СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РИСУНКА ГРАВЮРЫ В ФУНКЦИОНАЛЬНОМ СЛОЕ ИЗДЕЛИЯ МЕТОДОМ МНОГОПРОХОДНОГО СТРОГАНИЯ НА СТАНКАХ С ЧПУ И СТРОГАЛЬНЫЙ РЕЗЕЦ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК B23D5/00 B23D13/00 B41C1/02 

Изобретения относятся к широкому спектру областей современной техники, промышленная реализации объектов которой связана с использованием микро- и/или нанометрической технологии. Заявленное изобретение может быть промышленно реализовано посредством широко известных режущих инструментов - строгальных резцов. В частности, изобретение может быть использовано при автоматизированном формировании (например, посредством многопроходной обработки строганием) субмикронных структур рельефа в функциональных слоях металлографских форм (клише), которые используются в производстве различного вида ценных бумаг (требующих высокой степени защиты от подделки), а также в других областях техники, для получения рисунка (рельефа) заданной конфигурации и глубины с субмикронным разрешением структур этого рисунка (рельефа).

Поскольку все основные недостатки нижеприведенных (известных из уровня техники) способов получения рисунка гравюры в функциональном слое изделия наиболее явным образом проявляются в прецизионных процессах формирования профильных структур упомянутого рисунка с субмикронной точностью (разрешением) их геометрических параметров (например, в процессах изготовления металлографских форм для глубокой печати), целесообразно раскрыть основные особенности этих процессов, связанные с предъявляемыми к ним ограничениями в отношении точностных параметров формируемых посредством этих процессов профильных структур.

В частности, металлографские формы для глубокой печати, используемые для получения печатной продукции (требующей высокой степени защиты от подделки), имеют на рабочей поверхности (т.е. в функциональном слое) выступы, преимущественно, трапецеидального профиля, формируемые посредством выполнения соответствующих профильных выемок (канавок). Требования к точности элементов упомянутых выступов и их форме (а соответственно и к аналогичным элементам вышеупомянутых выемок) характеризуются следующими отклонениями от номинальных параметров:

- отклонение от заданной формы - 3 мкм;

- отклонение от заданной ширины - 4 мкм;

- отклонение от заданной высоты (глубины) - 5 мкм;

- отклонение прямолинейных элементов профиля (боковых граней, дна гравюры и ребер) от плоскостности и прямолинейности - 4 мкм.

Известен способ получения замкнутого по контуру рисунка в функциональном слое изделия посредством лазерной обработки (SU, №1508468).

Согласно данному известному из уровня техники способу формирование профильных фрагментов рисунка осуществляют следующим образом.

Излучение лазера посредством блока линз с децентрированными прямоугольными зрачками фокусируют на размещенную в фокальной плоскости упомянутого блока линз маску-трафарет, которая диафрагмирует периферийное излучение для внешнего и внутреннего контуров фигуры отверстия маски-трафарета. Далее диафрагмированный поток лазерного излучения посредством проекционного объектива проецируют на поверхность функционального слоя обрабатываемого изделия. В результате этого (посредством проекционного объектива) обеспечивают перефокусировку изображения фигуры отверстия маски-трафарета на обрабатываемый функциональный слой изделия с заданным уменьшением.

К недостаткам рассматриваемого способа обработки следует отнести (помимо высокой стоимости специального технологического оборудования, необходимого для его реализации) относительно невысокую разрешающую способность формируемых структур рельефа. Объясняется это тем, что при использовании оптических систем, как правило, возникают принципиально непреодолимые ограничения по точности проецируемого на функциональный слой формируемого изображения рисунка, вызванные наличием дифракционных и абберационных эффектов в оптических системах, а также расфокусировкой проецируемого изображения в процессе обработки глубинных уровней функционального слоя.

Кроме того, согласно рассматриваемому способу на точность формируемого в функциональном слое изделия рисунка накладываются погрешности изготовления контура этого рисунка непосредственно в маске-трафарете, а также, присущие данному виду обработки, неплоскостность граней и осаждение испаряемого (распыляемого) материала на чистовой поверхности функционального слоя изделия (т.е. поверхности, не подлежащей какой-либо последующей обработке).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению (в части объекта «способ») является способ формирования рисунка гравюры в функциональном слое изделия методом многопроходного строгания на станках с ЧПУ, согласно которому путем, по меньшей мере, одного чернового прохода инструмента осуществляют удаление припуска в центральной зоне обработки. После чего осуществляют чистовую обработку поверхности боковых граней профильных фрагментов рисунка на всю глубину чернового прохода. При этом используют только одну из боковых режущих кромок резца с осуществлением его поворота вокруг продольной оси на криволинейных и ломаных участках траектории резания с обеспечением оптимизации пространственного положения передней поверхности резца относительно поверхности резания (RU, №2179094, 2002 г.).

К недостаткам этого способа формирования рисунка в функциональном слое изделия следует отнести его технологическую сложность ввиду того, что полный цикл обработки требует последовательного осуществления нескольких технологических переходов, одним из которых является формирование в местах излома траектории резания конусообразных лунок, а также недостаточные точность и качество поверхностей граней формируемого рельефа в области острых углов траектории резания, ввиду скругления этих углов при формировании конусообразных углублений.

Кроме того, в известном способе задняя поверхность резца всегда находится в области удаляемого припуска. Следовательно, для того чтобы обеспечить исключение контакта задней поверхности с удаляемым материалом, необходимо строго сохранять пространственную ориентацию (т.е. строгую перпендикулярность в каждой точке траектории резания) передней поверхности резца относительно поверхности резания, что усложняет создание программного обеспечения для данной технологии строгания.

Из этого же источника информации известен строгальный резец для осуществления способа, содержащий хвостовик и пирамидальную рабочую часть, ограниченную образующими торцовый участок рабочей части плоской передней поверхностью с боковыми режущими кромками, двумя главными и двумя дополнительными задними поверхностями. Передний угол выполнен близким или равным 0°. Поперечное сечение рабочей части имеет вид разностороннего осесимметричного пятиугольника. Задние поверхности расположены с равным, в пределах технологического допуска, углом наклона к оси хвостовика, а стороны упомянутого пятиугольника (принадлежащие дополнительным задним поверхностям) короче сторон, принадлежащих главным задним поверхностям.

В этом же источнике информации рассматривается вариант конструктивного выполнения строгального резца, поперечное сечение рабочей части которого имеет вид равнобедренного треугольника, а задние поверхности расположены с равным (в пределах технологического допуска) углом наклона к оси хвостовика.

Таким образом, в обоих вариантах конструктивного выполнения строгального резца торцовый участок его рабочей части (т.е. вершина) имеет вид точки, что негативно сказывается на прочностных характеристиках (износостойкости) инструмента ввиду концентрации нагрузки при резании на точечном участке. Кроме того, геометрия резца с точечной вершиной не позволяет получить в процессе обработки плоскую поверхность в нижней зоне обработки (эта зона всегда будет иметь зубчатый профиль).

В основу заявленного изобретения была положена задача создания такого способа формирования рисунка гравюры в функциональном слое изделия, который обеспечивал бы повышение технологичности процесса в целом при повышении точности и качества обработки за счет обеспечения возможности удаления припуска в соответствующих зонах контура канавки фрагмента рисунка (т.е. зонах с ломаной траекторией резания) непосредственно резцом при чистовом проходе, а также упрощение программного обеспечения для реализации данной технологии на станках с ЧПУ за счет отсутствия необходимости строго сохранять пространственную ориентацию (т.е. строгую перпендикулярность в каждой точке траектории резания) передней поверхности резца относительно поверхности резания.

Поставленная задача (в части объекта изобретения «способ») решена посредством того, что в способе формирования рисунка гравюры в функциональном слое изделия методом многопроходного строгания на станках с ЧПУ, согласно которому путем, по меньшей мере, одного чернового прохода инструмента осуществляют удаление припуска в центральной зоне обработки, после чего осуществляют чистовую обработку поверхности боковых граней профильных фрагментов рисунка на всю глубину чернового прохода, при этом используют только одну из боковых режущих кромок резца с осуществлением его поворота вокруг продольной оси на криволинейных и ломаных участках траектории резания с обеспечением оптимизации пространственного положения передней поверхности резца относительно поверхности резания, согласно изобретению черновые проходы осуществляют посредством резца, причем при первом проходе используют одновременно две боковые режущие кромки, а затем одну из них, обращенную к формируемой боковой грани профильного фрагмента рисунка, в процессе удаления при чистовом проходе оставшегося после черновой обработки припуска в зоне внутренних углов ломаных участков траектории резания, а также в зоне сопряжения участков с малым радиусом сопряжения осуществляют подъем резца с обеспечением выхода его рабочей части на верхнюю плоскость функционального слоя изделия, после чего обеспечивают поворот резца на регламентируемый направлением продолжения траектории резания угол и осуществляют его повторное врезание в оставшийся после подъема участок припуска на исходную глубину, при этом подъем и опускание резца осуществляют с одновременным сообщением ему главного движения резания в область удаляемого припуска.

Оптимально упомянутый подъем и опускание резца осуществлять под углом, близким или равным 45°.

Целесообразно после чистовой обработки осуществлять формирование прямолинейных профильных микроструктур на сформированной в функциональном слое нижней плоскости с обеспечением их ориентации под заданным углом к исходной в процессе предыдущей обработки траектории резания.

Упомянутые профильные микроструктуры могут быть сформированы в виде совокупности параллельных линий по типу рельефа «ассюре» или в виде сетки по типу рельефа «каро».

Поставленная задача в отношении объекта изобретения «устройство» (согласно первому варианту исполнения) решается посредством того, что в строгальном резце (для осуществления способа), содержащем хвостовик и пирамидальную рабочую часть, ограниченную образующими торцовый участок рабочей части плоской передней поверхностью с боковыми режущими кромками, двумя главными и двумя дополнительными задними поверхностями, с передним углом, выполненным близким или равным 0°, поперечным сечением рабочей части, имеющим вид разностороннего осесимметричного пятиугольника, задними поверхностями, расположенными с равным (в пределах технологического допуска) углом наклона к оси хвостовика, а сторонами упомянутого пятиугольника, принадлежащими дополнительным задним поверхностям, выполненными короче сторон, принадлежащих главным задним поверхностям, согласно изобретению торцовый участок рабочей части выполнен плоским и имеет форму осесимметричного пятиугольника, плоскость которого пространственно расположена под острым углом к передней поверхности, при этом ребро, сформированное на пересечении торцового участка с передней поверхностью, функционально является третьей режущей кромкой, которая ориентирована под углом, близким или равным 90° относительно продольной оси резца.

Оптимально, чтобы продольная ось резца лежала в плоскости его передней поверхности и проходила через ее середину.

Поставленная задача в отношении объекта изобретения «устройство» (согласно второму варианту исполнения) решается посредством того, что в строгальном резце (для осуществления способа), содержащем хвостовик и пирамидальную рабочую часть, ограниченную образующими торцовый участок рабочей части плоской передней поверхностью с боковыми режущими кромками и двумя задними поверхностями, с передним углом, выполненным близким или равным 0°, поперечное сечение рабочей части которого имеет вид равнобедренного треугольника, задние поверхности расположены с равным (в пределах технологического допуска) углом наклона к оси хвостовика, согласно изобретению торцовый участок рабочей части выполнен плоским и имеет форму равнобедренного треугольника, плоскость которого пространственно расположена под острым углом к передней поверхности, при этом ребро, сформированное на пересечении торцового участка с передней поверхностью, функционально является третьей режущей кромкой, которая ориентирована под углом, близким или равным 90° относительно продольной оси резца.

Оптимально, чтобы продольная ось резца лежала в плоскости передней поверхности и проходила через ее середину.

Поставленная задача в отношении объекта изобретения «устройство» (согласно третьему варианту исполнения) решается посредством того, что в строгальном резце (для осуществления способа), содержащем хвостовик и рабочую часть, ограниченную образующими торцовый участок рабочей части плоской передней поверхностью с боковыми режущими кромками и профильной задней поверхностью, с передним углом, выполненным близким или равным 0°, поперечное сечение рабочей части которого имеет вид осесимметричной фигуры, а образующие задней поверхности расположены с равным, в пределах технологического допуска, углом наклона к оси хвостовика, согласно изобретению торцовый участок рабочей части выполнен плоским и имеет форму полуовала, плоскость которого пространственно расположена под острым углом к передней поверхности, при этом ребро, сформированное на пересечении торцового участка с передней поверхностью, функционально является третьей режущей кромкой, которая ориентирована под углом, близким или равным 90° относительно продольной оси резца.

Оптимально, чтобы продольная ось резца лежала в плоскости передней поверхности и проходила через ее середину.

Изобретения поясняются графическими материалами.

Фиг.1 - фрагмент рисунка гравюры, сформированный посредством замкнутой по контуру канавки трапецеидального профиля в форме треугольника (после завершения чистовой обработки).

Фиг.2 - сечение А-А по фиг.1.

Фиг.3 - выноска I по фиг.1.

Фиг.4 - сечение В-В по фиг.3.

Фиг.5 - конструктивное выполнение строгального резца для реализации способа по п.6 формулы изобретения (вид сбоку).

Фиг.6 - конструктивное выполнение строгального резца для реализации способа по п.6 формулы изобретения (вид сверху).

Фиг.7 - сечение Г-Г по фиг.5.

Фиг.8 - вид Б по фиг.5.

Фиг.9 - конструктивное выполнение строгального резца для реализации способа по п.8 формулы изобретения (вид сбоку).

Фиг.10 - конструктивное выполнение строгального резца для реализации способа по п.8 формулы изобретения (вид сверху).

Фиг.11 - сечение Д-Д по фиг.9.

Фиг.12 - вид Е по фиг.9.

Фиг.13 - конструктивное выполнение строгального резца для реализации способа по п.10 формулы изобретения (вид сбоку).

Фиг.14 - конструктивное выполнение строгального резца для реализации способа по п.10 формулы изобретения (вид сверху).

Фиг.15 - вид З по фиг.13.

Фиг.16 - сечение Ж-Ж по фиг.13.

Фиг.17 - последовательность проходов (схема резания) при черновой обработке.

Фиг.18 - последовательность проходов (схема резания) при чистовой обработке.

Фиг.19 - микроструктура по типу рельефа «каро».

Фиг.20 - микроструктура по типу рельефа «ассюре».

Способ получения рисунка в функциональном слое изделия осуществляют следующим образом.

Во-первых, целесообразно отметить, что согласно настоящему изобретению под термином «изделие», как правило, понимается металлографская форма, содержащая законченную гравюру из набора канавок и выступов, полученных методами компьютерной графики и обеспечивающих требуемое качество оттисков.

Перед началом осуществления патентуемой технологической обработки формируемую в функциональном слое 1 изделия 2 общую гравюру разделяют на отдельные объекты обработки - рисунки 3, представляющие собой законченную часть гравюры, которая не связана, например, общими выступами с другими законченными частями этой гравюры.

Далее осуществляется непосредственная технологическая обработка в соответствии с патентуемым способом, заключающаяся в формировании в функциональном слое 1 изделия 2 вышеупомянутых рисунков 3.

Способ формирования рисунка 3 гравюры в функциональном слое 1 изделия 2 методом многопроходного строгания на станках с ЧПУ осуществляется следующим образом. Путем, по меньшей мере, одного чернового прохода инструмента осуществляют удаление припуска в центральной зоне обработки (см. фиг.17, где цифрами обозначена последовательность проходов, а пунктирной линией - номинальный профиль формируемой структуры рельефа, т.е. канавки). После чего осуществляют чистовую обработку поверхности боковых граней профильных фрагментов рисунка 3 на всю глубину чернового прохода (см. фиг.18, где осуществляется за два прохода выборка оставшегося припуска до получения номинального профиля). При этом используют только одну из боковых режущих кромок 4 или 5 резца 6 с осуществлением его поворота вокруг продольной оси на криволинейных и ломаных (см. фиг.3, выноска I по фиг.1) участках траектории резания с обеспечением оптимизации пространственного положения передней поверхности 7 резца 6 относительно поверхности резания. Черновые проходы осуществляют посредством резца 6, причем при первом проходе используют одновременно две боковые режущие кромки 4 и 5, а затем только одну из них, обращенную к формируемой боковой грани профильного фрагмента рисунка 3. В процессе удаления при чистовом проходе оставшегося после черновой обработки припуска в зоне внутренних углов ломаных участков траектории резания (а также в зоне сопряжения участков с малым радиусом сопряжения) осуществляют подъем резца 6 с обеспечением выхода его рабочей части (т.е. третьей поперечной режущей кромки 8) на верхнюю плоскость 9 функционального слоя изделия 2. После чего обеспечивают поворот резца 6 на регламентируемый направлением продолжения траектории резания угол и осуществляют его повторное врезание в оставшийся после подъема участок припуска на исходную глубину. При этом подъем и опускание резца 6 осуществляют с одновременным сообщением ему главного движения резания в область удаляемого припуска (направление резания при подъеме и опускании резца 6 на фиг.1 условно показано стрелками).

Упомянутые подъем и опускание резца 6 оптимально осуществлять под углом, близким или равным 45°.

После чистовой обработки целесообразно осуществлять формирование прямолинейных профильных микроструктур на сформированной в функциональном слое 1 нижней плоскости с обеспечением их ориентации под заданным углом к исходной в процессе предыдущей обработки траектории резания. Это способствует лучшему удержанию краски при печати с использованием рассматриваемых металлографских форм.

Прямолинейные профильные микроструктуры формируют, как правило, в виде совокупности параллельных линий по типу рельефа «ассюре» 10 или в виде сетки по типу рельефа «каро» 11.

Для осуществления заявленного способа используют строгальные резцы 6 специальной конструкции.

Согласно первому варианту конструктивного выполнения (фиг.5-фиг.8) строгальный резец 6 для осуществления способа содержит хвостовик 12 и пирамидальную рабочую часть, ограниченную образующими торцовый участок рабочей части плоской передней поверхностью 7 с боковыми режущими кромками 4 и 5, двумя главными задними поверхностями 13 и 14 и двумя дополнительными задними поверхностями 15 и 16. Передний угол выполнен близким или равным 0°. Углы в плане «ϕ» равны между собой. Поперечное сечение рабочей части имеет вид разностороннего осесимметричного пятиугольника 17. Задние поверхности 13, 14, 15, 16 расположены с равным (в пределах технологического допуска) углом наклона к оси хвостовика 12, а стороны упомянутого пятиугольника 17, принадлежащие дополнительным задним поверхностям 15 и 16, короче сторон, принадлежащих главным задним поверхностям 13 и 14. Конструктивными особенностями данного варианта выполнения является следующее. Торцовый участок 18 рабочей части выполнен плоским и имеет форму осесимметричного пятиугольника, плоскость которого пространственно расположена под острым углом к передней поверхности 7. При этом ребро, сформированное на пересечении торцового участка 18 с передней поверхностью 7, функционально является третьей (поперечной) режущей кромкой 8, которая ориентирована под углом, близким или равным 90° относительно продольной оси резца 6.

Согласно второму варианту конструктивного выполнения (фиг.9-фиг.12) строгальный резец 6 для осуществления способа содержит хвостовик 12 и пирамидальную рабочую часть, ограниченную образующими торцовый участок 18 рабочей части плоской передней поверхностью 7 с боковыми режущими кромками 4 и 5 и двумя задними поверхностями 13 и 14. Передний угол выполнен близким или равным 0°. Углы «ϕ» в плане равны между собой. Поперечное сечение рабочей части имеет вид равнобедренного треугольника 19. Задние поверхности 13 и 14 расположены с равным, в пределах технологического допуска, углом наклона к оси хвостовика 12. Особенностями данного варианта выполнения является следующее. Торцовый участок 18 рабочей части выполнен плоским и имеет форму равнобедренного треугольника 19, плоскость которого пространственно расположена под острым углом к передней поверхности 7. При этом ребро, сформированное на пересечении торцового участка 18 с передней поверхностью 7, функционально является третьей (поперечной) режущей кромкой 8, которая ориентирована под углом, близким или равным 90° относительно продольной оси резца.

Согласно третьему варианту конструктивного выполнения (фиг.13-фиг.16) строгальный резец 6 для осуществления способа содержит хвостовик 12 и рабочую часть, ограниченную образующими торцовый участок 18 рабочей части плоской передней поверхностью 7 с боковыми режущими кромками 4 и 5 и профильной задней поверхностью 20. Углы в плане «ϕ» равны между собой. Передний угол выполнен близким или равным 0. Поперечное сечение рабочей части имеет вид осесимметричной фигуры, а образующие задней поверхности 20 расположены с равным, в пределах технологического допуска, углом наклона к оси хвостовика 12. Особенностями данного конструктивного выполнения является следующее. Торцовый участок 18 рабочей части выполнен плоским и имеет форму полуовала, плоскость которого пространственно расположена под острым углом к передней поверхности 7. При этом ребро, сформированное на пересечении торцового участка 18 с передней поверхностью 7, функционально является третьей (поперечной) режущей кромкой 8, которая ориентирована под углом, близким или равным 90° относительно продольной оси резца 6.

Во всех вариантах конструктивного выполнения оптимально, чтобы продольная ось резца 6 лежала в плоскости передней поверхности 7 и проходила через ее середину.

Таким образом, гравирование является одним из традиционных способов изготовления металлографских форм. Алгоритмы, используемые в управляющих программах, представляют собой математическую реализацию известных способов гравирования. При их разработке важнейшую роль играет правильное математическое представление геометрии режущего инструмента (гравировального резца 6) и учет технологических особенностей резания.

Согласно патентуемому способу гравирование осуществляется усиленными резцами 6 заявленной конструкции, у которых торцовый участок 18 реализован в виде площадки (а не точки) соответствующей формы, например в виде равнобедренного треугольника 19, основание которого (в оптимальном варианте исполнения) значительно меньше высоты проведенной к нему.

Изменение формы рабочей части резца 6 по сравнению с известной из уровня техники привело также к изменению в технологии обработки. Это изменение заключается в отказе, например, от оконтуривания или формирования конических углублений на ломаных участках траектории резания в качестве первичной операции обработки.

Первоначально осуществляются (по соответствующей схеме резания) черновые операции обработки (выборка) с припуском, а затем чистовая обработка линии или контура области и в завершении чистовая обработка дна и нанесение на него микроструктуры.

Для повышения стойкости резца 6 используется также активное управление углом поворота резца 6 в местах разворотов, так чтобы задняя часть резца 6 всегда была расположена в обработанной зоне. Активное управление углом поворота используется также для формирования углов в элементах гравюры методом выхода резца 6 вверх вдоль обрабатываемого контура с последующим поворотом и повторным врезанием. Во всех этих случаях угол пространственного положения передней поверхности 7 относительно поверхности резания рассчитывается по исходным данным и, как правило, не составляет 90 градусов с направлением движения.

Кроме того, при заходе и выходе инструмента из материала заготовки формируются наклонные участки.

Все указанные изменения привели к значительному увеличению стойкости резца 6, практически полному исчезновению заусенцев на формируемых структурах рисунка 3 гравюры и увеличению скорости обработки.

Пример конкретной реализации патентуемого способа получения рисунка 3 в функциональном слое 1 изделия 2 с использованием строгального резца 6 по п.6 формулы изобретения.

Практическая реализация патентуемого способа была осуществлена на специальном гравировальном станке (смонтированном в термоконстантном помещении на базе известных из уровня техники унифицированного оборудования и узлов) по совокупности операций, отраженных в п.1 и п.2 формулы изобретения, на примере формирования замкнутой профильной канавки, конфигурация профиля которой показана на фиг.1 и фиг.2 графических материалов со следующими технологически заданными геометрическими параметрами:

- ширина канавки в верхнем сечении - 50 мкм;

- глубина канавки - 35 мкм;

- длина контура канавки по ее продольной оси - 11 мм;

- отклонение от заданной формы - 1 мкм;

- отклонение от заданной ширины в верхнем сечении - 4 мкм;

- отклонение от заданной глубины - 1 мкм;

- отклонение прямолинейных элементов профиля (граней, дна канавки и ее ребер) от плоскостности и прямолинейности - 4 мкм.

В качестве режущего инструмента был использован резец с шириной поперечной режущей кромки 10 мкм. Материал заготовки изделия 2 - латунь марки Л59. Наибольшая глубина резания по координате «Z» составляла 15 мкм за один проход инструмента, скорость резания - 300 мм/мин.

Измерения геометрических параметров сформированных в функциональном слое 1 изделия 2 структур рельефа (в частности, канавок 8, формирующих директные линии) показали, что реально полученные в процессе обработки в соответствии с патентуемой технологией отклонения не превышают технологически регламентируемого поля допуска на изготовление печатных форм для глубокой печати, используемых при изготовлении денежных знаков и иных ценных бумаг, требующих субмикронного разрешения фрагментов рисунка 3 печатного оттиска. А именно, диапазоны соответствующих отклонений размеров находились в следующих пределах:

- отклонение от заданной формы - ±1 мкм;

- отклонение от заданной ширины в верхнем сечении выступа - ±2 мкм;

- отклонение от заданной глубины - ±1 мкм;

- отклонение прямолинейных элементов профиля (граней, дна канавки и ее ребер) от плоскостности и прямолинейности - ±0,5 мкм.

Таким образом, патентуемый способ формирования рисунка гравюры в функциональном слое изделия посредством нарезания (строгания) профильных структур формируемого рисунка может быть промышленно реализован в различных областях техники. Например, при формировании механическим путем рельефа в функциональных слоях металлографских форм (клише) для глубокой печати с субмикронным разрешением формируемых структур (печатных и пробельных элементов), используемых, преимущественно, в производстве денежных знаков и иных ценных бумаг (требующих высокой степени защиты от подделки), а также в других областях техники, где необходимо получение в функциональном слое изделия гравюры с заданным субмикронным разрешением ее структур.

Изобретение относится к области микро- и/или нанометрической технологии. Способ включает удаление припуска в центральной зоне обработки путем чернового прохода с последующей чистовой обработкой поверхности боковых граней профильных фрагментов рисунка на всю глубину чернового прохода. При этом используют только одну из боковых режущих кромок резца с осуществлением его поворота вокруг продольной оси на криволинейных и ломаных участках траектории резания с обеспечением оптимизации пространственного положения передней поверхности резца относительно поверхности резания. При этом черновые проходы осуществляют посредством резца с использованием при первом проходе одновременно двух боковых режущих кромок, а затем используют одну из них, обращенную к формируемой боковой грани профильного фрагмента рисунка. Для повышения точности и качества обработки за счет обеспечения возможности удаления припуска в зонах рисунка с ломаной траекторией резания в процессе удаления при чистовом проходе оставшегося после черновой обработки припуска в зоне внутренних углов ломаных участков траектории резания и в зоне участков с малым радиусом сопряжения осуществляют подъем резца с обеспечением выхода его рабочей части на верхнюю плоскость функционального слоя изделия, после чего обеспечивают поворот резца на регламентируемый продолжением траектории резания угол и осуществляют его повторное врезание в оставшийся после подъема участок припуска на исходную глубину, при этом подъем и опускание резца осуществляют с одновременным сообщением ему главного движения резания в область удаляемого припуска. Строгальный резец содержит хвостовик и рабочую часть, ограниченную образующими торцовый участок рабочей части плоской передней поверхностью с боковыми режущими кромками и профильной задней поверхностью, имеющую передний угол, выполненный равным 0°, с поперечным сечением рабочей части в виде осесимметричной фигуры. При этом образующие задней поверхности расположены с равным углом наклона к оси хвостовика. Для достижения того же технического результата торцовый участок рабочей части выполнен плоским и имеет форму полуовала, плоскость которого пространственно расположена под острым углом к передней поверхности. При этом ребро, сформированное на пересечении торцового участка с передней поверхностью, функционально является третьей режущей кромкой, которая ориентирована под углом, равным 90° относительно продольной оси резца. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Способ формирования рисунка гравюры в функциональном слое изделия с помощью многопроходного строгания на станке с ЧПУ, включающий удаление припуска в центральной зоне обработки путем, по меньшей мере, одного чернового прохода с последующей чистовой обработкой поверхности боковых граней профильных фрагментов рисунка на всю глубину чернового прохода, при этом используют только одну из боковых режущих кромок резца с осуществлением его поворота вокруг продольной оси на криволинейных и ломаных участках траектории резания с обеспечением оптимизации пространственного положения передней поверхности резца относительно поверхности резания, при этом черновые проходы осуществляют посредством резца с использованием при первом проходе одновременно двух боковых режущих кромок, а затем используют одну из них, обращенную к формируемой боковой грани профильного фрагмента рисунка, отличающийся тем, что в процессе удаления при чистовом проходе оставшегося после черновой обработки припуска в зоне внутренних углов ломаных участков траектории резания и в зоне участков с малым радиусом сопряжения осуществляют подъем резца с обеспечением выхода его рабочей части на верхнюю плоскость функционального слоя изделия, после чего обеспечивают поворот резца на регламентируемый продолжением траектории резания угол и осуществляют его повторное врезание в оставшийся после подъема участок припуска на исходную глубину, при этом подъем и опускание резца осуществляют с одновременным сообщением ему главного движения резания в область удаляемого припуска.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутые подъем и опускание резца осуществляют под углом близким или равным 45°.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после чистовой обработки осуществляют формирование прямолинейных профильных микроструктур на сформированной в функциональном слое нижней плоскости с обеспечением их ориентации под заданным углом к траектории резания в процессе предыдущей обработки.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что прямолинейные профильные микроструктуры формируют в виде совокупности параллельных линий по типу рельефа «ассюре».5. Способ по п.3, отличающийся тем, что прямолинейные профильные микроструктуры формируют в виде сетки по типу рельефа «каро».6. Строгальный резец для формирования рисунка гравюры в функциональном слое изделия, содержащий хвостовик и рабочую часть, ограниченную торцовым участком, плоской передней поверхностью с боковыми режущими кромками и профильной задней поверхностью, имеющую передний угол, выполненный равным 0°, и поперечное сечение в виде осесимметричной фигуры, при этом образующие задней поверхности расположены с равным углом наклона к оси хвостовика, отличающийся тем, что торцовый участок рабочей части выполнен плоским и имеет форму полуовала, плоскость которого пространственно расположена под острым углом к передней поверхности, при этом ребро, сформированное на пересечении торцового участка с передней поверхностью, функционально является третьей режущей кромкой, которая ориентирована под углом, равным 90° относительно продольной оси резца.7. Строгальный резец по п.6, отличающийся тем, что продольная ось резца лежит в плоскости передней поверхности и проходит через ее середину.