6.4. Технология производства складных коробок из картона и гофрокартона

Процесс производства складных коробок из картона и гофро­картона представляет собой совокупность выполняемых в стро­го определенной последовательности наиболее распространен­ных в полиграфии технологических операций: печати текста и изображения, отделки внешней запечатанной поверхности, штанцевания, отделения Технологических излишков материа­ла (облоя), отделения друг от друга индивидуальных заготовок коробок (раскроя), фальцовки, склеивания продольных швов, стапелирования и упаковку заготовок коробок (рис. 6.17)

Различают два вида производста складных коробок и ящи­ков: без фальцовки и склеивания, а также сфальцованных и склеенных.

Складные коробки и я*цИки без фальцовки и склеивания изготавливают преимущественно на печатно-штанцевальных линиях. Такие линии состоят из секций самонаклада 1 и пода­чи 2 листов картона или гофрокартона в печатную машину (рис. 6.18). В зависимости от количества цветов, используемых в оформлении коробки, печатная машина может состоять из нескольких печатных секций (3, 4 и т. д.). При необходимости

Рис. 6.17. Схема технологических операций производства скпадных коробок из картона

 

 

 

Рис. 6.18. Печатно-штанцевальная линия автоматизированного производства складных коробок и ящиков

из картона и гофрокартона без фальцовки и склеивания: 1 — самонаклад; 2 — подача листов картона или гофрокартона в печатную машину; 3, 4 — печатные секции; 5 — отделочная секция; 6 — промежуточный транспортер; 7 — секция штанцевания; 8 — удаление отходов; 9 — отделение высеченных заготовок коробок; 10 — транспортер; 11 — упаковывание стопок заготовок коробок

 

отделки полиграфического оформления в состав печатной ма­шины включают отделочную секцию 5. Промежуточный транспортер 6 соединяет печатную и штанцевальную маши­ны. Штанцевальная машина состоит из штанцевальной сек­ции 7, а также секций удаления отходов 8 и отделения высе­ченных заготовок коробок 9. Собранные в секции 9 в стопу за­готовки коробок с помощью транспортера 10 поступают на упа­ковочную операцию, откуда - на склад или к заказчику.

Сфальцованные и склеенные коробки и ящики изготавли­вают на печатно-штанцевально-фальцовочно-склеивающих линиях (рис. 6.19). В состав таких линий входят секции само­наклада 1 и автоматической подачи 2 листов картона и гофро­картона в печатную машину/содержащую требуемое количе­ство печатных и отделочных секций (поз. 3-7). После секций штанцевания 8, отделения отходов 9 и заготовок коробок 10 штанцевальной машины следуют агрегаты для нанесения клея 11 на склеиваемые клапаны, для фальцевания (склады­вания) коробки по двум боковым линиям биговки и склеива­ния продольного шва 12. Сфальцованные и склеенные короб­ки в накопителе 13 укладываются в пачки, упаковываются в обвязочной машине 14, в штабелеукладчике 15 штабелируют­ся и отправляются на склад или непосредственно к заказчику.

 

Рис. 6.19. Печатно-штанцевально-фальцовочно-склеивающая линия производства сфальцованных и склеенных коробок и ящиков из картона и гофрокартона: 1 — самонаклад; 2 — подача листов картона и гофрокартона;

3-7 — печатные и отделочные секции печатной машины; 8-10 — секции штанцевания, отделения отходов и заготовок коробок штанцевальной машины; 11 — агрегат нанесения клея; 12 — фальцовочно-скеливающая машина; 13 — накопитель; 14— обвязочная машина; 15 — штабелеукладчик

 

Наибольшее применение для нанесения текста и изобра­жений на картон и гофрокартон нашли фле^сографский, оф­сетный и трафаретный способы печати. В случае затруднений при прямой печати на картоне и особенно на гофрокартоне ис­пользуют метод кэширования. При этом методе предваритель­но запечатывается лист бумаги, который затем на специаль­ной кашировальной машине приклеивается к поверхности картона или гофрокартона.

Процесс штанцевания включает комплекс технологических операций, обеспечивающих необходимые геометрические раз­меры и конструктивные особенности изготавливаемых коробок и ящиков. В процессе штанцевания производится высечка кон­тура развертки коробки, биговка линий сгибов на развертке, по которым впоследствии будет производиться фальцовка — скла­дывание из плоской развертки объемной коробки или ящика. Если предусмотрено конструкцией, то в процессе штанцевания в соответствующих местах развертки коробки могут быть вы­полнены перфорация, надрезка, рицовка или тиснение. Завер­шается штанцевание операциями отделения облоя и отделения индивидуальных заготовок разверток коробок или ящиков.

Выполняют процесс штанцевания на штанцевальных ма­шинах. Различают два основных типа штанцевальных машин: плоскоштамповочные и роторные.

Рассмотрим принципиальную схему работы плоскоштампо­вочной штанцевальной машины. Лист картона 1 (рис. 6.20) с по­мощью специальных зажимов подается в штанцевальную сек­цию между двумя плоскопараллельными плитами 2 и 5, одна из которых совершает возвратно-поступательное движение. На под­вижной плите закреплена штанцевальная форма 3, совмещен­ная с контрматрицей 4, закрепленной на неподвижной плите. После процесса штанцевания лист картона с высеченными заго­товками коробок, соединенными между собой и с контурной рамкой перемычками, поступает в секцию удаления облоя — от­ходов излишков материала. Для исключения деформации заго­товок коробок лист картона фиксируют на опорной форме 7. При помощи тонких пуансонов формы 6, закрепленной на подвижной плите с возвратно-поступательным движением, и подпружинен­ных ответных пуансонов формы 8 происходит разрушение пере­мычек, удерживающих облой. Удаленный из листа облой 9 на­правляют в отходы. Далее лист транспортируется в секцию отде­ления заготовок коробок. Отделение заготовок осуществляется за счет разрушения перемычек между соседними заготовками и контурной рамкой. Разрушение перемычек осуществляется под действием тонких пуансонов формы 10, закрепленной на под­вижной плите, и ответных подпружиненных пуансонов фор­мы 11. Отделенные заготовки коробок укладываются в стопы 12

Рис. 6.20. Плоскоштамповочная машина: 1 — лист картона или гофрокартона; 2, 5 — плоскопараллельные плиты; 3 — штанцевальная форма; 4 — контрматрица; 6,7, 8 — формы для отделения облоя; 9 — облой — в отходы; 10, 11 — формы для отделения заготовок коробок; 12 — стопы заготовок коробок; 13 — подвижный стол; 14 — рамки и перемычки листа — в отходы

 

н;а нижнем подвижном столе 13, который медленно опускается псо мере увеличения высоты стопы 12. Оставшиеся рамки и перемгычки листа 14 направляются в отходы.

В роторной штанцевальной машине (рис. 6.21) лист картона шли гофрокартона подается в зазор между двумя вращающими­ся! валами 2 и 3. На валу 2 закреплена роторная штанцевальная фюрма 4. Контрвал 3 облицован бандажом 5 из полиуретана. П(од действием эжекторных материалов штанцевальной формы отгходы 6 выталкиваются быстрее заготовки 7 и удаляются в сборник отходов. Заготовки коробок и ящиков 7 укладываются в пгачки и отправляются на дальнейшие операции.

Преимуществом роторных штанцевальных машин является юх более простая кинематическая схема, позволяющая обеспе­чивать и более высокую производительность. Вместе с тем не­обходимо отметить повышенную сложность изготовления ро­торных штанцевальных форм.

Рис. 6.21. Роторная штанцевальная машина: 1 — лист картона или гофрокартона; 2, 3 — вращающиеся (роторные) валы; 4 — роторная штанцевальная форма; 5 — полиуретановый бандаж; 6 — отходы; 7 — заготовка коробки или ящика

 

В массовом и крупносерийном производстве складных ко­робок и ящиков из картона и гофрокартона широко применя­ются плоскоштамповочные штанцевальные машины фирмы BOBST (Швейцария). Их производительность в зависимости от модели составляет от 6000 до 10 ООО листов в час.

В среднеи малосерийном производстве предпочтительнее применение скоростных штанцевальных машин, например фирмы «Полиграф-КАМА» (Германия) производительностью 90-3300 листов в час. Максимальный формат листов состав­ляет 720 х 1020 мм.

Для мелкосерийного производства коробок и ящиков из гоф­рированного картона применяют установки, в которых исполь­зуется метод прокатывания плоской штанцевальной формы с уложенным на нее листом между двумя валами [24]. В России такие установки выпускает АО «КАРАТ» производительностью до 450 листов в час при форматах листов в зависимости от мо­дели 850 х 2400, 1450 х 2700, 1720 х 2300 мм. КПЦ «Полиграфмаш» поставляет аналогичные установки производительно­стью 300 листов в час форматом 720 х 1020 мм.

6.4.1. Штанцевание

В технологии операцией называется часть технологическо­го процесса, осуществляемая на одном рабочем месте над оп­ределенной деталью (или несколькими одновременно обраба­тываемыми деталями) и охватывающая все последовательные действия рабочего и станка до перехода к обработке следую­щей детали [12, 30].

Комбинированная операция сочетает в себе две или несколь­ко различных технологических операций. По способу совмеще­ния различают три группы комбинированных технологических операций: совмещенные, последовательные и совмещенно-последовательные. В совмещенных операциях за один ход пресса и за одну установку заготовки в штампе одновременно выполня­ется несколько различных операций. В последовательных — несколько различных операций осуществляются последова­тельно отдельными пуансонами за несколько ходов пресса при перемещении заготовки между ними, причем за каждый ход пресса получатся готовая деталь. Совмещенно-последовательные операцииючетают в себе обе предыдущие группы [30].

Примером омбинированной совмещенной операции явля­ется штанцевние коробок и ящиков из картона. Оно включа­ет комплекс о!ераций, определяющих форму, геометрические размеры и кснструктивные особенности коробок: высечку контура разве)тки, биговку линий сгиба на развертке, нанесе­ние перфорации, надрезку и рицовку. В зависимости от конст­рукции получгемых коробок штанцевание могут составлять не все перечислегные операции, а лишь необходимые. Выполня­ют штанцевадае на тигельных или роторных высекальных машинах, входящих в состав печатно-высекально-склеивающих автоматиюских поточных линий. Рабочим инструментом являются ком(инированные штамповочные формы, конструк­ция которых гредусматривает необходимую оснастку для вы­полнения соответствующих операций. Все перечисленные опе­рации выполняются одновременно, как правило, на несколь­ких деталях, 31 один рабочий ход штамповочной формы. Оче­видно, что разшчные операции оказывают взаимное влияние друг на друга,а конструктивные особенности комбинирован­ных штамповочных форм определяют технологические воз­можности изгстовления того или иного вида коробок, а также технико-эконсмические показатели процесса. Штанцевание осуществляютна плоских и ротационных автоматических или полуавтоматических прессах, на тигельных или плоскопечат­ных машинах фирм «Бобст», «Полиграф-КАМА», «Клюге» и др. Принцип работы таких машин заключается в подаче материа­ла в штанцевгльную секцию, штанцевании, выталкивании материала из гггампа и выводе его из штанцевальной секции.

Комбинированная операция штанцевания определяет важ­нейшие технические характеристики получаемых коробок: точ­ность и соответствие проекту геометрических размеров и формы, точность и качество последующей операции автоматической сборки коробок, их внешний вид, прочность, надежность, долго­вечность и т. д. Поэтому исследования основных конструктивных и технологических факторов составляющих ее отдельных опера­ций, их взаимного влияния являются весьма актуальной зада­чей. Рассмотри^ более подробно эти отдельные операции.

6.4.1.1. Высечка

Высечкой (в терминах холодной штамповки — просечка) называют разделение листовых неметаллических материалов главным образом по замкнутому наружному или по внутрен­нему контуру.

Высечка предназначена для придания заготовкам изделий из листовых материалов сложной конфигурации в соответ­ствии с их конструкцией [6]. Одинаковый с высечкой вид де­формаций материала характерен для родственных операций отрезки и надрезки. Отрезкой называют отделение материа­ла от заготовки по незамкнутому контуру. Надрезкой — час­тичное отделение материала по незамкнутому контуру без удаления отделяемой части.

Процесс высечки можно представить в виде трех последова­тельных стадий деформации (рис. 6.22). Находящийся на недеформируемой жесткой матрице 1 листовой неметаллический материал 2 в зоне между прижимами 3 под действием прило­женного к ножу 4 усилия высечки Р прогибается. Величина про­гиба оказывает заметное влияние на точность размеров заго­товки и зависит от толщины материала 2 и его упругих свойств, расстояния между прижимами 3, состояния режущей поверх-

Рис. 6.22. Схема процесса высечки. Стадии деформации: а — упругая; б — пластическая; в — разрушение

 

ности и угла заточки ножа а. На первой стадии упругих дефор­маций напряжения в материале не превосходят предела упру­гости. Для полимерных материалов упругие деформации £у мо­гут достигать 3-5%. На второй стадии пластической деформа­ции напряжения в материале превышают предел текучести и постепенно возрастают, достигая максимума, соответствующе­го сопротивлению материала срезу. Наибольшие деформации сдвига расположены в плоскости скольжения, начинающейся у острия режущей кромки ножа. Для полимерных материалов вторая стадия носит характер вынужденных высокоэластичес­ких деформаций. Они могут достигать 100% и более. На этой стадии нож вдавливается в материал на 0,2-0,5 его толщины в зависимости от твердости и пластичности. На материал начи­нает действовать боковое расприрающее усилие Т.

В этих условиях в плоскости скольжения происходит обра­зование микро-, а затем и макротрещин 5. На третьей стадии разрушения наиболее опасная макротрещина стремительно переходит в магистральную трещину 6, вызывающую лавин­ное хрупкое разрушение и отделение одной части материала от другой. На срезанной кромке листа различают две зоны — блестящую, соответствующую пластической стадии, и мато­вую зону хрупкого лавинного разрушения.

Необходимое для высечки усилие Р зависит от перимет­ра развертки коробки Пк, толщины SM и механических свойств материала (аср), усилия сжатия прижима @пр:

Учитывая побочные явления при высечке, неравномер­ность толщины материала и затупление режущих кромок,тре­буемое усилие высечки принимают больше расчетного с попра­вочным коэффициентом 1,3-2,0.

Долговечность ножей, характеризующая длительность со­хранения требуемой остроты, определяется оптимальным со­отношением целого комплекса факторов: материала ножа, его геометрической формы, угла и качества заточки, твердости режущей кромки, состоянием режущей поверхности, свой­ствами высекаемого материала и т. д.

Отечественные ножи для высечки изготавливают из по­лос высокоуглеродистой стали марки У8. Для повышения дол­говечности режущую часть закаливают до твердости HR,, - 55- 58. Наиболее распространена односторонняя заточка с пря­молинейной фаской. Угол заточки для картона а = 21-22°, для картона с полимерной пленкой а = 23-24°. При высечке заготовки изделия по периметру ножи устанавливают фас­кой наружу, в сторону обрезков. При высечке отверстий в за­готовке ножи размещают фаской внутрь, в сторону удаляемой части материала. Однако такая форма заточки не является оптимальной. Во-первых, в процессе высечки на фаску ножа действует сила реакции материала в направлении, противо­положном боковому распирающему усилию Т. Она достигает значительной величины, поскольку напряжение сжатия бу­маги, картона и полимерных материалов на второй стадии высечки под лезвием ножа превышает 200 МПа. Эта неурав­новешенная сила реакции создает в теле ножа изгибающие напряжения, которые в условиях высокоскоростной много­цикловой высечки сокращают срок его эксплуатации. Во-вто­рых, на фаску ножа со стороны высекаемого материала дей­ствует сила трения, приводящая при скоростном многоцикло­вом нагружении к изменению геометрии фаски и затупле­нию ножа. В-третьих, ножами с односторонней фаской слож­но получить высокую точность размеров высекаемых дета­лей, особенно при использовании ламинированных материа­лов. Отмеченные недостатки значительно уменьшаются при использовании односторонней заточки с двойной прямоли­нейной фаской (рис. 6.23). Ножи с односторонней заточкой предпочитетельны для высечки заготовок со сложным конту­ром. Более высокие эксплуатационные характеристики отли­чают ножи с двусторонней заточкой с прямолинейной фас­кой. Самыми лучшими свойствами обладают ножи с двусто­ронней заточкой с двойной прямолинейной фаской. Для вы­сечки материалов толщиной до 2 мм следует отдавать пред­почтение ножам с прямолинейной фаской. При высечке бо-

Рис. 6.23. Профили режущей части ножей для высечки: односторонняя заточка с прямолинейной фаской (а) и двойной прямолинейной фаской (б); двусторонняя заточка с прямолинейной фаской (в) и двойной прямолинейной фаской (г)

 

лее толстых материалов могут возникать дополнительные проблемы со съемом высеченного материала с ножа. В этом случае преимущество имеют ножи с двойной прямолинейной фаской. Вполне понятно, что каждый более совершенный профиль заточки ножей сложнее выполнить технически, по­этому он является и более дорогим. Целесообразность выбора соответствующего профиля заточки ножей должна быть под­тверждена технико-экономическим анализом.

На российском рынке широко представлены режущие ножи ведущих мировых производителей — GNU PENTRA (GNU), ESSMANN + SCHAEFER (E + S), MARTIN MILLER (MM) и др. [47, 51 ].

Экспортируемые ножи представляют практически все при­меняемые для высечки геометрические профили режущей ча­сти: с одно- и двусторонней заточкой, с прямоугольной и двой­ной прямолинейной фаской. Условные обозначения различ­ных профилей ножей приведены в табл. 6.4. Их поставляют в виде узких полос толщиной от 0,4 до 2 мм и длиной до I м, по­этому за внешнюю схожесть их часто называют режущими ли­нейками. Они отличаются очень высокой точностью геомет­рических размеров (см. табл. 6.5). Стандартной считается вы­сота Нот 22,8 до 24,1 мм, допуск на отклонения высоты состав-

Таблица 6.4

Профили ножей для высечки

Вид заточки

Тип фаски

Условное обозначение

отечественное

иностранное

Односторонняя

Прямолинейная

ОП

EF

Двойная прямолинейная

одп

GF

Двусторонняя

Прямолинейная

дп

DF

Двойная прямолинейная

ДДП

VS

 

 

Таблица 6.5

Допустимые отклонения геометрических размеров ножей для высечки по DIN 1544 Р и ориентировочный вес 100 м при стандартной высоте Н = 22,8-24,1 мм

 

Толщина S

Эксцентриситет

 

 

Вес

 

 

 

режущей кромки М, мм

 

пункты

мм

отклонение, мм

 

 

100 м, кг

1,1

0,40

+0,015

±0,02

---- J

lJL

8,2

1,5

0,50

±0,015

+0,02

 

у

10

2,0

0,71

±0,015

±0,02

/Л

 

13

3,0

1,05

±0,02

±0,03

/

\

20

4,0

1,42

±0,025

±0,04

f *

1

26

5,7

2,00

±0,030

±0,04

1 * 1

36

 

ляет ±0,02 мм. Наиболее часто на практике используются ножи высотой Н = 23,8 мм. В случае необходимости можно применять специальные ножи большей высоты: 25,4; 28,6; 30; 33,5; 35; 40; 50; 60; 70; 80; 90 и 100 мм.

Толщину принято измерять в пунктах (п) и миллиметрах (мм): 1 п = 0,351 мм. Ножи толщиной 0,4, 0,5 и 0,71 мм высотой 8 и 12 мм применяют для высечки этикеток. Для высечки кар­тона используют, как правило, ножи толщиной 0,71 мм. Вы­сечку коробок из гофрокартона и других многослойных мате­риалов осуществляют более толстыми ножами. Наиболее рас­пространенный угол двусторонней заточки а составляет 52- 54°. При высечке на каждый погонный метр длины такого ножа прикладывается усилие около 1 т. Снижают усилие вы­сечки уменьшением угла а. В Японии чаще всего применяют ножи с а = 42°, при этом усилие высечки снижается на 20- 25%. В ножах с двойной прямолинейной фаской угол р = 4°. В Европе ножи с а = 42° используют преимущественно для вы­сечки ламинированных материалов, содержащих слои поли­мерных пленок.

Состояние режущей поверхности определяет способ заточ­ки. Чем выше чистота поверхности, тем долговечнее нож и выше качество высечки. Заточку ножей выполняют двумя способами: протяжкой, условно обозначаемой GZ, и шлифова­нием, обозначаемым GS [46].

Протяжкой называется способ обработки металлов давле­нием в холодном состоянии, приводящий к изменению разме­ров заготовки путем уменьшения ее поперечного сечения при неизменном объеме материала. Протяжку режущей поверхно­сти ножей осуществляют на специальных автоматах, пропус­кая заготовку между расположенными под углом вращающи­мися валиками в несколько переходов с изменяющимися ут­лом и зазором между валиками. Получаемый профиль отлича­ется высокой точностью размеров. Протяжкой формуют только прямолинейный тип фаски у стальных заготовок, обладаю­щих высокой пластичностью. Подвергнутая протяжке область материала вследствие упрочнения (наклепа) имеет повышен­ные прочностные характеристики и твердость, а также повы­шенное сопротивление деформированию. Заточенные про­тяжкой ножи характеризуются низкой стоимостью.

В процессе протяжки на режущей поверхности ножей воз­никают продольные риски от формообразующих валиков. Ори­ентация таких рисок перпендикулярна направлению движе­ния ножа при высечке, что снижает качество реза, долговеч­ность ножей и способствует образованию пыли (рис. 6.24).

Шлифованием называется способ обработки поверхности абразивным инструментом, приводящий к изменению разме­ров и формы заготовки за счет удаления слоя обрабатываемого материала. Шлифование осуществляют на шлифовальных станках шлифовальными абразивными кругами со специаль­ными профилями, обеспечивающими получение деталей сложной конфигурации. Шлифованием можно обрабатывать

Рис. 6.24. Режущие ножи, изготовленные протяжкой

 

стальные заготовки повышенной твердости и прочности, в том числе подвергнутые специальной закалке. Этим способом по­лучают любые профили ножей с гораздо более высокой чисто­той поверхности фаски, чем при протяжке. Имеющиеся на ре­жущей поверхности неглубокие риски от абразивного инстру­мента ориентированы по направлению движения ножа при высечке, поэтому они практически не отражаются на качестве реза и не снижают долговечности ножей (рис. 6.25).

С точки зрения твердости к нонсам предъявляются проти­воречащие друг другу требования. С одной стороны, твердость режущей поверхности должна быть максимальная: чем выше твердость режущей кромки, тем долговечнее нож. С другой стороны, ножи должны обладать высокой пластичностью для обеспечения требуемых остаточных деформаций в процессе гибки с целью получения сложной конфигурации, соответству-

II

Рис. 6.25. Режущие ножи, изготовленные шлифованием

 

ющей развертке высекаемых деталей. Известно, что с повыше­нием твердости сталей увеличивается их жесткость и умень­шается пластичность. Разрешается эта проблема за счет раз­ной твердости тела ножа и его режущей части. Высокая твер­дость режущей части обеспечивается либо в процессе протяж­ки вследствие наклепа, либо путем местной закалки режущей части ножа.

Тело ножей имеет тонкий поверхностный слой толщиной 0,02-0,03 мм с пониженным содержанием углерода. Этот слой придает телу ножа повышенную мягкость и эластичность, спо­собствует процессу гибки ножей без образования складок ма­териала и поверхностных микротрещин.

Самой высокой пластичностью обладают ножи со средней твердостью тела и твердостью режущей части 35 HRC после протяжки (табл. 6.6). Их можно сгибать на максимальный угол 90°. Более твердые ножи (№ 3 и № 4) имеют заметное уменьшение деформационной способности. Местная закалка позволяет повышать твердость режущей части до 53 HRc при сохранении средней твердости тела ножа. Такие ножи выпус­кают, например, фирма E+S под торговой маркой TOPDURFLEX (TDF), фирма GNU под маркой DUROFLEX (DF), фирма ММ под маркой HF. Ножи самого высокого качества, выпускаемые, соответственно, под марками TOPDURFLEX Spezial 60W (TDFS) и DUROFLEX-Supercut (DFS), имеют более жесткие допуски на отклонения по высоте (±0,01 мм) и допол­нительное микронапыление на режущих фасках, что значи­тельно повышает качество высечки, особенно для многослой­ных полимерных материалов.

Таблица 6.6

Твердость ножей для высечки

Твердость

Условное обозначение ножа

Маркиро­вочный цвет

Максимальный угол сгибания

тела ножа

режущей части

Средняя

35 HRc

№2, №2-Extra

синий

90'

Твердая

40 HRc

№3, №3-Extra

коричневый

60"

Очень твердая

49 HRc

№4

желтый

плавное скрутение

Средняя

53 HR

TDF, DF

 

90'

Средняя

53 HRc

TDFS, DFS

 

90-

 

Ножи с незакаленной режущей кромкой с твердостью от 35 до 49 HRC (№ 2-4, типа ММ фирмы ММ) имеют тиражестойкость от 20 тыс. до 500 тыс. резов. Закалка режущей кромки до 53 HR<. повышает тиражестойкость ножей до 100 тыс. - 1 млн. резов.

Закалку режущей кромки ножей осуществляют электроин­дукционным методом, а также с помощью обработки лазер­ным лучом и плазмой. Толщина закаленного слоя не должна превышать 22-25 мкм, в противном случае при гибке ножа реядпцая кромка сломается [46].

Фирма ММ разработала технологию закалки режущей кром­ки ножей до твердости 61-63 HR^ В процессе обработки плаз­мой при Т= 4000°С происходит расплавление вершин микроне­ровностей режущей поверхности. Тккие ножи, выпускаемые под маркой HP, имеют гладкую режущую поверхность, образуют го­раздо меньше пыли при производстве упаковки и отличаются повышенной тиражестойкостью, до 2 млн. резов [51].

Микронапыление на реяущие фаски ножей осуществляют твердыми сплавами. Это повышает чистоту поверхности фа­сок, увеличивает срок службы ножей. Наиболее дорогое и вы­сококачественное — покрытие из сплавов на основе молибде­на. Покрытия из сплавов на основе нитридов титана (золотис­того цвета) дешевле примерно на 30%, но такие покрытия не устраняют, а практически полностью повторяют дефекты по­верхности режущих фасок [47].

Рис. 6.26. Прорези (засечки) в режущей части ножей для образования перемычек

Отделение деталей от отходов про­изводят не в высекальных машинах, а в последующих за ними специаль­ных установках. Для обеспечения транспортировки к этим установкам при высечке предусматривают систе­му тонких перемычек между деталя­ми и отходами. Перемычки образовы­ваются на месте прорезей прямоу­гольной формы в режущей части но­жей (рис. 6.26), часто называемых за­сечками. Ширину этих прорезей а,
равную ширине перемычек, в зависимости от площади конфи­гурации развертки детали устанавливают для картона от 0,4 до 1 мм, для гофрокартона — от 1 до 3 мм. Глубина прорезей b примерно на 0,2 мм должна превышать толщину высекаемого материала. Выполняют такие прорези специальными шлифо­вочными машинами с использованием калиброванных по раз­мерам шлифовальных кругов. Фирма «Channel», к примеру, выпускает два типа легких компактных специальных шлифо­вочных машин, обеспечивающих строгую вертикальность и постоянство ширины на всю глубину получаемых прорезей. Машина типа AG с высокоскоростным малошумягцим пневма­тическим двигателем комплектуется набором шлифовальных кругов следующих толщин: 0,4; 0,5; 0,7; 0,8; 1 и 1,2 мм. Маши­на типа TMPOl имеет два варианта двигателей: пневматичес­кий и электрический. На нее можно устанавливать шлифо­вальные круги толщиной от 0,3 до 3 мм [46].

Некоторые материалы при высечке могут образовывать ост­рые кромки, опасные для пользователя упаковки. В этом случае применяют волнистые ножи. По высекаемому профилю разли­чают волнистые с периодически повторяющейся симметричной волной и с хаотичной несимметричной волной. Наиболее часто применяемая высота волнистых ножей от 22,8 до 23,8 мм. Ножи с симметричной периодически повторяющейся волной выпуска­ют двух видов—А и В. Вид А представляют ножи с волной, прохо­дящей через все тело. Их изготавливают из стали средней твер­дости около 35 HRc толщиной й^ = 2П = 0,71.У ножей вида В вол­на выполнена только на режущей кромке. Ножи с симметричной волной вида Вис хаотичной волной выполняют из сталей сред­ней твердости 35 HR,, и твердых 40 HR,, толщиной S^ = 0,71 мм и

= 1,05 мм. Основные геометрические параметры профиля но­жей с симметричной волной приведены в табл. 6.7.

6.4.1.2. Рицовка

Рицовкой (от нем. ritzen — царапать) называют неглубокий надрез поверхности заготовки.

По своей сути рицовка схожа с процессом высечки, но за­канчивается на ее второй стадии — пластических деформа-

Таблица 6.7

Рис. 6.27. Рицовочные ножи для клеевого скрепления коробок

Характеристики профиля ножей с симметричной волной

ций. Рицовку выполняют рицовочными ножами несколько меньшей высоты (22,6-23,6 мм), чем у ножей для высечки. Профиль режущей части рицовочных ножей — двусторонняя заточка с прямолинейными фасками. Их изготавливают из сталей различной твердости: средней (35 HRC), твердых (40 HRC) и очень твердых (49 HRJ, толщиной 0,71,1,05и 1,42 мм.

Для выполнения рицовки в местах клеевого скрепления коро­бок, обеспечивающей быстрое проникновение клея в надрезан­ный поверхностный слой материала и, как следствие, значи­тельное повышение прочности клеевого соединения, фирма E+S разработала специальную конструкцию ножа. Режущая поверх­ность имеет прорези шириной, равной длине режущей части. Образованные таким способом режущие зубчики развернуты под углом друг к другу (рис. 6.27), поэтому рицовка получается в

виде прерывистой змейки с макси­мальной амплитудой 5 мм. Такие рицовочные ножи выпекают с размерами прорези и режущей фаски соответ­ственно (в п): 2:2; 3:3; 2:4; 4:4.

6.4.1.3. Перфорация

Перфорацией называют высечку цепочки близко расположенных друг
от друга круглых, продолговатых или щелеобразных отверстий небольшого размера. Высечку щелеобразных отверстий осу­ществляют перфорационными ножами. По форме профиля ре­жущей части, твердости стали и номенклатуре толщин они не отличаются от рицовочных ножей. Наиболее употребляемая высота от 22,0 до 23,8 мм.

Линейную перфорацию выполняют ножами с двусторонней прямолинейной заточкой, у которых в режущей части через одинаковые промежутки 1р имеются прорези шириной Z„, на­поминающие прорези (засечки) у ножей для высечки. Обычно выражаемые в пунктах (п) 1р и ^ не метут быть меньше толщи­ны материала коробки. Наиболее часто встречающиеся на практике значения 1р и ^ ножей для линейной перфорации приведены в табл. 6.8.

 

Типовые размеры угловых перфорационных ножей

Угловую перфорацию получают с помощью ножей, режущая часть которых через одинаковые расстояния имеет надрезки, заг­нутые под тупым углом к оси ножей. Режущая кромка таких но­жей и нанесенная ими перфорация представляют собой последо­вательность тупых углов, отогнутая сторона которых равна рассто­янию между соседними элементами перфорации. Угловые перфо­рационные ножи изготавливают из твердой стали 40 HR^, толщи­ной 0,71 и 1,05 мм. Как правило, их выпускают парами: левого и правого исполнения. Такой парой ножей обычно выполняют пер­форацию в виде полос, которые впоследствии вырываются из ма­териала коробки, образуя соответствующие отверстия. Ткповые размеры угловых перфорационных ножей приведены в табл. 6.9.

6.4.1.4. Биговка

Биговкой называют предварительное нанесение на мате­риал линий сгибов (бигов) в виде выдавленных канавок опре­деленного профиля.

Биговка предназначена для снижения жесткости листовых заготовок по линии сгиба. Она значительно облегчает условия образования сгибов и является эффективным средством повы­шения качества складных коробок, особенно в условиях авто­матизированной сборки.

Биговка представляет собой процесс местной вытяжки ма­териала и осуществляется по следующей схеме. Материал за­готовки 1 эластичными пружинящими прижимами 3 плотно фиксируется на жесткой матрице 5 и обтягивает поверхность биговальной матрицы 4 по линии ABCDEF (рис. 6.28), после чего специальным пуансоном 2, называемым биговальным ножом или биговальной линейкой, осуществляется местная вытяжка в зоне биговального канала. При таком процессе на­пряженно-деформированное состояние материала заготовки I непрерывно изменяется от сочетания одноосного сжатия и растяжения в зоне прижима до двухосного растяжения в зоне вытяжки биговальным ножом. Наибольшая интенсивность на­пряженно-деформированного состояния возникает в областях перехода от плоской части заготовки к формуемой канавке и по оси вытяжки в вершине канавки.