模切機，主要用于紙品包裝裝潢工業(yè)中的商標、紙盒、賀卡等的模切、壓痕和冷壓凸作業(yè)，是印后包裝加工成型的重要設備。模切機的工作原理是利用鋼刀、鋼線（或鋼板雕刻成的模版），通過壓印版施加一定的壓力，將印品或紙板軋切成一定形狀。若是將整個印品壓切成單個圖形產(chǎn)品稱作模切；若是利用鋼線在印品上壓出痕跡或者留下彎折的槽痕稱作壓痕；如果利用陰陽兩塊模板，在印品表面壓印出具有立體效果的圖案稱為凸凹壓印，以上可以統(tǒng)稱為模切技術(shù)。針對特定的應用場合加工“合適”的刀刃并非易事。就在前不久，人們還一直認為生成刀刃槽形不是科學，而更是一種藝術(shù)，因為切削刀具在耐磨性及硬度質(zhì)量方面要求很高，因此加工出滿意的槽形非常困難。
但是，加工適當?shù)那邢魅袑Φ毒咝阅芗皦勖泻艽蟮挠绊�。正確的切削刃加工過程可以降低常見的失效原因，諸如：劈裂、熱感應引起的失效以及切屑瘤等而延長刀具壽命，并且可以很大的提高刀具的可靠性。適當珩磨的刀具還可以提高加工工序的重復精度，有助于實現(xiàn)無人看管加工。
刀刃珩磨是在微觀規(guī)模上進行的磨蝕過程，需要借助成套過程控制來保持緊密公差。但是，很難在切削刀具材料上控制金屬去除率以及刀刃一致性。通常，珩磨過程是通過訓練有素的猜測導引的，并且受制于機床的變化以及操作員的技能。
普通珩磨過程容易過多加工刀具的拐角，并且因為來料各不相同，很難在一把刀一把刀基礎上進行控制。不僅刀刃珩磨很難控制，同時由于切削條件也隨單個切削刃發(fā)生變化，因此加工切削刃的最佳尺寸會隨加工工件變化而沿切削刃發(fā)生變化。
密執(zhí)安科技大學機械工程-工程力學系的副教授，同時是位于密執(zhí)安州Houghton市的加工分析技術(shù)公司的總裁William J. Enders博士認為：“用戶要求刀具拐角處刀刃半徑較小，因為未切的切屑厚度沿拐角半徑減少�！痹谶^去十多年的時間里，他一直在研究刀刃加工方面的問題。
在刀具的前刃上，未切切屑的厚度最大，刀刃需要最大的保護。但是，在刀具的后刃上，未切切屑厚度幾乎下降為0， 因此珩磨量應該相應降低。對于恒定珩磨量——大小為保護前刃而制定，后刃上的珩磨量比未切切屑厚度大，因此切削刃去除材料的速度很低，并提高了摩擦、切削力、溫度及磨損。
直到現(xiàn)在，加工切削刃的方法也沒有如切削刀具其他方面有關(guān)的技術(shù)發(fā)展快，諸如材料基質(zhì)、槽形以及涂層等。利用自己的工程微幾何工藝，位于賓夕法尼亞州Cresco市的Conicity科技公司推出了在同一把刀具不同表面上加工出不同尺寸的刀刃珩磨技術(shù)。該工藝采用致密碳化硅纖維刷結(jié)合計算機數(shù)字控制而一貫并精確加工出刀刃形狀，公差達0.0003英寸，比大部分傳統(tǒng)珩磨方法的精度提高了一個數(shù)量級。
Conicity的執(zhí)行副總裁Bill Shaffer說：“通過控制刀刃參數(shù)，工程微幾何工藝可以在達到正確珩磨量時停止材料去除過程。因此，刀刃加工尺寸在切削刃上分布開，維持某特定的未切切屑厚度對刀刃加工尺寸比�！彼^續(xù)說：“例如，在一把可轉(zhuǎn)位刀片或刀座式刀具上，在刀具端部半徑處，刀刃加工融合了刀刃加工過程中未切切屑厚度變化。隨著未切切屑厚度降低，刀刃加工尺寸降低。”
具有變化式刀刃的刀具切削效率更高，因為其切削刃尺寸發(fā)生變化，可以防止在刀具和工件之間夾住切下來的材料。這樣就可以減少刀具磨耗，從而刀具壓力及切削力降低，刀具和工件溫升也縮小。從而延長了刀具壽命，提高工件表面平面度，同時減少毛刺的形成。變化式刀刃幾乎可以在包括鉆頭、立銑刀及餃刀等在內(nèi)的各種形式的切削刀具上使用。
工程微幾何工藝還可以在一把刀一把刀基礎上采用相同的刀刃加工過程，這種工藝比傳統(tǒng)的刀刃加工方法具有更好的一致性。此外，該工藝還可以在每個切削應用中實施最佳微觀槽形。在某些情況下，這種做法意味著在整個切削刃上形成均勻的珩磨量；而在另外一些情況下則表示采用可變珩磨量來實現(xiàn)正確的刀刃加工過程。
適當加工刀刃一個最明顯而直接的優(yōu)點是提高刀具壽命。對于工程微幾何工藝，刀刃加工業(yè)務一般所花費的成本為一把新的替換刀具的10%~20%，而該工藝卻可以將刀具的壽命延長300%~800%。
延長刀具壽命非常重要，其中有多種理由，包括可以節(jié)省重磨和更換新刀的成本。例如，為了充分利用其5坐標加工中心，一家位于賓夕法尼亞州Freeport市的精密制造廠Oberg Industries公司，從高速鋼刀具轉(zhuǎn)向高性能硬質(zhì)合金刀具，其中采用了賓夕法尼亞州Latrobe市Seim Tool公司提供的用工程微幾何工藝加工的刀刃。
Oberg的工具房經(jīng)理Bob Binner說：“通過用工程微幾何工藝加工刀刃，磨刀之間的時間一般延長了300%左右，這是投資工程微幾何工藝的巨大回報。替換刀具之間時間延長還意味著可以減少中斷生產(chǎn)的次數(shù)，并降低勞動成本�！�
Binner認為更重要的是間接的成本節(jié)省�！斑@種刀刃加工過程幾乎消除了斷刀現(xiàn)象，斷刀現(xiàn)象會在自動化過程產(chǎn)生一系列不良后果。無人看管的機床上發(fā)生斷刀會引發(fā)下游刀具破損的多米諾骨牌效應。這樣的故障現(xiàn)象會因損壞刀具以及昂貴零件而產(chǎn)生巨大的損失，并且隨后的問題有可能很難修復。通過采用帶有用工程微幾何工藝加工的刀刃的硬質(zhì)合金刀具，有時候可以在不換鉆頭及鉸刀的情況下工作幾個星期�！�
延長刀具壽命的經(jīng)濟效益在航空和醫(yī)療領(lǐng)域尤其突出，包括要鉆削和加工堅韌材料，諸如鉻鎳鐵合金及鈦等。
模切機的種類
模切機根據(jù)壓印形式的不同，主要分為圓壓圓、圓壓平、平壓平三種類型。根據(jù)模版放置的形式可以分為立式和臥式兩種。根據(jù)自動化程度手動（半自動）和自動兩種。從功能上講，除了模切之外，還有燙金功能，稱做燙印模切機，有的帶有自動清廢功能，稱做清廢模切機。
圓壓圓模切機的特點是線接觸、模切壓力小、生產(chǎn)效率高，可以與膠印機、柔印機、凹印機等印刷設備連在一起進行聯(lián)線模切，所以應用范圍比較廣。一個滾筒相當于壓印滾筒，模切時施加壓力；另外一個是滾筒刀模。滾筒刀模有木質(zhì)和金屬兩大類，前者主要模切很厚的瓦楞紙板，后者有采用化學腐蝕或電子雕刻方法加工的金屬滾筒刀模，主要用于不干膠標簽及商標的模切，還有一種金屬滾筒刀模主要用于中高檔長線產(chǎn)品，采用壓切式或剪切式形式。
圓壓平模切機目前在市場上的應用很少，國內(nèi)沒有專業(yè)生產(chǎn)廠家，這里不贅述。
平壓平模切機是目前應用最廣泛的最普遍的類型，也是國內(nèi)外生產(chǎn)廠家最多的機型。國內(nèi)的有上海亞華、唐山玉印、北人集團公司、河南新機集團、北京勝利偉業(yè)印刷機械有限公司等生產(chǎn)廠家；國外有瑞士BOBST、德國IMG、日本ASAHI、美國標準紙盒機械公司、西班牙IBERICA、韓國 YoungShin機械有限公司、日本IIJIMA以及海德堡等生產(chǎn)廠家。平壓平模切機可以用于各種類型的模切，既能人工續(xù)紙半自動模切，也能全自動高速聯(lián)動模切；既能模切瓦楞紙板、卡紙、不干膠，又能模切橡膠、海綿、金屬板材等。
立式平壓平模切機，俗稱老虎嘴，一說其工作時類似嘴的咬合動作，一說其工作起來不安全容易傷人，因而得名。不管怎樣，形象地說明了立式平壓平模切機的工作特點。立式平壓平模切機在結(jié)構(gòu)上主要分為機身和壓架兩大部分，模切版臺裝在機身上。按照其動作方式有兩種類型：單擺式和雙擺式。所謂單擺式是指模切時，壓架擺動，機身不動（即版臺不動），版臺與壓架下部先接觸，上部后接觸，模切結(jié)束時上部先離開，下部后離開，這樣受力時間不同，且受力不均，因此使用越來越少，慢慢淘汰了。雙擺式是指模切時，機身和壓架都有動作，接觸之前壓架平版和版臺是平行的，之間的接觸形式是平行移動，因此壓力大而均勻。目前生產(chǎn)的立式平壓平模切機大部分屬于此種類型。立式平壓平模切機根據(jù)自動化程度又可以分為半自動和全自動兩種類型。目前國內(nèi)生產(chǎn)的立式平壓平模切機（老虎嘴）主要是半自動的，模切是機器完成的，給紙和收紙是靠人工完成。由于生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率與操作者的熟練程度有關(guān)，且容易出安全事故，所以美國等發(fā)達國家已經(jīng)明令禁止使用這種設備了。因為國情所限，國內(nèi)該種設備的使用還比較普遍，生產(chǎn)的廠家還比較多，因價格便宜，產(chǎn)銷量較大，如溫州幾家生產(chǎn)老虎嘴的工廠每年的銷售量都在百臺以上。但相信隨著我們國家人文理念的進步及勞動法規(guī)的不斷健全，該種半自動模切機會逐漸淘汰。
相應地，國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出全自動立式平壓平模切機，從給紙、模切或燙金，到收紙全部自動完成。國內(nèi)比較典型的設備是2003年北人集團公司開發(fā)的TYM750燙印模切機。該機是目前具有國內(nèi)外先進水平的印后設備，它具有模切和燙金兩種功能，整個模切和燙印過程從給紙、模切或燙金，到收紙全部自動完成，操作簡便、自動化程度高，廣泛應用于紙張、卡板紙的燙印、壓凸和模切，也可以應用于一些其它承印材料的模切和燙印。因其技術(shù)先進，自動化程度高，相應地產(chǎn)品價格偏高，目前該產(chǎn)品在國內(nèi)的推廣比較困難，主要銷售到歐美國家。
臥式平壓平模切機，有兩種給紙方式：平張紙和卷筒紙，除了模切之外還可以有清廢和燙金功能。卷筒紙給紙方式的臥式平壓平模切機主要用于不干膠標簽及商標等印刷品的模切。平張紙臥式平壓平模切機是使用最廣泛且技術(shù)發(fā)展最快的機型。制造廠家比較多，國外知明廠商如瑞士博斯特、海德堡等，國內(nèi)如北人集團、上海亞華、臺灣有恒、唐山玉印、勝利偉業(yè)等，市場競爭比較激烈。主要特點是模切壓力大，模切范圍廣，從0.1mm的白板紙到≤5mm的瓦楞紙都可以模切。
模切設備的發(fā)展趨勢
1、自動化、智能化、多功能化方向發(fā)展
模切機的多個可編程控制器之間的數(shù)據(jù)通訊；LCD智能操作顯示屏，人-機對話；利用光導纖維傳感器檢測光標，精確定位；數(shù)字伺服；全息鋁箔表面張力控制；燙印全息機械精密制造技術(shù)等都將不斷運用。除了模切之外，還要求能夠燙金和自動清廢。以北人集團公司的TYM750燙印模切機在美國使用為例，每個工人可以同時管理四臺設備，從給紙、模切或燙金，到收紙全部自動完成，用戶不要求絕對的高速度，但是要求穩(wěn)定可靠。
2、圓壓圓模切機聯(lián)動線需求量會進一步擴大
圓壓圓模切機可以方便地和膠印、柔印、凹印等印刷方式（卷筒紙給紙）組成印刷模切生產(chǎn)線，通過卷筒紙給紙的張力控制系統(tǒng)能夠提高印刷、模切、壓痕的定位套準精度；以聯(lián)動形式進行生產(chǎn)加工，可以提高生產(chǎn)效率。圓壓圓的模切結(jié)構(gòu)，是線接觸，壓力小，模切輥的使用壽命長。另外包裝印刷中增長最快的部分是薄膜和金屬箔，也為圓壓圓模切機來了新的機遇。
3、數(shù)字化信息技術(shù)的不斷應用
目前印刷技術(shù)已經(jīng)進入數(shù)字信息時代，同樣數(shù)字信息技術(shù)也逐漸應用到模切設備上。模切機數(shù)字化途徑主要有兩種解釋。一種是數(shù)字化接口技術(shù)，即 JDF技術(shù)在模切機上的要求，主要用于數(shù)據(jù)信息的接受和反饋；另外一種可以解釋為無版模切，即由印前系統(tǒng)的圖文數(shù)據(jù)直接控制切割頭，對印張進行模切，適應短版的個性化模切活件。
