2.1.2. Штанцевание (высекание)

 

Понятие «штанцевание, или высечка» определяется в различных отрас­лях промышленности по-разному. В машиностроении, например, под штан- цеванием (высечкой или штампованием) в широком смысле подразумевают формообразование с помощью штампующего оборудования.

В переработке бумаги и картона под штанцеванием прежде всего пони­мают процесс высечки с помощью инструмента плоского закроя (заготовки) определенной конфигурации. Кроме того, штанцевание может сопрово­ждаться подрезкой, рилеванием, перфорацией или тиснением с помощью особых инструментов (смотри след.разделы). Если в процессе резания по­лотна разделение материала происходит только прямолинейно (в случае продольного или поперечного резания), то при штанцевании мы получаем, как правило, ломаные криволинейные замкнутые контуры закроя.

Рабочий процесс штанцевания может быть периодическим, если высека­ние производится путем прямолинейного или поворотного движения и не­прерывного вращательного движения (ротационная высечка). Периодиче­ский процесс более распространен, так как подготовка и изготовление рабо­чего инструмента проще и экономичнее. Ротационная высечка, несмотря на высокую производительность, менее распространена из-за сложности изго­товления и эксплуатации рабочего инструмента.

По способу выполнения рабочего процесса штанцевания различают: вы­секание по принципу ножниц и высекание по принципу ножа. В первом слу­чае работают верхний и нижний инструменты, во втором - инструмент ра­ботает против подкладки.

Высекание по принципу ножниц

При самых неблагоприятных условиях необходимая сила резания при высекании будет равна, Н:

Р = LST ,

где L - рабочая длина режущей грани, м; S - толщина материала, м; т - прочность материала на срез, Па.

Улучшение условий резания возможно за счет повышения качества за­точки инструмента и правильной его установки. Это позволяет уменьшить режущую силу.

Р = QLST ,

где а - коэффициент, учитывающий благоприятные для высечки факторы: косая заточка режущей кромки, косая установка и качественная подготовка инструмента (а<1).

Тупая режущая кромка ножа требует, как минимум, троекратного уси­лия резания.

При определении величины работы высекания обычно учитывают не полную толщину материала S, так как при определенной глубине внедрения

инструмента в материал происходит самопроизвольное опережающее разде­ление его. Это учитывается коэффициентом (фактором) среза b - 0,75. Работа А, необходимая для высекания, вычисляется по формуле:

A = bPS, Дж.

При косой заточке режущего штампа вместо S в формулу подставляют W- путь движения инструмента и соответствующую силу резания Р_х . Так как работа резания величина постоянная, то при увеличении пути снижается сила резания.

Средняя скорость резания г вычисляется исходя из высоты подъема штампа h и числа его ходов n:

Г = 2hn, м/мин.

Фактически, скорость должна быть в пределах 1,2 - 4,0 м/мин в зависи­мости от твердости материала (чем выше твердость - тем меньше скорость). Потребная мощность высекательной машины определяется по формуле:

N = ЬРг /( 60ц), Вт,

где b = 0,6 - 0,8; ц - коэффициент полезного действия установки (ц = 0,6 - 0,8).

Режущий инструмент состоит из штампа (пуансона) и режущей плиты (матрицы), как это имеет место в конструкциях прессов для переработки ме­таллов. Конструкции штампов бывают ненаправляемые (свободное резание) для высечки круглых и простых геометрических контуров закроя, и направ­ляемые посредством каких-либо приспособлений, гарантирующих высокую точность высечки (рис. 2.7).

По способу выполнения рабочих операций штанцевание разделяют на:

-  простое резание, когда за один ход машины одновременно осуществляется только один высекательный процесс;

-   последовательное резание, при котором происходят две или более высека- тельные операции последовательно друг за другом. После каждого хода ма­шины полотно материала протаскивается и подвергается следующей высеч­ке. Обычно на транспортируемом полотне вначале просекаются пазы (от­верстия), а затем уже все контуры;

-   комплексное резание, при котором производится одновременная высечка различных контуров закроя.

 

Высекание по принципу ножевого резания

При таком способе высекания инструмент проще в изготовлении, надеж­нее в работе и экономичнее, чем инструменты, работающие по принципу ножниц. Штанцевание по принципу ножевого резания описывается теми же закономерностями, что и при обычном резании.

На величину силы резания, возникающую при параллельном вертикаль­ном резании, влияют форма и размеры высекаемых закроек, а также число листов, расположенных друг над другом. От этих факторов зависит сила трения, которую нужно преодолеть при резании.

Процесс высекания закроя осуществляется с помощью высекального инструмента на специальной подкладке (рис. 2.8).

 

В качестве подкладки применяют высекальные торцевые доски из твердых пород древесины (кубики ясеня, белого или красного бука) , плиты из мягкого металла (свинец, медь, гарт или латунь), а также пластмассовые плиты. По мере износа торцевой доски ее можно восстанавливать строгани­ем. После восстановления необходимо проверить параллельность верхней и нижней поверхности.

Высекальные ножи (высекальные «формы» или «высечки») изготавлива­ются из закаленной или инструментальной стали. Контур высекального ножа может иметь различные формы от простейших круглых до весьма сложных конфигураций.

2.1.3. Пиление

Пиление как способ переработки разделением применяется реже других. Его используют, например, при резании гофрированного картона для изго­товления амортизаторов, ячеистого картона, заготовок гильз для намотки бумаги и картона, туалетной бумаги на рулончики и так далее.

Для пиления в качестве инструмента применяют дисковые или ленточ­ные пилы. Качество резания зависит от шага зубьев пилы, их размеров и остроты, а также скорости подачи пилы или материала. Обязательно следу­ет предусматривать устройство для непрерывного удаления картонно- бумажных опилок из зоны пиления.