene til præcision er helt forskellige fra de krav, som stilles til kobberstiktrykning. Ved re-20 lieftrykning søges en reliefgravering, som tillader egnet mærkning, men nøjagtigheden er i bedste fald ca. 0,5 mm.

De to ovennævnte skrifter er nævnt, fordi de repræsenterer kendt teknik i forbindelse med opfindelsen, og for at 25 beskrive fremstillingsteknikker, som ikke angår kobberstik, og hvor nøjagtigheden er lille i forhold til den store nøjagtighed, som kræves ved trykelementer til kobberstik .

30 Den indledende omtale af kendt teknik i forbindelse med trykning med kobberstik til værdipapirer viser ganske godt kompleksiteten ved fremstilling af trykelementer til kobberstik, en kompleksitet som naturligvis ikke genfindes på området for fremstilling af stempler til udskæring 35 eller stansning og heller ikke på området for relieftrykning.

DK 167746 B1 9

Formålet for opfindelsen er at muliggøre seriefremstilling af trykelementer af stål, som kan være automatiseret, ikke blot til opnåelse af en ensartet kvalitet af de fremstillede emner, men også for i videst muligt omfang 5 at reducere tiden og usikkerheden ved fremstilling af disse.

Nærmere bestemt angår opfindelsen en fremgangsmåde, som er kendetegnet ved følgende successive trin: 10 a) kunstnerpladens arbejdsside beliggende modsat i forhold til en behandlet bagside graveres i overensstemmelse med et ønsket tryk, men lidt dybere end nødvendigt for at opnå det ønskede tryk, 15 b) et modstykke af kobber fremstilles ved elektroformning på basis af den graverede kunstnerplade af kobber, c) den modsat i forhold til graveringen beliggende side 20 af modstykket af kobber behandles til fastlæggelse af et referenceplan, som er parallelt med bagsiden af kunstnerpladen af kobber, og d) under anvendelse af i og for sig kendt elektroero- 25 sionsbehandlingsteknik anvendes modstykket af kobber som elektrode i en arbejdsbænk til elektroerosion, hvor det stålemne eller arbejdsemne, som skal bearbejdes, er anbragt, idet dette har en cylindrisk sideflade, hvis akse er parallel med referenceplanet, og be-30 arbejdningen udføres trinvis over successive zoner ved hjælp af relative forskydninger af bearbejdningsemnet og elektroden, hvorunder aksen forbliver parallel med referenceplanet, indtil trykelementet eller trykelementerne til kobberstik udviser den ønskede overflade-35 beskaffenhed.

UlV I 0//40 b I

10

Den anvendte kunstnerplade har således en gravering, som er lidt dybere end det ønskede tryk, så at sideværts adgang kan opretholdes for cirkulation af fluidum mellem elektroden og det emne, som skal graveres, og afbørstnin-5 gen af elektroden kan undgås ved bearbejdningen af hver successive zone af det stålemne, som skal bearbejdes. Graveringen af kunstnerpladen er forstørret for at frembringe fordybninger, som er dybere end nogle tiendedele af 1 mm, fortrinsvis 1-2 tiendedele.

10

Ifølge et fordelagtigt træk ved fremgangsmåden opretholdes der under elektroerosion-bearbejdningstrinnet en afstand på 0,1-2 mm mellem elektroden og den cylindriske sideflade af det stålemne, som skal bearbejdes.

15

Fortrinsvis kan det stålemne, som skal bearbejdes, dreje sig et vinkeltrin til bearbejdning af hver successiv zone af emnet, idet elektroden forskydes tilsvarende, parallelt med referenceplanet og vinkelret på bearbejdnings-20 emnets akse, et trin, som er lig med buelængden af sidefladen på bearbejdningsemnet tilsvarende vinkeltrinnet. Specielt er forskydningsstrækningen for elektroden omtrent nogle tiendedele af 1 mm, fortrinsvis ca. 5 tiendedele. Nærmere bestemt forskydes kun elektroden i en ret-25 ning, som forløber vinkelret på referenceplanet under bearbejdningen af hver successive zone af det stålemne, som skal bearbejdes.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan endelig udvise to 30 varianter afhængigt af den ønskede trykelementtype: den / kan omfatte en fremgangsmåde, hvor det cylindriske stålemne, som skal bearbejdes, er en plade eller en cylindrisk ring, idet bearbejdningsemnet til udøvelse af elek-troerosion-bearbejdningstrinnet er monteret på en cylin-35 drisk understøtning, hvis akse udgør aksen af emnets sideflade, eller en fremgangsmåde, hvor det stålemne, som skal bearbejdes, er en massiv cylinder, så at der opnås DK 167746 B1 11 en trykcylinder til kobberstik umiddelbart efter bearbejdningen ved elektroerosion.

Opfindelsen angår endvidere et apparat, som udgør en del 5 af en automatisk bænk til bearbejdning ved elektroerosion, til udøvelse af den ovennævnte fremgangsmåde til fremstilling af trykelementer af stål til kobberstik.

Apparatet ifølge opfindelsen omfatter en programmerbar 10 drejeindretning til understøtning af arbejdsemnet og en bevægelig, programmerbar indretning til understøtning af elektroden, hvilke indretninger er indbyrdes bevægelige således, at arbejdsemnets akse forbliver parallel med elektrodens referenceplan, idet drejeindretningen er re-15 gulerbar langs en lodret akse og om denne ved hjælp af to programmerbare skridtmotorer, og hvor den bevægelige indretning omfatter en bæreplade, som er bevægelig i et vandret plan langs to referenceakser ved hjælp af to programmerbare skridtmotorer, og en elektrodebæreindretning 20 monteret på bærepladen således, at elektrodens referenceplan står vinkelret på det plan, som er fastlagt af referenceakserne, og som er parallelt med en af akserne.

Andre karakteristiske træk og fordele ved opfindelsen 25 fremgår af den følgende beskrivelse og af tegningen, som viser en speciel udførelsesform, og hvor fig. 1 er en skematisk afbildning af de forskellige ar-bejdstrin ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, 30 fig. 2 er en perspektivisk afbildning af et apparat til udøvelse af fremgangsmåden, visende arbejdsbænken til elektroerosion-behandling, hvor karret indeholdende' en dielektrisk væske er angivet med stiplede linier af illu-35 strative hensyn, og 12 £ig. 3a og 3b er skematisk afbildninger af to på hinanden følgende arbejdstrin, visende et vinkelforskydningstrin for det behandlede emne og den tilsvarende forskydning af elektroden parallelt med referenceplanet, idet fig. 3a 5 eksempelvis fremstiller de respektive startpositioner.

Fig. 1 viser skematisk de forskellige trin ved fremgangsmåden til seriefremstilling af trykelementer til kobberstik ifølge opfindelsen. Trinnene er repræsenteret ved 10 blokke, i hvis indre det pågældende produkt er angivet skematisk.

Blokken 1 viser den forudgående fremstilling af en kunstnerplade 2 af kobber før pladens gravering. Kunstnerpla-15 den 2 er planeret, og dens bagside (modsat den af kunstneren bearbejdede spejlvendte forside) forarbejdes og rettes ud til at blive parallel med arbejdsoverfladen. Herved defineres der et referenceplan P, som forløber langs bagsiden.

20

Blokken 3 viser graveringen af kunstnerpladen 2, dels ved ætsning (salpetersyre) og dels ved radernål (kobberstik). Graveringen er her skematiseret ved en fordybning 4.

25 Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan der seriefremstilles trykelementer af stål til kobberstik baseret på denne graverede kunstnerplade af kobber, som viser det ønskede påtryk. Blokken 5 angiver, at man ud fra den graverede kunstnerplade 2 fremstiller et modstykke af kobber 30 ved hjælp af elektroformning. Dette modstykke af kobber tilvejebringes ved en konventionel teknik inden for gal-vanoplastikken, og det er derfor ikke nødvendigt at beskrive denne fase af fremgangsmåden nærmere. Ved fjernelsen fra kobberelektroformningsbadet er den overflade 8 på 35 opbygningen af kunstnerplade/modstykke, som under pletteringen er vokset, temmelig ujævn.

DK 167746 Bl 13

Blokken 7 angiver, at efter graveringen og fjernelsen fra elektroformningsbadet er opbygningen, som udgøres af kunstnerpladen 2 og modstykket 6, udrettet på den side 8 af opbygningen, som under pletteringen er vokset, så at 5 denne antager et forløb parallelt med bagsiden af kunstnerpladen svarende til referenceplanet P. Den udrettede overflade P' udgør et nyt referenceplan for den afsluttende behandling ved elektroerosion, idet det nye referenceplan P', parallelt med overfladen P, også forløber 10 parallelt med den arbejdsflade, som kunstneren har bearbejdet.

Et væsentligt træk ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er, at modstykket af kobber 6 anvendes som elektrode i en 15 arbejdsbænk til elektroerosion, hvor et bearbejdningsemne af stål er anbragt som vist skematisk ved blokken 9. I blokken 9 er der en støtteelektrode 10, mod hvis overflade 11 det elektrodedannende modstykke 6 af kobber er anbragt med bagsiden Pr på overfladen 11. Ligeledes er der 20 vist en cylindrisk sideflade 12 af det stålemne, som skal behandles, idet længdeaksen af denne cylindriske sideflade er parallel med referenceplanet R' og står vinkelret på figurens plan. Bearbejdningen ved elektroerosion sker skridtvis i på hinanden følgende zoner ved indbyrdes for-25 skydninger mellem emnet og elektroden, hvorunder den cylindriske sideflades akse forbliver parallel med referenceplanet P', indtil trykelementet eller trykelementerne til kobbertryk har opnået den ønskede overfladetilstand.

I blokken 9 er også angivet referenceakserne x, y og z 30 samt emnets drejningsvinkel * omkring den lodrette akse z. De relative bevægelser mellem emnet og elektroden beskrives nærmere nedenfor i forbindelse med fig. 2, 3a og 3b. Det stålemne, som skal behandles, er monteret således, at det kan dreje sig et vinkeltrin e til behandling 35 af hver successiv zone af dette stykke, idet elektroden 6 forskydes tilsvarende parallelt med referenceplanet og vinkelret på behandlingsemnets akse et trin, som er lig DK 167746 Bl 14 med den pågældende buelængde af sidefladen 12 på behand-lingsemnet tilsvarende vinkeltrinnet.

Blokkene 13, 15 og 17 viser skematisk forskellige typer 5 af stålemner til behandling alt efter den ønskede form af trykelementet til kobberstik, nemlig henholdsvis en plade 14, en cirkulærcylindrisk ring 15 og en massiv cylinder 18. For pladens eller ringens vedkommende monteres emnet for det trin, som omfatter behandling ved elektroerosion, 10 på en konventionel cylindrisk understøtning, hvis akse udgør den ovennævnte akse for emnets sideflade 12. For et emne i form af en massiv cylinder 18 opnås der efter behandlingen ved elektroerosion direkte en trykcylinder til kobberstik. Trykelementerne af stål til kobberstik tilve-15 jebragt ved behandlingen ved elektroerosion er angivet i blokkene 19, 21 og 23 og de tilsvarende trykelementer, nemlig pladen 20, den cylindriske ring 22 og den massive cylinder 24 er vist med bogstavet B på hovedet, der da det drejer sig om spejlvendt tryk. Trykpladerne 20 eller 20 de cylindriske ringe 22, som fremstilles, monteres slutteligt ifølge kendt teknik for at udgøre en trykcylinder.

Af hensyn til den krævede store nøjagtighedsgrad for denne tryktype skal alle de anvendte elementer fremstilles 25 med største nøjagtighed. Derfor skal den cylindriske sideflade af det stålemne, som skal behandles, hvad enten det er en plade, en cylindrisk ring eller en massiv cylinder, fortrinsvis være rettet ud og poleret på forhånd.

På den anden side kan der opstå små unøjagtigheder under 30 fremstillingen af modstykket af kobber ved elektroform-ningen. Således kan der i elektrodens fordybninger efter elektroformningen findes meget små spåner, som har tendens til at hæfte til overfladen og derved frembringe ugunstige kortslutninger under behandlingen ved elektro-35 erosion. Derfor skal der opretholdes et vist mellemrum mellem elektroden og stålemnets cylindriske sideflade, som er større end 0, fortrinsvis af størrelsesordenen DK 167746 B1 15 0,1-0,2 mm. Som følge af graveringens ringe dybgående og fordeling på en plade er det normalt nødvendigt at foretage en afbørstning af elektroden efter hver enkelt behandling ved elektroerosion. For at undgå de ovennævnte 5 gentagne afbørstninger af elektroden frembyder kunstnerpladen 2 ved en speciel udførelsesform ifølge opfindelsen en lidt dybere gravering 4 i forhold til det ønskede tryk. Eksempelvis er graveringen forstørret således, at der opnås hulrum, som er dybere end nogle tiendedele af 1 10 mm, fortrinsvis 1-2 tiendedele. Herved kan der opnås udmærkede resultater, idet fluidummet kan strømme korrekt mellem elektroden og emnet. Bearbejdningen åf hver af de på hinanden følgende zoner af stålemnet sker da ved en skridtvis forskydning af elektroden på fortrinsvis ca.

15 0,5 mm, hvorunder stålemnet drejes et vinkelskridt på nogle tiendedele af en grad. Under selve bearbejdningen af hver af emnets på hinanden følgende zoner forskydes fortrinsvis kun elektroden i en retning vinkelret på referenceplanet P ’.

20

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen muliggør således udvikling af en pålidelig, nøjagtig og automatiserbar graveringsteknik, som kan benyttes til gravering af detaljer i det hårdeste stål på grund af anvendelsen af elektroero-25 sion. Fig. 2 viser bedst forløbet af dette grundtrin ved behandlingen ved hjælp af elektroerosion, hvor der som elektrode benyttes et modstykke af kobber til den graverede kunstnerplade. Det viste apparat 25 omfatter en central enhed 26 med programmerbar styring til styring af de 30 forskellige funktionsparametre og til automatisk seriefremstilling af trykelementerne til kobberstik.

Den automatiserede arbejdsbænk til behandling ved elektroerosion omfatter principielt en programmerbar drejelig 35 enhed 27 til understøtning af det behandlede stålemne og en programmerbar bevægelig enhed til understøtning af en elektrode 32. Disse enheder sørger for de relative for- DK 167746 Bl 16 skydninger mellem emnet og elektroden, hvorunder emnets sideflades akse forbliver parallel med elektrodens referenceplan P*. Stålemnet kan som nævnt være en plade, en cylindrisk ring eller en massiv cylinder. For pladens el-5 ler ringens vedkommende monteres stålemnet med konventionelle midler på en cylindrisk understøtning til dannelse af en cylinder, der kan fastgøres på bearbejdningsmaskinens programmerbare drejelige enhed 27. Drejer det sig om en massiv cylinder, skal man blot forbinde denne således 10 med den drejelige enhed, at emnet kan rotere nøjagtigt omkring sin akse. På fig. 2 er vist en cylindrisk understøtning 28, på hvilken der er monteret en 'plade med en cylindrisk sideflade 35. Stålemnet er rettet ud og poleret (spejlpolering), og montagen er således, at for en 15 diameter af størrelsesordenen 150 mm overstiger urundhe-den ikke +0,02 mm. Denne opbygning er fastgjort på enheden 27, der muliggør en regulering langs den lodrette akse z’-z og en rotation omkring denne akse (som vist ved pilen 40) ved hjælp af to ikke viste programmerbare 20 skridtmotorer. Endvidere er der monteret en programmerbar, bevægelig enhed, som bærer elektroden 32, og som her· omfatter en bæreplade 29, der kan bevæges i et vandret plan langs to referenceakser x’-x og y'-y ved hjælp af to ikke viste programmerbare skridtmotorer, og en elektrode-25 understøtning 31 monteret således på pladen 29, at elektrodens referenceplan P' står vinkelret på planet gennem referenceakserne x'-x og y’-y og parallelt med den ene (y’-y) af disse akser. I praksis er elektrodeunderstøtningen 31 monteret stationært i et kar 30, der rummer en 30 dielektrisk væske, og som kan bevæges i et vandret plan, hvor da støttepladen 29 udgør karrets bund. På fig. 2 er vist et relief tryk 33 på yderf laden af elektroden 32, hvormed man ved skridtvis bearbejdning kan tilvejebringe det ønskede spejlvendte fordybede aftryk 34 på emnets cy-35 lindriske overflade 35.

DK 167746 B1 17

For en plade af størrelsen 80 x 160 mm er eksempelvis en godstykkelse på 4 mm passende til at sikre stivheden og den nøjagtige positionering af pladen i elektroerosion-indretningen. Det erindres, at elektroden er rettet ud på 5 partiet modsat kunstnerens graveringsplan, så at referenceplanet altid er bevaret inden for opfindelsens ramme.

Dette referenceplan P' anvendes naturligvis til fastgørelse af elektroden på pladen 29, idet referenceplanet P' er parallelt med aksen z'-z, omkring hvilken det behand-10 lede stålemne drejes.

Fig. 3a og 3b viser forløbet af successive faser for behandlingen ved elektroerosion og forskydningen af behandlingsemnet et vinkeltrin og den tilsvarende forskydning 15 af elektroden parallelt med referenceplanet.

På fig. 3a er elektroden 32 positioneret i forhold til stålemnets overflade 35 således, at startpunkterne i graveringen (som relief) i elektroden (punkt Bl) vender imod 20 startpunkterne i den gravering (fordybet), der skal tilvejebringes på stålemnet (punkt Al). Det erindres, at elektroden 32 kan forskydes langs aksen y'-y parallelt med referenceplanet P' eller langs aksen x'-x i retning mod stålemnet. Der er henvist til dette blot ved dets 25 vinkelparameter #, idet man vil forstå, at parameteren z efter reguleringen er fastlagt en gang for alle før bearbejdningen ved elektroerosion.

Afstanden Al-Bl svarer til intervallet mellem elektroden 30 og stålemnets cylindriske sideflade, og dette interval formindskes til et meget lille arbejdsmellemrum, men større end nul, under bearbejdningen ved elektroerosion, fortrinsvis af størrelsesordenen 0,1-0,2 mm. Efter udførelsen af denne første bearbejdningssekvens fjernes elek-35 troden fra cylinderen, og hvert element forskydes et skridt, idet emnet drejes en vinkel e omkring aksen z, og elektroden 32 forskydes parallelt med aksen y'-y et styk- 18 UK Tb//4b ΒΊ ke B1-B2 lig med cylinderens buelængde A1-A2. Eksempelvis kan man vælge et forskydningstrin på ca. 0,5 mm for elektroden (afstanden B1-B2), hvilket for en cylinder med en diameter på 150 mm vil svare til et vinkelskridt på ca.

5 0,4° for stålemnet (vinkel e). Herved kommer man til den på fig. 3b viste position. Efter foretagelse af disse to bevægelser forskydes elektroden 32 igen langs aksen x'-x i retning mod emnets cylindriske sideflade 35, hvorefter behandlingen ved elektroerosion gentages i cylinderens 10 frembringerzone A2. Dette forløb gentages, indtil hele det ønskede påtryk er fremstillet. For en elektrode med størrelsen 80 x 160 mm skal man regne ca. '10 timer til komplet afvikling af bearbejdningen ved elektroerosion.

Denne varighed er dog forholdsvis kort i sammenligning 15 med den tid, det tager at fremstille et modstykke af kobber ved elektroformning, idet der til fremstilling af et sådant modstykke med en godstykkelse på ca. 5-6 mm normalt skal beregnes 4-5 dage, hvor denne overtykkelse er nødvendig til at tilvejebringe en elektrode med en gods-20 tykkelse på 4 mm efter bearbejdning og udretning, for at dens bagside skal være parallel med arbejdsfladen.

Fremgangsmåden og apparatet ifølge opfindelsen muliggør opnåelse af yderst gode resultater og på fuldstændigt au-25 tomatiseret måde, fordi det er let at opnå trykelementer til kobberstik med en absolut overfladeruhed, som er mindre end 0,5 mikron.

På grund af denne fremstillingsteknik kan der opnås tryk-30 elementer af stål med meget store fordele: sliddet som følge af afskrabning og aftørring kan styres ved anvendelse af forskellige ståltyper, 35 bearbejdningen af den tryksværtemodtagende overflade kan uden vanskelighed gennemføres frem til den påkrævede poleringsgrad, og

Claims (7)

1. Fremgangsmåde til seriefremstilling af trykelementer til kobberstik, udgående fra en graveret kunstnerplade, som viser det ønskede tryk, kendetegnet ved, at 15 den omfatter følgende successive trin: a) kunstnerpladens (2) arbejdsside beliggende modsat i forhold til en behandlet bagside (P) graveres i overensstemmelse med et ønsket tryk, men lidt dybere end 20 nødvendigt for at opnå det ønskede tryk, b) et modstykke (6, 32) af kobber fremstilles ved elek-troformning på basis af den graverede kunstnerplade (2) af kobber, 25 c) den modsat i forhold til graveringen beliggende side (8) af modstykket (6, 32) af kobber behandles til fastlæggelse af et referenceplan (P’), som er parallelt med bagsiden (P) af kunstnerpladen (2) af kobber, 30 og d) under anvendelse af i og for sig kendt elektroero-sionsbehandlingsteknik anvendes modstykket (6, 32) af kobber som elektrode i en arbejdsbænk til elektroero- 35 sion, hvor det stålemne (14, 16, 18) eller arbejdsem ne, som skal bearbejdes, er anbragt, idet dette har en cylindrisk sideflade (12, 35), hvis akse er parallel 20 UIV ΙΟ//HD D I med referenceplanet (P’), og bearbejdningen udføres trinvis over successive zoner ved hjælp af relative forskydninger af bearbejdningsemnet (35) og elektroden (32), hvorunder aksen forbliver parallel med referen-5 ceplanet (P ’), indtil trykelementet eller trykelemen terne til kobberstik (20, 22, 24) udviser den ønskede overfladebeskaffenhed.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet 10 ved, at graveringen af kunstnerpladen (2) er dybere end nogle tiendedele af en millimeter, fortrinsvis 1-2 tiendedele .

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendeteg-15 net ved, at der under bearbejdningen ved elektroerosion opretholdes en afstand på 0,1-2 mm mellem elektroden (6, 32. og den cylindriske sideflade (12, 35) af det stålemne, som skal bearbejdes.

4. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, ken detegnet ved, at stålemnet, som skal bearbejdes, kan drejes et vinkeltrin (0) til bearbejdning af hver successiv zone af emnet, idet elektroden (32) forskydes tilsvarende, og vinkelret på bearbejdningemnets akse, et 25 trin på ca. 0,5 mm.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at kun elektroden (32) forskydes i en retning, som forløber vinkelret på referenceplanet (P'), under bear- 30 bejdningen af hver successive zone af stålemnet, som skal bearbejdes. 1 Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at stålemnet, som skal bearbejdes, 35 er en plade (14) eller en cylindrisk ring (16), idet bearbejdningsemnet til udførelse af elektroerosions-bearbejdningtrinnet er monteret på en cylindrisk understøt- DK 167746 B1 21 ning, hvis akse udgør aksen af emnets sideflade (12, 35).

7. Fremgangsmåde ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at stålemnet, som skal bearbejdes, 5 er en massiv cylinder (18) således, at der umiddelbart efter bearbejdningen ved elektroerosion opnås en trykcylinder til kobberstik (24).

8. Apparat som udgør en del af en automatisk bænk (25) 10 til bearbejdning ved elektroerosion til udøvelse af fremgangsmåden ifølge et af de foregående krav, kendetegnet ved, at det omfatter en programmerbar dreje-indretning (27) til understøtning af arbejdsemnet og en bevægelig, programmerbar indretning (29, 31) til under- 15 støtning af elektroden (32), hvilke indretninger er indbyrdes bevægelige således, at arbejdsemnets akse forbliver parallel med elektrodens referenceplan (P'), at drejeindretningen (27) er regulerbar langs en lodret akse (z'-z) og om denne (vinkel e) ved hjælp af to programmer-20 bare skridtmotorer, og at den bevægelige indretning (29, 31. omfatter en bæreplade (29), som er bevægelig i et vandret plan langs to referenceakser (x'-x, y'-y) ved hjælp af to programmerbare skridtmotorer, og en elektro-debæreindretning (31) monteret på bærepladen således, at 25 elektrodens referenceplan (P*) står vinkelret på det plan, som er fastlagt af referenceakserne, og som er parallelt med en (y'-y) af akserne. 1 35