СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ОБЪЕМНЫХ МИКРОСТРУКТУР РИСУНКА ГРАВЮРЫ В ФУНКЦИОНАЛЬНОМ СЛОЕ МЕТАЛЛОГРАФСКОЙ ФОРМЫ НА АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ГРАВИРОВАЛЬНОМ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОМ КОМПЛЕКСЕ
METHOD OF FORMING 3D MICROSTRUCTURES OF ENGRAVING PATTER IN FUNCTIONAL LAYER OF INTAGLIO PRINTING DIE FUNCTIONAL LAYER AT COMPUTER-AIDED ENGRAVING HARDWARE-SOFTWARE COMPLEX

Изобретение относится к широкому спектру областей современной техники, промышленная реализация объектов которой связана с использованием микро- и/или нанометрической технологии. В частности, изобретение может быть использовано при автоматизированном формировании субмикронных структур рельефа в функциональных слоях металлографских печатных форм (клише), которые используются в производстве различного вида ценных бумаг и банкнот (требующих высокой степени защищенности от подделки), а также в других областях техники для получения рисунка (рельефа) заданной конфигурации и глубины с субмикронным разрешением структур этого рисунка (рельефа).
При обработке функционального слоя металлографских печатных форм максимально возможная точность формирования контуров и профилей элементов формируемого рельефа (в частности, выступов, образующих негативные линии, а соответственно, и канавок, посредством которых образованы эта выступы) необходима именно по боковым граням этих структур. Именно от этих участков формируемого рельефа зависит качество печатной формы и, соответственно, оттисков с нее. Очевидно, что при удалении материала функционального слоя из пространства между выступами (негативными линиями) при формировании донных участков выемок допустима более грубая обработка, поскольку точность изготовления донных участков формируемых структур (выемок) в значительно меньшей степени оказывает влияние на качество получаемых посредством металлографской печатной формы оттисков.
Из уровня техники известен способ формирования объемных микроструктур рисунка гравюры в функциональном слое металлографской формы на автоматизированном гравировальном программно-аппаратном комплексе, согласно которому осуществляют двухэтапную обработку, по меньшей мере, одной формируемой объемной микроструктуры с использованием технологии резания, в результате которой обеспечивают выборку материала функционального слоя в пределах контура этой микроструктуры с использованием высокоскоростного фрезерования, для чего используют режущий инструмент в виде фрезы, преимущественно, трехгранной усеченной пирамиды, каждая грань которой, в зависимости от направления резания, функционально является передней поверхностью инструмента (RU 2356704, B23D 5/02, 2009)
К недостаткам данного известного из уровня техники способа следует отнести относительно невысокую точность и чистоту обработки боковых граней формируемых объемных структур, особенно на втором этапе обработки, вследствие вращательного движения инструмента и неизбежных при этом радиальных биений режущей части инструмента вследствие погрешностей при заточке и установке инструмента, а также радиального биения шпинделя автоматизированного гравировального программно-аппаратного комплекса. Это не позволяет получать качественные субмикронные структуры рельефа в функциональных слоях металлографских печатных форм, что снижает качество и, соответственно, защищенность от подделок ценных бумаг и банкнот.
Техническим результатом заявленных изобретений является повышение точности обработки поверхностей формируемых структур, регламентирующих качество печатной формы и, соответственно, получаемых посредством нее оттисков.
Поставленный технический результат достигается посредством того, что в способе формирования объемных микроструктур рисунка гравюры в функциональном слое металлографской формы на автоматизированном гравировальном программно-аппаратном комплексе, согласно которому осуществляют двухэтапную обработку, по меньшей мере, одной формируемой объемной микроструктуры с использованием технологии резания, в результате которой обеспечивают выборку материала функционального слоя в пределах контура этой микроструктуры, в процессе которой используют инструмент в виде многогранной, преимущественно, трехгранной усеченной пирамиды, каждая грань которой, в зависимости от направления резания, функционально является передней поверхностью инструмента, согласно изобретению на первом, черновом этапе обработку осуществляют посредством операции высокоскоростного фрезерования и производят выборку основной части объема удаляемого материала упомянутого функционального слоя внутри контура формируемой микроструктуры с возможностью сохранения припуска на чистовую обработку, преимущественно, однопроходную, по контуру этой микроструктуры на втором чистовом этапе, которую осуществляют посредством операции строгания, причем первый и второй этапы выполняют одним упомянутым инструментом.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленных изобретений, позволил установить, что не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками и связями между ними, идентичными всем существенным признакам заявленных технических решений, а выбранный из выявленных аналогов прототип, как наиболее близкий по совокупности признаков аналог, позволил выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявленных объектах, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявленные технические решения соответствуют условию патентоспособности «новизна» по действующему законодательству.
Для проверки соответствия заявленных изобретений требованию условия патентоспособности «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленных изобретений, результаты которого показывают, что заявленные изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленных изобретений преобразований на достижение усматриваемого заявителем технического результата.
В частности, заявленными изобретениями не предусматриваются следующие преобразования известного объекта-прототипа:
- дополнение известного объекта каким-либо известным признаком, присоединяемым к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;
- замена какого-либо признака известного объекта другим известным признаком для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какого-либо признака известного объекта с одновременным исключением обусловленной наличием этого признака функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;
- увеличение количества однотипных признаков в известном объекте для усиления технического результата, обусловленного наличием в объекте именно таких признаков;
- выполнение известного объекта или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала;
- создание объекта, включающего известные признаки, выбор которых и связь между ними осуществлены на основании известных правил, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами признаков этого объекта и связей между ними.
Следовательно, заявленные изобретения соответствуют требованию условия патентоспособности «изобретательский уровень» по действующему законодательству.
Изобретения иллюстрируются графическими материалами.
Фиг.1 - технологически регламентируемый профиль формируемой в функциональном слое объемной микроструктуры-выемки (показан пунктирной линией, штриховкой обозначен объем материала функционального слоя, удаляемый на первом этапе посредством фрезерования соответствующим режущим инструментом, согласно изобретению припуск на чистовую обработку на втором этапе условно не заштрихован).
Фиг.2 - профиль формируемой в функциональном слое объемной микроструктуры (выемки) после осуществления первого этапа технологической обработки резанием.
Фиг.3 - профиль формируемой в функциональном слое объемной микроструктуры (выемки) после осуществления второго этапа технологической обработки резанием.
В графических материалах элементы металлографской печатной формы и формируемой объемной микроструктуры (выемки) обозначены следующими позициями:
1 - форма (металлографская печатная);
2 - слой (функциональный);
3 - микроструктура (объемная формируемая в функциональном слое 2);
4 - припуск (материала функционального слоя 2, сохраненный для осуществления чистовой обработки на втором этапе);
5 - поверхность (боковая объемной микроструктуры 3);
6 - объем (материала функционального слоя 2, удаляемый на первом этапе обработки);
7 - выборка (сформированная на первом этапе обработки /фрезерование/).
Заявленный способ реализуется следующим образом.
В способе формирования объемных микроструктур 3 рисунка гравюры в функциональном слое 2 металлографской формы 1 на автоматизированном гравировальном программно-аппаратном комплексе, согласно изобретению, осуществляют двухэтапную обработку, по меньшей мере, одной формируемой объемной микроструктуры 3 с использованием технологии резания, в результате которой обеспечивают выборку материала функционального слоя в пределах контура этой микроструктуры 3, в процессе которой используют инструмент в виде многогранной, преимущественно, трехгранной усеченной пирамиды, каждая грань которой, в зависимости от направления резания, функционально является передней поверхностью инструмента.
Первый этап обработки, являющийся черновым, осуществляют посредством операции высокоскоростного фрезерования и производят выборку основной части объема удаляемого материала (объем 6) упомянутого функционального слоя 2 внутри контура формируемой микроструктуры 3 с возможностью сохранения припуска 4 на чистовую обработку, преимущественно однопроходную, по контуру этой микроструктуры 3 на втором чистовом этапе. Чистовую обработку осуществляют в режиме строгания, в процессе которого используют тот же, что и на первом этапе, режущий инструмент в виде упомянутого строгального резца.
Вышеуказанные строгальные резцы широко известны из уровня техники (см., например, RU, 2311271 C1, 2007 г. или RU, 2006105766 A, 2007 г.), в связи с чем в рамках настоящего изобретения подробно не раскрывается их конструкция и геометрия.
Таким образом, использование на первом этапе (при удалении основного объема 6 материала функционального слоя 2) операция высокоскоростного фрезерования позволяет повысить производительность процесса без ущерба для качества обработки боковых поверхностей 5 формируемых объемных микроструктур. А минимальный припуск 4, оставленный в зоне боковых поверхностей 5 после операции фрезерования, позволяет произвести их чистовую обработку строганием (обеспечивающим высокую точность и чистоту обрабатываемой поверхности), как правило, за один проход, что полностью исключает образование ступенчатой структуры этой поверхности. Совершенно очевидно, что угол наклона режущей кромки резца должен соответствовать технологически заданному углу наклона поверхности 5 формируемой объемной микроструктуры 3.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленных технических решений следующей совокупности условий:
- объекты, воплощающие заявленные технические решения, при их осуществлении могут быть реализованы для формирования объемных микроструктур металлографских печатных форм;
- для заявленных объектов в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах нижеизложенной формулы, подтверждена возможность их осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объекты, воплощающие заявленные технические решения, при их осуществлении способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Следовательно, заявленные объекты соответствуют требованию условия патентоспособности «промышленная применимость» по действующему законодательству.