Журнал PG предлагает вниманию читателей терминологию и конструктивные особенности инструмента (оснастки) для высечки картонной упаковки на листовых тигельных штанцевальных автоматах типа BOBST Autoplatine SP (BOBST SA), WPM (WUPA), Iberica (Iberica AG).

PG предлагает вниманию читателей терминологию и конструктивные особенности инструмента (оснаст­ки) для высечки картонной упаковки на листовых тигельных штанцевальных автоматах типа BOBST Autoplatine SP (BOBST SA), WPM (WUPA), Iberica (Iberica AG). К оснастке для указанных машин предъявляются достаточно жесткие технические требования с целью обеспечения качества произво­димой упаковки и поддержания максимально высо­кой производительности, которая подчас достигает 8 000 листов в час.

 

Плоским штанцеванием явля­ется процесс обработки лис­товых и рулонных материа­лов с целью придания изде­лию фигурной формы.  Он осуществляется   плоскими   штанцевыми формами (см. фото 1) с применением биговальных контрматриц (см. фото 2) или биговальных каналов (см. фото 3). Обра­батываемыми материалами, как правило, являются различные бумаги, сплошные и гофрированные картоны, пластики.

Штанцевание может включать в себя процессы высечки, перфорирования, рицевания, бигования и тиснения, а также их различные комбинации.

Высечка — сквозное прорезание обраба­тываемого материала режущей линейкой штанцформы по непрерывной линии.

Перфорирование — сквозное прореза­ние материала по прерывистой линии, характеризующееся чередованием прорезей и пробелов постоянной величины (шагом перфорации «пробел/рез»).

Рицевание — частичное прорезание ма­териала режущей линейкой меньшей, чем в случае высечки, высоты. Такие линейки часто называют рицовочными.

Бигование — процесс формирования на обрабатываемом материале «П»-образного выступа (в сечении), предназначенного для создания линии сгиба высеченной заготов­ки.

Тиснение — формирование рельефа на материале. Оно может быть конгревным и блинтовым. В процессе блинтового тисне­ния рельеф формируется за счет вдавлива­ния в толщу материала выступающих эле­ментов клише, при этом оборотная сторо­на материала опирается на плоскую ровную поверхность и сама остается ровной и плос­кой. При конгревном тиснении материал выступами контрматрицы вдавливается во впадины матрицы. При этом толщина само­го материала не изменяется, то есть не про­исходит сдавливания.

Сменный инструмент, изготовленный по оригинальной конфигурации, соответству­ющей конкретной работе по штанцеванию материала, принято называть штанцевальной оснасткой (оснасткой для штанцевания). Упомянутые штанцевые формы (да­лее «штанцформы») и биговальные контр­матрицы (или каналы) являются лишь од­ним из компонентов комплекта штанцевальной оснастки, используемого на обору­довании для автоматического штанцевания, удаления отходов и разделения высе­ченных заготовок.

В комплект штанцевальной оснастки для такого оборудования могут также входить:

-     оснастка для удаления отходов (см. фо­то 4);

-     оснастка   для   разделения   заготовок (см. фото 5);

-     оснастка для отделения передней отход­ной кромки (см. рис. 1).

В зависимости от конкретного вида рабо­ты по штанцеванию, от запроса заказчика, а также принятой у изготовителя техноло­гии производства компонентов оснастки, последняя может быть изготовлена в раз­личной комплектации и исполнении, подразумевающих применение различных рас­ходных материалов, технологий их обработки и сборки. Ниже приводится общее описание наиболее часто встречающихся способов исполнения компонентов оснаст­ки для плоского штанцевания.

Плоская штанцформа (см. рис. 2) состоит из плоского основания с прорезанными в нем пазами, в которые вставлены режу­щие, биговальные и другие специальные типы стальных линеек.

Наиболее распространенным материа­лом для основания плоской штанцформы является фанера из твердых пород дерева (береза, бук, клен), пригодная для лазер­ной резки. Вдоль контура режущих, перфо­рационных и других линеек, проникающих при штанцевании вглубь обрабатываемого материала, на рабочую (обращенную к обрабатываемому материалу) поверхность основания клеями специальных типов приклеиваются выталкивающие (эжекторные) материалы. Они могут иметь различный профиль сечения, быть изготовлены из раз­личных материалов (резина, пробка, специальные материалы) с различными характеристиками твердости и временем релакса­ции. Применение конкретного эжекторного материала определяется характеристи­ками обрабатываемого материала, а также типом и производительностью штанцевального оборудования.

В основание штанцформы также могут быть вмонтированы специальные детали, например, резьбовые втулки особого «Т» образного профиля для крепежа в штанцевальной машине. При одновременном со­вмещении плоского штанцевания с процес­сом конгревного (рельефного) тиснения штанцформа в своем основании может иметь специальные вставки с матрицами для тиснения. В таком случае штанцформа также может быть укомплектована контр­матрицами для тиснения. Штанцевание производится с применением, как уже было сказано выше, биговальных контрматриц или каналов. Для установки оригинальных биговальных контрматриц в отверстия ос­нования штанцформы монтируются пози­ционирующие штифты (как правило, сталь­ные).

По запросу заказчика штанцформа до­полнительно может укомплектовываться в оговоренных количествах как биговальны-ми каналами или контрматрицами, так и приправочным листом, представляющим собой тонкий лист специальной бумаги, пластика или кальки с нанесенным на него контуром расположения линеек штанцформы. Приправочный лист применяется для выравнивания давления по рабочей повер­хности в штанцевальных машинах.

Биговальной контрматрицей называется специальное устройство, являющееся ответной частью биговальных линеек плос­кой штанцформы. Как правило, на каждую часть штанцформы, соответствующую од­ному высекаемому изделию (при многоме­стной штанцформе), изготавливается от­дельная контрматрица. Таким образом, один комплект биговальных контрматриц соответствует числу расположенных на штанцформе изделий (мест) плюс некото­рое количество запасных контрматриц. Заказчик может заказать несколько комплектов контрматриц. Биговальные контрмат­рицы (см. рис. 3) изготавливаются фрезе­рованием из специального листового мате­риала пертинакс, имеющего клеевой слой, защищенный силиконовой бумагой. Пертинакс представляет собой многослойный армированный специальной тканью плас­тик и может иметь различную толщину (от 0,3 до 1,0 мм) в зависимости от толщины материала, предназначаемого для бигования с помощью данной контрматрицы. Габариты размеры и конфигурация контрматриц зависят от конструкции конкретного изделия, которое будет высечено с их помощью.

Биговальный канал представляет собой специальное устройство ленточного типа (см. рис. 4). Биговальный канал состоит и направляющего пластикового устройства собственно биговальной канавки со скошенными внешними кромками, стального или тонкопленочного пластикового основания с клеевым слоем и защитной силиконовой бумаги. Бортики биговальной канав­ки могут изготавливаться из различных материалов: пластика, прессшпана. В зави­симости от назначения биговальный канал может располагаться несимметрично отно­сительно оси симметрии сечения биговальной линейки, а также быть сдвоенным (две параллельные биговальные канавки на од­ном основании).

Верхняя часть оснастки для удаления от­ходов (см. рис. 5) представляет собой конструкцию, состоящую из плоского фа­нерного основания с прорезанными в нем лазерным лучом пазами и отверстиями, в которые вставлены детали, выполняющие роль пуансонов. Они проталкивают отхо­ды через отверстия в нижней части оснас­тки для удаления отходов. Пуансоны мо­гут быть изготовлены из различных мате­риалов: дерева, фанеры, стали, цветных металлов и сплавов, пластмассы и пр. Кроме того, верхняя часть оснастки имеет приклеенные к фанерному основанию прижимные устройства в виде полос из поролона различной твердости и плотнос­ти в зависимости от свойств обрабатывае­мого материала. Также в фанерное осно­вание оснастки могут быть вмонтированы специальные детали для крепежа оснаст­ки в штанцевальной машине (здесь, на­пример, резьбовые втулки особого «Т» об­разного профиля) и другие детали.

Нижняя часть оснастки для удаления от­ходов (см. рис. 5) состоит из плоской фанеры с вырезанными в ней по оригинальной конфигурации удаляемых отходов отверстиями. Кромки отверстий обрабатывают­ся специальными фрезами для получения фасок особой формы и размеров. В необхо­димых случаях в фанеру могут быть вмонтированы стальные линейки для разделе­ния (сепарирования) отходов друг от дру­га. К фанере по согласованию с заказчиком могут быть прикреплены балки специаль­ного профиля из фанеры либо другого ма­териала для крепления оснастки в штанцевальной машине.

Для совместной транспортировки и хра­нения верхней и нижней частей оснастки для удаления отходов они соединяются между собой при помощи специальных стальных либо пластиковых винтов и гаек с применением промежуточных втулок.

Верхняя часть оснастки для разделения заготовок (см. рис. 6) представляет собой конструкцию, состоящую из выдавливаю­щих высеченные заготовки элементов, смонтированных на плоском фанерном основании и вмонтированных в него дета­лей для крепежа оснастки в штанцевальной машине. Выдавливающие элементы могут состоять из деталей, изготовленных из фанеры, дерева, пластика либо метал­ла и оклеены специальной пористой рези­ной со стороны, обращенной к обрабаты­ваемому материалу. При определенных видах работ в фанерное основание могут быть вмонтированы специальные при­жимные устройства, закрепляемые при помощи резьбовых крепежных изделий.

Нижняя часть оснастки для разделения заготовок в зависимости от вида работы и специфических требований заказчика мо­жет быть изготовлена в различных видах. Основными из них являются комбиниро­ванное исполнение (см. фото 6) и цельнометаллическое (см. фото 7).

Комбинированная оснастка (см. фото 6) состоит из перестраиваемой под различные форматы металлической рамы, для облег­чения конструкции, как правило, изготавливаемой из алюминиевых сплавов, и съем­ной решетки, вырезанной лазерным лучом из плоской фанеры или специального пла­стика. К фанерной решетке винтами крепятся стапелирующие кронштейны, анало­гичные представленным на рис. 6, но несколько иной конструкции. Затем решетка винтами крепится к раме. Оснастка имеет специальный позиционирующий кронш­тейн, используемый для установки оснаст­ки в штанцевальной машине.

Цельнометаллическая оснастка (см. фо­то 7) представляет собой раму с внутрен­ней решеткой, детали которых изготавли­ваются из стали методом лазерной или во­доструйной резки по оригинальной конфи­гурации. Затем детали проходят финишную механическую обработку и соединяются сваркой. К сваренной конструкции крепят­ся специальные металлические раздвиж­ные кронштейны для стапелирования раз­деляемых заготовок. Рама имеет специаль­ное приспособление для точного позицио­нирования оснастки в штанцевальной ма­шине.

Оснастка для отделения передней кромки листа в зависимости от модели штанцевальной машины может состоять как из верхней и нижней частей, так и только из верхней части. Верхняя и нижняя части такой оснастки представляют собой выре­занные лазерным лучом по оригинальной конфигурации из плоской фанеры детали, имеющие специальные пазы для крепле­ния оснастки в штанцевальной машине. Для некоторых марок штанцевальных машин по согласованию с заказчиком и в за­висимости от конкретного способа крепления оснастки она может дополнительно либо комплектоваться крепежными втулка­ми, либо иметь прикрепленные по передней кромке деревянные или фанерные блоки.

Таким образом, изготовление штанце­вальной оснастки для автоматов типа BOBST Autoplatine SP представляет со­бой достаточно сложный процесс как с точки зрения конструирования, от кото­рого напрямую зависит функциональ­ность оснастки, так и с точки зрения спе­цифических используемых материалов и технологий их обработки. Именно поэто­му производство штанцевальной оснастки представляет собой отдельный вид высо­котехнологичного производства и бизне­са, сопряженный с персонализированной работой с каждым клиентом, учитываю­щий индивидуальные требования его производства. Принимая во внимание еще и высокий уровень капиталовложений на покупку специального оборудования (ла­зерный комплекс, автоматическое обору­дование для подготовки линеек, фрезеро­вания биговальных контрматриц и др.), программного обеспечения и на обучение персонала, становится очевидно, что раз­витие производства штанцевых форм и оснастки в рамках типографий и карто­нажных комбинатов лишено коммерчес­кого смысла. Вот почему с возникновени­ем в России частных типографий, разви­тием производства картонной упаковки и, как следствие, увеличением спроса на изготавливаемую на заказ штанцевальную оснастку появились и развились предпри­ятия — изготовители данной продукции.

Вооруженный знаниями передовых тех­нологий изготовитель упаковки имеет дополнительное преимущество перед конку­рентами, так как четко представляет себе технологию высечки различных специфи­ческих продуктов, ориентировочную сто­имость требуемой оснастки, ее изготовите­лей и сроки поставки. Такие знания помо­гают свободно ориентироваться на рынке и оперативно принимать решения, связан­ные с потенциальными заказами.

В дальнейшем мы постараемся предста­вить все разнообразие современных технологических решений в производстве штанцевальной оснастки и дать рекомендации по оптимальному применению различных ее вариантов.

 

Виктор Иконников, руководитель направления ПШО ООО «Растр-технология»