Долой отходы!

Для достижения автоматического отделения отходов при ротационной высечке изделие из гофрокартона должно быть спроектировано таким образом, чтобы отходы высечки легче отделялись от изделия во время его выхода из ротационного узла. Опыт говорит о том, что в большинстве случаев проблема удаления отходов вызвана попытками производить с помощью ротации изделия, которые были спроектированы для высечки на плоских штампах.

Для того чтобы добиться стабильного и правильного удаления отходов в ротационной высечке, необходимо при проектировании изделия учитывать следующие факторы.

Необходимо избегать острых углов

Словарь определяет острый угол как угол менее 900. В высечке можно сказать, что острый угол появляется, когда один кусок режущего ножа устанавливается против другого с образованием острого угла в точке контакта. Для нормального удаления отхода из этой области штампа требуется эжекционная резина. Вследствие сжатия и перемещения резины бумажная пыль проникает в щель между ножами, увеличивая зазор между ними. В конце концов, зазор становится настолько большим, что отход перестает удаляться и остается на этой «перемычке». Рекомендации к конструированию подобных соединений ножей показаны на рис. 1. Имея изделие, дизайнер должен переделать проблемную область путем стыка ножей под 900 или изменением места стыка путем расширения паза (слота).

Ротационные ножи не должны сгибаться под острым углом. Когда ножи стыкуются под 900, соединение должно быть с помощью «усика» для предотвращения зазоров, мешающих нормальному удалению мусора. Необходимо продлевать периферические (изогнутые вдоль штампа) ножи за горизонтальные, тем самым как бы «защелкивая» их, не давая образовываться зазору (рис. 2).

Необходимо избегать соединения ножей по касательной

Такие соединения обычно образуются, когда клапаны с закругленными углами разделяются общим режущим ножом.

Рис. 3 показывает пример двух дизайнов с соединением двух ножей по касательной. 

Верхний вид слева представляет собой сопряжение двух соседних закругленных клапанов. Нижний вид слева показывает сопряжение двух раздельных одинаковых изделий, оба имеющих закругленные углы. Решением этой проблемы может являться изменение дизайна сопряжения, таким образом, один кусок ножа должен пересекаться с другим, общим для обоих изделий, под прямым углом (рис. 3, справа). 

Как острые углы, так и соединения ножей по касательной способствуют образованию зазоров при работе штампа, тем самым осложняя процесс отделения отходов.

Дизайн сопряжения для двух одинаковых изделий, соединенных сторона к стороне (внизу справа на рис. 3), не может быть применим для конца изделия, не сопряженного с другим изделием (наружной его стороной). В этом случае рекомендуется проектировать изделия несимметричными, если они удачно будут обрабатываться на ротационной машине. И необходимо объяснить заказчику, почему изделие спроектировано несимметричным. Раскрой из трех изделий поперек движения машины реально образует три различных формы изделия, тогда этот раскрой будет обрабатываться на машине легче.

Рис. 4 иллюстрирует четыре изделия с закругленными углами, соединенные таким образом, что образуются четыре соединения ножей по касательной. Этот вид соединения будет приводить к образованию зазоров между ножами и в процессе работы будет препятствовать эффективной высечке и удалению отходов. На этом рисунке также представлены три варианта дизайна сопряжения, решающих эту проблему.

Необходимо избегать внутренних отходов со сторонами, параллельными подаче листа в машину; избегать стыков углов; разрезать отходы на мелкие кусочки.

Экстремальным примером отходов с параллельными сторонами могут служить прямолинейные пазы (слоты). Очевидно, что слоты со сношенными боковыми сторонами лучше поддаются удалению отходов, чем прямолинейные. Когда стороны параллельны, резина труднее обрабатывает при удалении мусора из прямоугольного отверстия. Существует множество методов для улучшения стриппования (удаления отходов) из внутренних отверстий изделия.

Если удаляемый отход достаточно велик, его необходимо разрубить на более мелкие кусочки таким образом, чтобы короткий край кусочков совпадал с направлением подачи листа в машину (см. рис. 5). Если же нож, размельчающий отход, необходимо установить по направлению подачи машины, он не должен быть параллелен боковым ножам прямоугольного отверстия. Также необходимо иметь скругления на углах прямоугольных отверстий. При проектировании вырубного штампа необходимо убедиться, что все ножи пристыкованы друг к другу под углом 900. Все это про-длит жизнь штампа и облегчит его ремонт.

Альтернативным решением вышесказанному служит установка биговального ножа в зону удаляемого отхода. Этот биговальный нож должен располагаться в направлении подачи листа в машину. Удаляемый мусор сгибается и «скручивается» под действием биговки, поэтому резине легче его вытолкнуть.

На рис. 5 вверху справа показаны оба эти метода: с разделителем отхода и с биговальным ножом. Необходимо использовать один из этих методов, но не оба вместе. Более предпочтительным является использование биговального ножа. Рис. 6 показывает, как улучшить стриппование путем разворота удаляемого квадратного мусора на 450, а также путем утолщения сторон слота для избежания параллельности сторон в направлении подачи листа в машину.

Рис. 7, вид слева, показывает пример неудачной стыковки ножей в прямоугольных защелках самосборной коробки. Если штамп собран таким образом, то в процессе эксплуатации в местах стыка образуются зазоры, в которых картон не будет разрубаться. Правый вариант сборки ножей гарантирует нормальную высечку и удаление мусора из отверстий. Также рекомендуется скруглять углы по мере возможности (рис. 8).

Разрезайте отходы на мелкие части в направлении подачи в машину

Эта рекомендация позволит повысить эффективность процесса удаления отходов. Будьте уверены, что отходы больших размеров должны разрезаться перед выталкиванием. Однако проблема состоит в том, чтобы не дать изделию попасть на укладчик с неудаленными частями отходов.

Кусочки отходов длиной от 250-300 мм должны обязательно разделяться. Однако необходимо время, пока высеченный большой кусок отходов полностью высечется и попадет на конвейер. Здесь может помочь специальная «встряхивающая» секция перед укладчиком изделий (рис. 9). Но все же ключом к успешному удалению отходов и чистой укладке изделий в стопу является разделение отходов на мелкие кусочки с небольшими размерами по направлению подачи в машину.

Рис. 10 показывает образец изделия, которое имеет большую площадь отходов. Обратите внимание, как отходы разрезаются на мелкие кусочки с использованием специальных разрезных ножей. На рисунке видны примеры правильного и неправильного использования разрезных ножей. На рис. 10 слева боковой отход (трим) слишком длинный, внутренние отходы слишком длинны по направлению подачи в машину, и стороны этих отходов параллельны. На видах в центре и справа видно, что трим разрезан на мелкие кусочки (150 мм max поперек штампа, 100 мм max вдоль штампа), разделители-ножи внутренних отходов установлены под углом для избегания параллельных сторон или используется биговальный нож вдоль штампа для «освобождения» отхода с ножей штампа.

Большие квадратные куски отходов с параллельными сторонами режутся ножами-разделителями на два или более кусочка. Для маленьких квадратов рекомендуется развернуть их на 450 – не будет проблем со стыковкой, потому что стороны квадрата не будут параллельны направлению подачи в машину (см. рис. 6). Вертикальные пазы (слоты), как и вентиляционные отверстия, всегда трудны в стрипповке. Необходимо немного расширить их на конус. Любое количество скошенных слотов на штампе всегда лучше, чем их полное отсутствие.

Удаление круглого куска отходов

Круглые отходы – это прекрасная возможность для использования биговального ножа с целью улучшения стрипповки. Большинство изготовителей вырубных штампов для улучшения удаления круглых отходов разрезают их на мелкие кусочки (рис. 11). Когда биговальный нож установлен как диаметр внутри отверстия, то отход будет сгибаться, что позволит резине удалить его более эффективно. Направление установки биговального ножа должно совпадать с направлением подачи в машину. Биговка эффективна в отверстиях диаметром 38-100 мм. Отходы диаметром более 100 мм рекомендуется резать на более мелкие кусочки.

Для окружностей диаметром менее 38 мм рекомендуется использовать специальную резину для выталкивания отходов.

Еще одной альтернативой является изменение формы окружности на овальную. Овалы будут стрипповаться более эффективно, чем окружности.

Избегайте отходов, которые могут цепляться своими углами

Форма отходов, представленных на рис. 12, будет создавать проблемы при стрипповке. Если размер отходов мал, то рекомендуется заменить эти отверстия на прорези. Если же размеры отверстий большие, необходимо устанавливать ножи-разделители отходов на более мелкие части. Необходимо помнить, что ножи-разделители надо ставить под углом к ножам отверстий, а также надо применять биговальные ножи вдоль направления подачи листа в машину.

Избегайте больших размеров отходов

Как было сказано выше, если отходы не разделены на части и имеют большие размеры, будут создаваться большие проблемы с их удалением и последующей транспортировкой и укладкой изделий. Маленький размер отходов значительно облегчает эти операции, способствует получению изделий без отходов, оставшихся в стопе. Рекомендуемые размеры отходов для ротационной высечки представлены на рис. 13.

Дизайн пазов (слотов) для улучшения эффективности стрипповки

Одним из первых вопросов дизайнера коробок должен быть: «Нужны ли вообще пазы в этом изделии?». Часто пазы можно заменить на прорези, и тогда отсутствие отходов снимет вопрос о проблемах стрипповки.

Если же изделие не может быть спроектировано без пазов – могут ли эти пазы быть расширяющимися (то есть с непараллельными сторонами)? Предпочтительно иметь обе стороны паза расширяющимися, но если это невозможно, необходимо расширить хотя бы одну сторону слота. Если обе стороны паза должны быть прямыми и параллельными друг другу, необходимо определить причину для этого дизайна.  Чаще всего, это необходимо для стягивания углов короба в собранном состоянии. В таком случае можно спроектировать паз со сторонами, параллельными на расстоянии, скажем, 25 мм, а затем расходящимися под углом (рис. 14). Многие изготовители вырубных штампов делают скос на слотах в пределах 1-3 мм, даже если для короба требуется выдержать параллельность сторон слота. Это связано с тем, что такие скошенные слоты способствуют лучшему отделению и выталкиванию отходов, а визуально на изделии этот скос просто невозможно заметить.

Для создания «плотных» углов в изделиях ротационной высечки применяют небольшие прорези длиной 9-12 мм, расположенные между биговкой клапанов и расширяющимся слотом (рис. 15).

Даже если эта прорезь в нижней части слота будет длиннее, чем 12 мм, все равно этому маленькому кусочку ножа будет тяжело плотно сидеть в фанерном основании. (Считается, что хорошо будет держаться в штампе нож, длина которого в полтора раза больше его высоты). Для укрепления такого вида прорезного ножа необходимо, используя обычный режущий нож, согнуть его на три четверти длины и установить, как на рис. 15. Затем надо ту часть ножа, которая будет служить биговкой, срезать по высоте до размера биговального ножа. Эта комбинация режущего и биговального ножа будет помогать делать в изделии прорезь, и не позволит прорезному ножу вывалиться из фанеры при работе.

Избегайте недостаточной ширины бокового отхода (трима) и слотов

Неправильный выбор ширины трима и слотов приведет к снижению качества изготовленного изделия, так как вследствие этого получаются неровные края в месте высечки, либо трим вообще не отрубается. Также это может привести к поломке вырубного штампа. Оценивая соотношение цены картона и конечной стоимости вырубленного изделия, необходимо вывести закономерность допуска трима для листов гофрокартона.

Узкий трим не сможет обеспечивать жесткости кромки листа, которая требуется для чистого реза кромки изделия. Как результат, кромка может сминаться и не разрезаться чисто и ровно. Также ширина трима может быть настолько узкой, что мелкие кусочки картона будут забиваться и утрамбовываться между резиной и ножом кромки штампа, что будет приводить или к отрыву резины со штампа, или к изгибу и поломке режущих ножей, либо к растрескиванию фанерного основания штампа.

Так как передняя и задняя кромки режутся постоянно поперек вращению вырубного штампа, тонкие кромки листа картона нуждаются в дополнительной поддержке для их чистого и аккуратного разрезания. Для обеспечения этой поддержки необходимо добавить на вырубной штамп в местах трима резину высокой твердости высотой на 0,75 мм ниже вершины режущего ножа.

Дискуссия о ширине слотов и о ширине трима небезосновательна. Разумеется, бывают случаи, когда необходимо проектировать узкие слоты и трим. Но все равно, когда есть выбор, всегда необходимо следовать рекомендациям по выбору ширины слота и трима, так как это влияет на качественную высечку и удаление отходов.

Перед представлением таблиц ширины слотов/трима, рассмотрим конструкцию гофрокартона (рис. 16).

На виде сверху ширина слота настолько мала, что при высечке отход представляет собой три раздельных куска бумаги. В этом случае мусор будет забиваться между режущими ножами и резиной, что приведет к проблемам, упоминавшимся ранее.

На следующем рисунке показан слот такой ширины, что средний слой (флютинг) приклеен с одним лайнером, но не приклеен с другим.

Третий рисунок показывает случай, когда все три слоя бумаги склеены вместе, однако при высечке он сминается в плоский мусор, который достаточно тяжело вытолкнуть.

Для того чтобы отход не терял своей гофрированной структуры и не раздавливался при стрипповании, он должен содержать в себе четыре клеевые линии.

Четыре линии клейки для различных вариантов гофрокартона подразумевают следующие ширины слотов или трима:
В-картон – 9,5 мм;
С-картон – 12 мм;
А-картон – 14,3 мм.

Рассмотрев геометрию гофрокартона по вышеописанному принципу, видим что при ширине слотов или трима меньшей, чем рекомендовано выше, мусор будет отделяться плохо.

Что касается слотов, то есть ли возможность влиять на удаление отходов при размерах слотов меньших, чем рекомендованы? При использовании новой резины с закрытыми порами высокой твердости, представленной на рынке, узкие слоты будут прорубаться и отстрипповываться достаточно успешно. Однако опыт показывает, что минимальная ширина зависит от веса бумаги, из которой состоит гофрокартон.