RU2082595C1

RU2082595C1 - Method of fabrication of stencils for decoration of products

Info

Publication number: RU2082595C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Гончаренко; Л.П. Фоминский
Original assignee: Фоминский Леонид Павлович
Priority date: 1992-03-18
Filing date: 1992-03-18
Publication date: 1997-06-27

Abstract

FIELD: decorative treatment of surfaces, applicable in fabrication of magnetic stencils for decoration of glassware and other products by sandblasting and hydroabrasive treatment. SUBSTANCE: stencil consisting of magnetic template coated with a protective layer of abrasion- resistant material, is fabricated by superposition and fastening (for instance, cementation) of blanks of sheet of magnetic material (for instance, steel, and of a sheet of abrasion-resistant material / for instance, rubber), in which slots and/or holes corresponding to image to be reproduced with the aid of the given stencil are made by laser beam after fastening together of templates. EFFECT: simplified fabrication practice, enhanced rate and capacity of fabrication of stencils. 2 dwg

Description

Изобретение относится к декоративной обработке поверхностей и может быть использовано при изготовлении трафаретов для декорирования изделий пескоструйной и гидроабразивной обработкой. The invention relates to decorative surface treatment and can be used in the manufacture of stencils for decorating products sandblasting and waterjet processing.

Известен способ изготовления металлических шаблонов и трафаретов для декорирования изделий пескоструйной обработкой, по которому шаблоны изготавливают обработкой резанием металлов (фрезерованием со слесарной доработкой. A known method of manufacturing metal patterns and stencils for decorating products by sandblasting, according to which the patterns are made by metal cutting (milling with locksmith refinement.

Недостатком металлического шаблона является то, что частицы абразива при пескоструйной обработке измельчаются в пыль, ударяясь о шаблон, а сам шаблон быстро изнашивается от воздействия частиц абразива. The disadvantage of the metal template is that the particles of the abrasive during sandblasting are crushed into dust by hitting the template, and the template itself wears out quickly from exposure to particles of the abrasive.

Известен также способ изготовления бумажного трафарета для декорирования изделий, по которому трафарет вырезают ножницами и ножом из бумаги, а затем наклеивают его на поверхность изделия и высушивают. Недостатком бумажного трафарета является его низкая износостойкость, в результате чего трафарет используют только однократно. There is also a known method of manufacturing a paper stencil for decorating products, according to which the stencil is cut out with scissors and a knife from paper, and then glued to the surface of the product and dried. The disadvantage of paper stencil is its low wear resistance, as a result of which the stencil is used only once.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления трафарета для декорирования изделий абразивным гравированием, по которому сначала изготавливают шаблон из листа жесткого магнитного материала (например, стали) и выполняют в нем методом резания металлов прорези и отверстия, соответствующие изображению, воспроизводимому потом на декорируемых изделиях с помощью данного трафарета. Затем изготавливают методом резания идентичный ему защитный шаблон из листа более эластичного абразивно-стойкого материала (например полиуретана). После этого накладывают защитный шаблон на поверхность магнитного шаблона и скрепляют их (например склеиванием), совмещая прорези и отверстия в обоих шаблонах. При эксплуатации трафарет укладывают на поверхность изделия защитным шаблоном кверху и прижимают его к изделию с помощью магнита, устанавливаемого с другой стороны изделия. После чего осуществляют абразивно-струйное гравирование поверхности изделия через шаблоны трафарета. При этом частицы абразива упруго отскакивают от эластичного защитного шаблона, мало разрушаясь и слабо изнашивая шаблон. Трафарет допускает многократное использование до износа защитного шаблона. После его износа остатки защитного шаблона удаляют с поверхности магнитного шаблона и наклеивают на него новый такой же защитный шаблон, либо напыляют на поверхность магнитного шаблона слой полиуретанового покрытия, образующий новый защитный шаблон. Closest to the invention is a method of manufacturing a stencil for decorating products with abrasive engraving, according to which a template is first made of a sheet of hard magnetic material (for example, steel) and is made in it by cutting metals, slots and holes corresponding to the image then reproduced on decorated products using this stencil. Then, a protective template, identical to it, is made by cutting from a sheet of a more elastic abrasion-resistant material (for example, polyurethane). After that, apply a protective template to the surface of the magnetic template and fasten them (for example by gluing), combining the slots and holes in both templates. During operation, the stencil is placed on the surface of the product with the protective template up and pressed to the product using a magnet mounted on the other side of the product. Then carry out abrasive-jet engraving of the product surface through stencil templates. At the same time, the abrasive particles elastically bounce off the elastic protective template, collapsing slightly and wearing out slightly. The stencil is reusable until the protective template is worn. After its wear, the remnants of the protective template are removed from the surface of the magnetic template and a new, same protective template is glued onto it, or a layer of a polyurethane coating is sprayed onto the surface of the magnetic template to form a new protective template.

Недостатками описанного известного способа изготовления трафарета являются его сложность, трудоемкость и большая длительность. Это обусловлено необходимостью раздельно изготавливать методами механического резания дав идентичных по форме шаблона одного из стали, другого из полиуретана, а затем тщательно совмещать их при склеивании. Осуществлять совместное вырезание методами механического резания магнитного и защитного шаблонов после склеивания их заготовок, не представляется возможным, поскольку материалы шаблонов имеют существенно разные механические свойства и каждый из них требует своего режима механической обработки. The disadvantages of the described known method of manufacturing a stencil are its complexity, complexity and long duration. This is due to the need to separately produce methods of mechanical cutting yielding identical in shape to a template of one of steel, the other of polyurethane, and then carefully combine them when gluing. It is not possible to carry out joint cutting by mechanical cutting methods of magnetic and protective templates after gluing their blanks, since the template materials have significantly different mechanical properties and each of them requires its own machining mode.

Задача изобретения усовершенствование известного способа изготовления трафарета для декодирования изделий, в котором предлагаемым изменением порядка операций и метода вырезания прорезей и отверстий в шаблонах трафарета обеспечивалось бы совместное выполнение прорезей и отверстий одновременно в обоих шаблонах, и за счет этого упрощалась бы технология изготовления трафарета, повышалась бы скорость и производительность изготовления трафарета, снижалась трудоемкость его изготовления, а также появлялась бы возможность изготавливать трафареты с повышенной сложностью рисунков. The objective of the invention is the improvement of the known method of manufacturing a stencil for decoding products, in which the proposed change in the order of operations and the method of cutting slots and holes in the stencil templates would ensure the joint execution of slots and holes simultaneously in both templates, and due to this, the technology for manufacturing the stencil would be simplified, the speed and productivity of the manufacture of the stencil, the complexity of its manufacture decreased, and it would also be possible to produce rafarety with the increased complexity of drawings.

Задача решается тем, что в известном способе изготовления трафарета для декорирования изделий, включающем операции изготовления шаблона из магнитного материала и шаблона из абразивно-стойкого материала с выполнением в них прорезей и/или отверстий, соответствующих изображению, воспроизводимому с помощью этого трафарета, и скрепления шаблонов друг с другом, согласно изобретению, выполнение прорезей и/или отверстий осуществляют лучом лазера после скрепления шаблонов друг с другом. The problem is solved in that in the known method of manufacturing a stencil for decorating products, including the operation of manufacturing a template of a magnetic material and a template of abrasion-resistant material with the execution of slots and / or holes corresponding to the image reproduced using this stencil, and fastening the templates with each other, according to the invention, the implementation of slots and / or holes is carried out by a laser beam after fastening the templates to each other.

Возможность решения поставленной задачи предлагаемым путем не очевидна заранее, поскольку лазерная обработка применяется обычно для проплавления и прожигания отверстий в однородных материала, и переход от одного материала к другому требует изменений режима лазерной обработки. Особенно различаются режимы лазерной обработки металлов и неметаллов [4] Поэтому возможность совместного прожигания лучом лазера отверстий и/или прорезей в трафарете, склеенном из металлического и неметаллического шаблонов, до наших экспериментов была неясной: горячие испарения металла могли сжигать неметаллический материал, проводить к отслоению защитного шаблона. Однако нами найдены режимы, позволяющие избежать этого. The ability to solve the problem by the proposed method is not obvious in advance, since laser processing is usually used to melt and burn holes in homogeneous materials, and the transition from one material to another requires changes in the laser processing mode. The regimes of laser processing of metals and nonmetals are especially distinguished [4] Therefore, the possibility of joint burning of holes and / or slots in a stencil glued from a metal and nonmetallic template with a laser beam was unclear before our experiments: hot evaporation of a metal could burn nonmetallic material and lead to delamination of the protective template. However, we found modes to avoid this.

Реализация предлагаемого изобретения дает следующие преимущества:
упрощается технология за счет исключения операции совмещения прорезей и отверстий в шаблонах при их скреплении и за счет исключения необходимости раздельно изготавливать два идентичных по форме шаблона, что требовало в известном способе высокой точности механической обработки.The implementation of the invention provides the following advantages:
the technology is simplified by eliminating the operation of combining slots and holes in the templates when they are fastened and by eliminating the need to separately produce two identical templates in shape, which required a high precision machining in the known method.

повышается скорость и производительность изготовления трафарета, особенно при использовании координатного стола с числовым программным управлением для перемещений трафарета под лучом лазера. increases the speed and productivity of stencil manufacturing, especially when using a coordinate table with numerical program control for moving the stencil under the laser beam.

снижается трудоемкость изготовления трафарета за счет уменьшения продолжительности его изготовления и исключения необходимости высокоточной механической и слесарной обработки. reduces the complexity of manufacturing a stencil by reducing the duration of its manufacture and eliminating the need for high-precision mechanical and metalworking.

появляется возможность изготавливать трафареты с повышенной сложностью рисунков за счет исключения необходимости вырезать прорези узоров по - отдельности в металлическом и неметаллическом шаблонах, а затем совмещать их, и за счет большей мобильности лазерного луча, чем фрезы, пилы и ножниц. it becomes possible to produce stencils with increased complexity of drawings by eliminating the need to cut out the cuts of patterns individually in metal and nonmetallic templates, and then combine them, and due to the greater mobility of the laser beam than cutters, saws and scissors.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. По предлагаемому изобретению трафарет рекомендуется изготавливать в следующей последовательности операций:
1. Вырезают заготовку для магнитного шаблона из листа магнитного материала (углеродистой стали, магнитной резины или др.).Information confirming the possibility of carrying out the invention. According to the invention, the stencil is recommended to be made in the following sequence of operations:
1. Cut the blank for the magnetic template from a sheet of magnetic material (carbon steel, magnetic rubber, etc.).

2. Вырезают заготовку для защитного шаблона из листа более эластичного, чем материал магнитного шаблона, абразивно-стойкого материала. 2. Cut the blank for the protective template from a sheet more abrasive than the material of the magnetic template, abrasion-resistant material.

3. Скрепляют обе заготовки (например склеиванием), наложив одну на другую и совместив их края. 3. Fasten both blanks (for example, by gluing), laying one on top of the other and aligning their edges.

4. Осуществляют совместное вырезание в закрепленных заготовках прорезей и/или отверстий, соответствующих изображению, которое хотят воспроизводить с помощью изготавливаемого трафарета, лучом лазера. 4. Carry out joint cuts and / or holes in the fixed blanks corresponding to the image that they want to reproduce using the manufactured stencil with a laser beam.

Пример 1. Трафарет для декорирования пескоструйной обработкой стекла книжной полки с размерами 300 х 400 мм толщиной 5 мм изготавливают следующим образом. С помощью гильотинных ножниц вырезают заготовку указанных размеров из листа стали 20 толщиной 1 мм. Затем вырезают ножницами заготовку такого же размера из листа резины толщиной 1 мм. Обе заготовки склеивают клеем N 88, наложив резину поверх стального листа и совместив их края. После высыхания клея укладывают скрепленные заготовки на координатный стол АП-400 лазерного комплекса ГПЛТ-100-400/500, серийно выпускаемого в НПО "Ротор" (г. Черкассы). Вводят в память систему ЧПУ лазерного комплекса программу обработки трафарета и включают комплекс. Он автоматически вырезает по заданной программе на трафарете лучом лазера с помощью до 100 Вт фигурные прорези и/или отверстия рисунка и орнамента, заложенного в программу. При этом луч лазера, направляемый на трафарет сверху вниз, неподвижен, а трафарет перемещают под ним в горизонтальной плоскости с помощью координатного стола, на котором лежит трафарет. Координатный стол приводится в движение в двух перпендикулярных направлениях линейными электродвигателями от системы ЧПУ. Продолжительность вырезания трафарета лучом лазера составляет 30 мин. При этом в трафарете прожигаются лучом лазера сквозные прорези и отверстия одновременно сквозь резину и металл. Они имеют аккуратные края без заусенцев и неровностей. Площадь отверстий и прорезей рисунка достигает 80% от площади трафарета. Полученный трафарет используют для пескоструйной обработки через него стекла книжной полки. Для этого стекло помещают на магнитный стол плоскошлифовального станка, а трафарет укладывают поверх стекла металлической стороной книзу. Включив электропитание электромагнита магнитного стола, прижимают с помощью магнитного поля трафарет к стеклу. Затем осуществляют пескоструйное гравирование поверхности стекла через прорези и отверстия трафарета. Закончив пескоструйное гравирование, выключают магнитный стол, снимают трафарет со стекла и снимают со стола стеклянное изделие с выгравированным (матированным) рисунком на нем. С помощью одного трафарета удается обработать 600 изделий до износа трафарета. Example 1. A stencil for decorating sandblasted glass bookshelves with dimensions of 300 x 400 mm, a thickness of 5 mm is made as follows. Using a guillotine shear, a blank of the indicated dimensions is cut out from a steel sheet 20 with a thickness of 1 mm. Then a workpiece of the same size is cut out with scissors from a rubber sheet 1 mm thick. Both blanks are glued with N 88 glue, applying rubber over a steel sheet and aligning their edges. After the glue has dried, the bonded workpieces are placed on the coordinate table AP-400 of the GPLT-100-400 / 500 laser complex, commercially available at the Rotor Research and Production Association (Cherkasy). The stencil processing program is entered into the memory of the CNC system of the laser complex and the complex is turned on. It automatically cuts, according to a given program, on a stencil with a laser beam using up to 100 W curly slots and / or holes in the pattern and ornament embedded in the program. In this case, the laser beam directed to the stencil from top to bottom is stationary, and the stencil is moved underneath in the horizontal plane using the coordinate table on which the stencil lies. The coordinate table is driven in two perpendicular directions by linear electric motors from the CNC system. The duration of cutting a stencil with a laser beam is 30 minutes. At the same time, through cuts and holes are simultaneously burned in the stencil with a laser beam through rubber and metal at the same time. They have neat edges with no burrs or bumps. The area of the holes and slits in the pattern reaches 80% of the stencil area. The resulting stencil is used for sandblasting through it glass bookshelf. To do this, the glass is placed on the magnetic table of the surface grinding machine, and the stencil is placed on top of the glass with the metal side down. Having turned on the power supply of the electromagnet of the magnetic table, they press the stencil against the glass using the magnetic field. Then carry out sandblasting of the glass surface through the slots and openings of the stencil. Having finished sandblasting, turn off the magnetic table, remove the stencil from the glass and remove the glass product from the table with an engraved (frosted) pattern on it. Using one stencil, it is possible to process 600 products before stencil wear.

Пример 2. Для декорирования рисунком и орнаментом стекла двери, имеющего размеры 580 х 1280 мм и толщину 4 мм, вырезают из листа стали Ст3 толщиной 2 мм заготовку магнитного шаблона такого же размера, как стекло. На нее наклеивают клеем "Момент" с одной стороны лист резины толщиной 2 мм, а с другой стороны лист резины толщиной 0,5 мм. Отверстия и прорези рисунка орнамента на трафарете вырезают так же, как в примере 1, лучом лазера с помощью того же оборудования. Все остальные операции осуществляют так же, как в примере 1, с тем отличием, что трафарет при пескоструйной обработке укладывают на стекло слоем более тонкой резины книзу. После пескоструйной обработки стекла с одной стороны его переворачивают и также обрабатывают с другой стороны. Продолжительность пескоструйной обработки стекла с одной стороны составляет 5 мин. А весь цикл декорирования стекла с двух сторон занимает 15 мин. С помощью одного трафарета удается обработать 400 изделий до выхода трафарета из пригодности в результате износа. Example 2. For decorating with a pattern and ornament a glass of a door measuring 580 x 1280 mm and a thickness of 4 mm, a blank of a magnetic template of the same size as glass is cut from a sheet of steel St3 2 mm thick. It is glued with “Moment” glue on one side of a rubber sheet 2 mm thick, and on the other hand a rubber sheet 0.5 mm thick. The holes and cuts in the pattern of the ornament on the stencil are cut out in the same way as in example 1, using a laser beam using the same equipment. All other operations are carried out in the same way as in example 1, with the difference that the stencil during sandblasting is laid on glass with a layer of thinner rubber down. After sandblasting the glass on one side, it is turned over and also processed on the other side. The duration of sandblasting the glass on one side is 5 minutes. And the whole cycle of decorating glass from two sides takes 15 minutes. With the help of one stencil, it is possible to process 400 products until the stencil goes out of suitability as a result of wear.

Пример 3. Для декорирования пескоструйной гидроабразивной обработки стекла книжной полки, имеющего размеры 300 х 400 мм и толщину 5 мм изготавливают трафарет также, как в примере 1, но с тем отличием, что на обе поверхности стального листа заготовки магнитного шаблона наклеивают по листу резины толщиной 1 мм. Гидроабразивную обработку поверхности изделий через трафарет осуществляют струей воды с песком на таком же магнитном столе, как в примере 1. С помощью одного трафарета удается обработать 500 изделий до диапазона трафарета. Example 3. For decorating sandblasting waterjet processing of glass bookshelves having dimensions of 300 x 400 mm and a thickness of 5 mm, a stencil is made in the same way as in example 1, but with the difference that on both surfaces of the steel sheet the blanks of the magnetic template are glued onto a rubber sheet with a thickness of 1 mm. Waterjet surface treatment of products through a stencil is carried out by a stream of water with sand on the same magnetic table as in example 1. Using one stencil, it is possible to process 500 products to the range of the stencil.

Claims

A method of manufacturing a stencil for decorating products, consisting of alternating layers made of magnetic and abrasion-resistant material, including receiving slots and / or holes corresponding to the reproduced image, and bonding the template layers to each other, characterized in that the receipt of slots and / or the holes are carried out by a laser beam after bonding the layers of the template to each other.