Cięcie wstęgi materiału Đ papieru czy folii Đ metodš cięcia nożycowego (np. nożami kršżkowymi) jest powszechnym elementem cišgu produkcyjnego w przemyle poligraficznym i opakowaniowym. Problemy, jakie mogš występować w czasie cięcia, powodujš powstawanie odpadów i zmniejszajš przydatnoć dużej częci produkcji. Najlepszym sposobem usuwania zakłóceń w pracy jest dobra znajomoć podstaw stosowanej technologii, a więc krótkie wprowadzenie w te zagadnienia może być znacznš pomocš w praktycznym działaniu. Tym zajmuje się artykuł w czasopimie ăFlexo+Tief-DruckÓ.
Najważniejszym zmiennym elementem w procesie obróbki jest cięty materiał: zadrukowane podłoże, folie na opakowania itp. Jego właciwoci majš znaczny wpływ na przebieg cięcia; sš to takie właciwoci, jak: ciężar, szerokoć, gruboć, skład chemiczny, naprężenie, temperatura. Do tego muszš być więc dobrane parametry techniczne zwišzane z cięciem.
Prędkoć obróbki
Generalnie system cięcia musi być dostosowany do prędkoci roboczej maszyny produkcyjnej. Wyższa prędkoć powoduje, po pierwsze, doprowadzenie wyposażenia tnšcego do granicy wytrzymałoci na mechaniczne obcišżenie, a po drugie Đ wstęga nie może już prawidłowo reagować. Wywołane przez to wibracje i rezonans często rozchodzš się po całej maszynie. Występujš one przy osišgnięciu krytycznej, granicznej iloci obrotów i prowadzš do tego, że górne noże ăskaczšÓ na noże dolne i uchwyty noży zaczynajš się poruszać, co prowadzi z kolei do przerywanego cięcia i zmniejszenia trwałoci noży.
Problemem przy nadmiernej iloci obrotów może być także niewystarczajšce smarowanie łożysk piast górnych noży. W wyniku tego może wystšpić postępujšce tarcie, prowadzšce do przerwania współpracy i równobieżnoci górnego i dolnego noża. Wstęga rwie się, gdy jej prędkoć jest wyższa od prędkoci obrotowej noży. Na skutek przerywanego styku obu noży powstajš tępe krawędzie cięcia, co też może doprowadzić do zerwania wstęgi.
Każde spiętrzanie się materiału bezporednio przed urzšdzeniem do cięcia jest oznakš różnych prędkoci urzšdzenia i wstęgi, a w celu skorygowania tego zjawiska musi być doprowadzona większa moc. Może to wymagać dodatkowych napędów, większego kšta opasania lub zainstalowania skutecznego systemu regulacji naprężenia wstęgi.
Ostroć i profil noża
Ostry nóż tnie czysto i bez pylenia. Decyzja o tym, czy nóż jest jeszcze ostry i kiedy musi być wymieniony, wymaga bardzo uważnej obserwacji przez dowiadczonš obsługę maszyny. Nie powinno się wymieniać noża dopiero wtedy, gdy kontrola jakoci wykaże wadliwe krawędzie cięcia, gdyż okazuje się, że do tego czasu wyprodukowano już zbyt wiele odpadu. Należy przeszkolić personel w okrelaniu zużycia noża na podstawie obserwowania polerowanego piercienia na jego krawędzi.
Piercień ten powstaje w czasie cięcia przez styk górnego i dolnego noża. Im bardziej tępy jest nóż, tym szerszy jest ăpiercień zużyciaÓ. Zwykle noże sš wymieniane lub szlifowane, gdy szerokoć tego piercienia osišga 0,3 mm. Ponieważ jednak stosowanie noży zwišzane jest często ze specyficznymi warunkami, dlatego też wypolerowany piercień na krawędzi może być szerszy lub węższy niż 0,3 mm. Dla każdego przypadku zastosowania należy więc indywidualnie ustalić tolerowanš szerokoć piercienia. Tylko wtedy jest ona odpowiednim wskanikiem do okrelania okresów ostrzenia noży.
Profil i gruboć ciętej częci noża (czyli jego tzw. fazy) oraz niezbędne boczne siły nacisku sš okrelane przez rodzaj ciętego materiału. Ważnym kryterium dobrania geometrii ostrza jest wypieranie (zgniatanie) materiału podczas wnikania ostrza. Z tego też względu, w zależnoci od ciętego materiału, wybiera się wstępne fazy ostrza o różnej geometrii i gruboci. Przez stosowanie noży z małym kštem fazy można zmniejszyć problem wyłamywania się krawędzi cięcia, gdyż w obrębie nacisku wyższa jest stabilnoć cięcia. Przy takich nożach mniejsze jest także odkształcenie brzegu wstęgi przy cięciu folii. Profil noża z minimalnym kštem fazy zapewnia też dłuższš żywotnoć krawędzi noża.
Przykładowe szerokoci fazy w nożu górnym:
Ľ do materiałów twardych (np. tektura): od 0,6 do 3 mm,
Ľ do papieru, cienkiej tektury: 0,5 mm,
Ľ do cienkiego papieru, folii: od 0,3 do 0,5 mm.
Zużycie noża
Przy obracajšcych się górnych i dolnych nożach krawędzie tnšce podlegajš bocznym siłom nacisku. Gdy siły te sš zbyt duże, to z krawędzi wyłamywane sš mikroskopijne czšsteczki. Zakres styku noży powiększa się i tworzy się jasny ăpiercień zużyciaÓ, widzialny na całym obwodzie noża. Ten piercień działa jako odwrotny szlif, przez co punkt cięcia przesuwa się od pierwotnego obwodu noża do wewnętrznej krawędzi ăpiercienia zużyciaÓ. Gdy cięta wstęga materiału jest wciskana w tę szczelinę, to noże sš odpychane od siebie. Obsługa próbuje wtedy ponownie odtworzyć cięcie przez zwiększenie siły nacisku, lecz to nie może się udać, gdyż włókna będš między nożami nie cięte, ale wyciskane. Gdy szerokoć szczeliny między nożami przekracza rednicę włókien materiału, to noże należy wymienić. Podwyższenie siły docisku doprowadzi jedynie do przyspieszenia zużycia noży, szczególnie noża dolnego. ăPiercień zużyciaÓ tworzy się szybciej, w zależnoci od kšta dostawienia i siły docisku. Jego szerokoć powiększa się tak długo, aż powierzchnia styku staje się tak duża, że przejmuje występujšce siły. Wtedy zużycie występuje na skutek drgań, wywołanych stałym polizgiem między nożami lub w formie cierania krawędzi tnšcej przez powtarzajšcy się kontakt z ciętym materiałem.
Ostrzenie
Do jakiego stopnia można ostrzyć noże? Przy maszynach z osobno ustawianymi uchwytami noży jest to możliwe tak długo, jak długo górny nóż zachodzi na dolny. Przy maszynach z wieloma nożami na wspólnym wale noże muszš być szlifowane dokładnie na tę samš rednicę. Komplet noży musi być tak ostrzony, aby zapewnić równomierne zachodzenie na dolne noże na całej szerokoci maszyny.
Przy ostrzeniu noża należy zdejmować tylko tyle metalu, ile jest niezbędne do usunięcia ăpiercienia zużyciaÓ i utworzenia ostrej krawędzi tnšcej z odpowiednim profilem.
Podczas ostrzenia należy bezwzględnie unikać rozgrzewania się noża, gdyż zmniejsza to jego twardoć. Ważne jest też usunięcie zadziorów na krawędzi ostrza. Należy również pamiętać o tym, aby krawęd tnšca była jak najmniej szorstka.
Ruch obrotowy i wibracje
Aby zoptymalizować wytrzymałoć noży i zminimalizować pylenie, należy utrzymywać możliwie minimalne bicia noży na boki i promieniowe. W zależnoci od takich czynników, jak prędkoć maszyny, rednica noża i cięty materiał bicie boczne większe od 0,1 mm może być problemem. Nóż górny na skutek dosuwania się do bijšcego noża dolnego wpada w drgania, które prowadzš do poważnego zużycia, szczególnie przy dużej sile docisku. Może się zdarzyć, że górny uchwyt nie może dostatecznie szybko reagować na te drgania, co prowadzi do przerywanej, ăwyszarpanejÓ krawędzi cięcia. Podwyższone bicie jest często wywoływane przez zanieczyszczenie na piacie mocujšcej lub na nożu, nie w pełni sprawne urzšdzenia do ostrzenia lub uszkodzone łożyska piasty noża. Boczne bicie dolnego noża prowadzi do sinusoidalnej krawędzi cięcia. Boczne bicie górnego noża powoduje zjawisko nakładania na siebie na nawiniętym zwoju sinusoidalnych brzegów cięcia. Przy produktach wymagajšcych wysokiej dokładnoci może to doprowadzić do przekroczenia granic tolerancji. Boczne bicie zawsze prowadzi do przedwczesnego zużycia noża i do podwyższonego pylenia.
Kšt dostawienia
Wadliwy kšt dostawienia to częsty błšd przy cięciu. Przez kšt dostawienia rozumie się kšt między nożem górnym i dolnym. Przy większoci wyrobów papierowych kšt ten powinien wynosić 0,5 stopnia. Większe kšty prowadzš do bardzo poważnego skrócenia okresu wytrzymałoci noży. Gdy jednak kšt ten jest bliski lub równy zeru, to zamiast cięcia występuje fałdowanie bšd zgniatanie wstęgi między nożami.
Optymalny kšt dostawienia dla okrelonego produktu jest wyznaczony przez najmniejszy kšt niezbędny do prawidłowego cięcia wstęgi. Gdy znajdzie się optymalny kšt, należy na tę wartoć ustawić na stałe uchwyt noża. Jest to ważne przy ustawialnych uchwytach noży, gdyż obsługujšcy maszynę często sš skłonni do wybierania zbyt dużego kšta, aby w ten sposób usunšć kłopotliwe problemy lub zniwelować wpływ tępych noży.
Gdy nóż pracuje przy okrelonym kšcie dostawienia, to nie można tego kšta zmniejszać, gdyż nóż jest dotarty przy poczštkowym kšcie. Zmniejszenie kšta prowadzi do rozdzielenia krawędzi tnšcych i pogorszenia jakoci cięcia. Zbyt duży kšt dostawienia daje nadmierne tarcie krawędzi górnego noża w stosunku do krawędzi cięcia na wstędze, co prowadzi do zniekształcenia tej krawędzi.
Nakładanie się noży i geometria ich ustawienia
Dokładne ustawienie uchwytu noża ma duże znaczenie dla właciwego nakładania się (zachodzenia na siebie) ostrzy noży górnego i dolnego, a więc dla jakoci cięcia. Przy większoci materiałów przednia krawęd tnšca górnego noża musi dotykać noża dolnego dokładnie w najwyższym miejscu i nakładać się na niego. W tym celu o górnego noża musi być przesunięta w stosunku do osi dolnego noża, w kierunku biegu wstęgi. Gdy górny nóż będzie ustawiony na prawidłowe nakładanie się, to przednia krawęd tnšca padnie dokładnie na najwyższy punkt dolnego noża, co zapewni optymalnš jakoć cięcia. Cięta wstęga musi dotykać dolnego noża w punkcie cięcia. Gdy ten styk wypadnie przed punktem cięcia, to materiał będzie rozrywany, a nie czysto cięty.
Nakładanie się noży (wartoci orientacyjne, mm):
Ľ cienki papier do 20 g/m2: 0,3-0,5
Ľ cienki papier do 80 g/m2: 0,4-0,7
Ľ papier 60-150 g/m2: 0,6-1,0
Ľ cienka tektura do 300 g/m2: 0,6-1,2
Ľ tektura ponad 300 g/m2: 1,0-1,5.
Przy maszynie do cięcia po stycznej prędkoć obrotowa dolnego noża musi być zawsze co najmniej równa lub większa od prędkoci wstęgi. Gdy prędkoć dolnego noża jest mniejsza, może dojć do spiętrzania materiału, deformacji brzegów lub zrywania wstęgi.
Docisk
Docisk niezbędny do utrzymywania styku górnego i dolnego noża zależy od ciętego materiału. Za duży docisk prowadzi do przedwczesnego zużycia noży, za niski docisk powoduje przerywane cięcie oraz powyrywane i zdeformowane brzegi. Większoć pracowników obsługujšcych maszynę cišgle reguluje docisk na uchwycie noża i w ten sposób powoduje przedwczesne jego zużycie oraz gorszš jakoć cięcia. Utrzymanie styku noża górnego z dolnym jest od wielu lat wyzwaniem dla producentów uchwytów noży. Proste, sztywne uchwyty sš wprawdzie tanie, jednak nie pozwalajš na dokładne ustawienie docisku. Nie sš one też w stanie wyrównać bicia noży. Dlatego też uchwyty noży wyposaża się w różne systemy sprężyn. Taki system to kombinacja sprężyn skrętnych i równolegle prowadzonego zawieszenia, pozwalajšca na osišgnięcie optymalnego ustawienia noża i dajšcego się okrelić stosunku między sprężynš a siłš.
Przykładowa siła docisku wzajemnego dostawienia noży:
Ľ cienki papier: do 15 N
Ľ folie: do 18 N
Ľ papier do 150 g/m2: do 20 N
Ľ cienka tektura: do 25 N
Odsysanie bocznych pasków
Odsysanie bocznych pasków odpadowych jest problemem, szczególnie przy dużych prędkociach. Nieodpowiedni system odsysania powoduje większe występowanie naderwanych brzegów, powstawanie pylenia i rys na paskach. Występuje to szczególnie wtedy, gdy pasek jest odprowadzany bezporednio przy punkcie cięcia bez jakiegokolwiek podparcia. Innš przyczynš jest skone odprowadzanie paska Đ naderwane i pofalowane brzegi to oznaka nierównomiernego naprężenia paska.
Prędkoć odsysania paska musi być dostosowana do materiału. Gdy jest ona zbyt wysoka, to zbyt mocne ssanie prowadzi do naderwanych brzegów przy grubych materiałach, a materiały cienkie sš zrywane. Gdy jest zbyt niska, to kanały ssšce zapychajš się.
Na podstawie artykułu ăAuf Messers SchneideÓ z ăFlexo+Tief-DruckÓ nry 3/2002 i 4/2002 opracował ZZ
