Вводный курс в высечку *

Сама по себе технология высечки проста. Это процесс вырезания идентичных форм или частей продукта из различных материалов (от мягких до полужёстких) с помощью специальных штампов с заточенными кромками и тигельного (плоского) с подвижным ножом, неподвижным (многоконтурного) или ротационного высечного оборудования. Заточенная кромка высекального штампа с усилием вдавливается в обрезаемый или высекаемый материал/поверхность; края получаются чистые, ровные. Для знающих основы технологии всё это звучит привычно.

Так почему же процесс высечки зачастую столь сложен и проблематичен? Причина в широком спектре высекаемых материалов, различной степени их жёсткости, варьирующихся параметрах плотности и толщины. И реагируют они на высечку по-разному, а для оптимальных результатов требуются специфические решения. Ряд высечных технологий рассчитан на определённые материалы и комплектуются соответствующим инструментарием.

Ключ к успешной высечке — получение заготовок самым эффективным способом при минимальной себестоимости обработанного изделия. Это идеальный вариант, но сплошь и рядом забывают о необходимых для него условиях.

Чтобы аккуратно вырезать фигуру из мягкого, губчатого резинового материала, понадобится иная методика, нежели при высечке фанерного сиденья
стула толщиной почти 1,5 см. Для высечки картонных изделий применяются одни решения, для высечки х/б тканей — другие. Получить из стопы бумаги пачку конвертов — далеко не то же самое, что вырубить и пробиговать картон в один слой при выпуске упаковки.

Специалисты по высечке из различных отраслей давно определили комбинации высечных систем, режущих поверхностей и высекальных штампов, оптимальные для заготовки компонентов конкретной продукции. В некоторых сегментах поиск наиболее экономичных методов высечки всё ещё продолжается.

Появление нового материала со специфическими характеристиками может стать настоящей головоломкой, для решения которой нужно подобрать оптимальную комбинацию факторов с нужными результатами обработки непривычного материала. Частенько высечку пытаются выполнять на старом оборудовании, многие годы выпускавшем различные высеченные изделия. Меняются производственные линии, меняются материалы. Всегда ли проверенное оборудование — лучший вариант для обработки новых материалов? Высечная система и прежние штампы, успешно работавшие с одним материалом, далеко не всегда справляются с другим, с непривычными характеристиками.

Вот несколько советов по подбору оптимальной комбинации составляющих для успешной высечки материалов различного типа.

Какова плотность материала?

Высечные штампы с заточенными кромками рассчитаны на материалы мягкие и средней жёсткости. Качество высечки в первую очередь определяется плотностью, т. е. компрессионными характеристиками материала. Чтобы с высокой точностью обработать какой бы то ни было материал, одна из задач — добиться максимального его сжатия перед началом вырубки. Именно в этот момент острая кромка штампа начинает пробивать материал, разрезая его.

Достаточно жёсткие и плотные материалы почти или вообще не сжимаются в момент высечки. Так, при обработке бумаги, тонкого либо толстого картона нет необходимости прорезать всю толщину материала. Достаточно, чтобы кромка прошла 90% толщины, а остальная часть под действием прилагаемой силы отделяется самостоятельно. Так же и при высечке не слишком плотных пластиков. Если посмотреть на материал в разрезе, можно увидеть, где режущее действие в определённый момент сменилось усилием отрыва.

Какова толщина высекаемых материалов?

Тип необходимой для качественной высечки режущей кромки и конструкция штампа зависят от того, насколько толст/тонок обрабатываемый материал. Дополнительным фактором выступает и упомянутая компрессия (возможность сжатия).

При работе с более плотными, жёсткими материалами в полости матрицы необходимо предусмотреть зазор (рельеф), чтобы отсекаемая часть самостоятельно отделялась и не застревала внутри полости штампа.

При работе с листовыми вырубными штампами (из стальных линеек) имеем прямую внутреннюю стенку. Рельеф и зазоры, компенсирующие применяемое к кромке штампа в процессе высечки давление, в данном случае отсутствуют. Следовательно, более жёсткие материалы будут застревать внутри штампа, а режущие кромки — деформироваться и ломаться.

В этих случаях предпочтительнее цельный стальной штамп-клише. На кромках клише есть рельеф или зазор, облегчающий отделение плотных материалов. Мы ещё вернёмся к этому моменту в Части 4 (раздел «Оснастка для высечки»).

Как высекать материал: в один слой или сразу в несколько?

Если речь о высечке и биговке картонной упаковки или гофрокартонной тары, материалы рекомендуется обрабатывать в один слой. А при вырубке рубашечных воротников и других тканей применяют многослойную технологию, при которой один удар штампа даёт сразу несколько заготовок. Если перед высечкой материал необходимо отрегулировать по отношению к позиции штампа, он обрабатывается в один слой. В обувном производстве заготовки обуви высекают поочерёдно из каждого куска кожи, чтобы определить оптимальную для высечки зону, без царапин и иных дефектов.

Из одного листа материала можно вырубить сразу множество изделий. Один цикл вырубного пресса даёт 20 заготовок для сигаретных пачек. Автоматизированные устройства с функцией компоновки позволяют из одного слоя материала получать изделия разной формы.

Как обрабатываются тканые материалы типа текстиля?

Для высечки тканей оптимально подходят не плоские вырубные штампы, а клише. Плоский инструментарий отличается характерными стыками в местах наложения торцов. При вырубке любых видов тканых материалов давление на нити в зоне стыка будет сильнее, а на прилегающих к ней участках — слабее. В результате при вырубке окажутся прорезанными не все нити, а оставшиеся целыми потянут за собой всё изделие, повредив его.

Как обрабатывается материал: по косой линии или перпендикулярно ей?

При высечке тканей учитывается растяжение материала, т. е. направление утка и основы.

Нужен ли материалу отдых перед высечкой?

При вырубке рулонных материалов рекомендуется снимать внутреннее напряжение до попадания под ножевую головку агрегата. Для этого материал должен свободно свисать петлями. В противном случае после высечки форма заготовок может измениться.

Влияет ли на процесс высечки температура?

Влияет, причём сразу несколькими способами. Для качественной вырубки некоторые материалы рекомендуется предварительно нагревать. Бывали случаи, когда для оптимального результата материал обрабатывается холодным и даже замороженным.

Каково влияние статического электричества?

Заряды статического электричества накапливаются на материале в процессе его подачи с монтажного стола непосредственно в зону высечки. Из-за статики материал может прилипать к ножевой головке, мешая нормальной транспортировке заготовок через машину. Чтобы бороться с этим явлением, непосредственно перед вырубным ножом устанавливают антистатическую катушку или специальное устройство для снятия с материала статического электричества.

Как быть при высечке материалов со скользкой поверхностью?

При многослойной высечке гладких или скользких материалов отдельные слои могут смещаться в процессе подачи в зону обработки. Не допустить этого помогут специальные зажимы, не дающие слоям сдвигаться.

Как на высечку влияет влажность?

Она может повлиять на высечку изделий из картона и гофрокартона. Гигроскопичные бумага и картон разбухают с увеличением влажности. При нахождении в сырой атмосфере влага проникает в толщу материала. После высечки и транспортировки в более сухое помещение размер заготовки изменится. В определённых обстоятельствах это может сказаться на конвертинговых операциях, когда из одной или нескольких частей собирается готовое изделие.

Требуется ли перед высечкой предварительная обработка материала?

Некоторым материалам перед высечкой нужно дать акклиматизироваться. Это способствует стабилизации, снятию внутреннего напряжения до начала обработки. Иногда для получения качественного результата может потребоваться нагрев или глубокое охлаждение материала.

Могут ли заготовки измениться в размерах после высечки?

Да. Например, хранящийся в сыром помещении картон, впитывая влагу, увеличивается. При транспортировке в более сухую зону с меньшей влажностью произойдёт незначительная усадка высеченных заготовок. В зависимости от допусков при высечке могут возникнуть проблемы со сборкой из таких частей готового изделия.

Стоит ли при переработке больших партий аналогичного материала рассчитывать на одинаковые характеристики?

И да, и нет. Если используется конкретный материал от одного поставщика, надо удостовериться, что каждая партия идентична по характеристикам и будет вести себя при высечке точно так же, как предыдущая. А если производитель поменял характеристики? Если отдел снабжения нашёл материал аналогичного качества от другого поставщика по более низкой цене? Как поведёт себя новый материал? Прежде чем приступать к высечке крупной партии, надо провести тесты, проверить допуски и параметры вырубки. Выявить отличия до того, как после высечки материала на 50 000 долл. выяснится, что какие-то параметры не совпадают.

Соблюдение точности допусков

Если к высекаемому материалу предъявляются жёсткие требования по допускам со стороны готовой продукции, нужно удостовериться, что высечной штамп их обеспечит. Обычные коммерческие штампы выпускаются с допусками ±0,38–0,39 мм. Для большей части заказов этого вполне достаточно. Если же требуется более высокая точность, необходим штамп с допусками ±0,12 мм. Не стоит забывать и о снятии внутреннего напряжения материала перед высечкой и влиянии влажности на размеры заготовок.

Нужны ли в штампах твёрдые выталкивающие материалы?

В вырубном штампе выталкивающие материалы выполняют две базовые функции. В плоских штампах необходимо отделить в процессе высечки готовое изделие от штампа. Кроме того, при высечке многих материалов их нужно максимально сжать до того, как острая кромка соприкоснётся с поверхностью. Особенно это важно для мягких, губчатых материалов. Если сжатие будет неравномерным, из-за разницы в толщине появятся волнистые края. Для равномерно сжатого материала получаем качественно обрезанную, ровную кромку.

Так много моментов, которые необходимо учесть… Так много переменных, и каждая влияет на уровень высечки… Да, простота только кажущаяся. Опыт в высечке различных материалов бесценен при подборе составляющих оптимального результата. Впрочем, умением добиваться безупречной вырубки разных материалов могут похвалиться далеко не многие.

Предположим, многие годы основным источником знаний о высечке в компании был старый Джо. Он вышел на пенсию или попал под грузовик — больше решать производственные проблемы с высечкой некому. Где искать верные решения, правильные методики высечки специфических материалов? Вряд ли ответы даст новый оператор, ещё и недели не проработавший с высечным прессом.

При затруднениях с высечкой проблематичных материалов всегда можно поинтересоваться мнением его поставщика. Хороший источник информации — производитель высечного оборудования. По роду работы и те, и другие сталкиваются с разными применениями высечки, поэтому им знакомы оптимальные способы обработки многих материалов. Свяжитесь с консультантом по высечке. Свяжитесь с Международной ассоциацией вырубной оснастки и вырубных штампов (International Association of Diecutting and Diemaking, IADD), www.iadd.org. У службы технической поддержки ассоциации есть доступ к лучшим специалистам отрасли, которые помогут найти ответы практически на любые связанные с вырубными технологиями вопросы.

Виды высекального оборудования

В части 3 мы остановимся на различных типах высечных штампов с подвижным и неподвижным ножом, ротационных. Для начала — два общих наблюдения.

Для решения задачи качественной высечки конкретных материалов были разработаны различные виды высечного оборудования. Для выпуска всяческой этикетки есть этикеточные высечные прессы. Для высечки/биговки изделий из тонкого и гофрированного картона в один слой — автоматические и полуавтоматические плоские высекальные прессы. Универсальные решения рассчитаны на обработку широкого спектра материалов.

Количество выдаваемых в час заготовок существенно варьируется в зависимости от типа вырубного оборудования. Автоматический вырубной пресс Bobst Sprintera с функциями биговки даёт до 12 000 удар./ч. С листового самонаклада материал поступает на вырубку и отделение облоя, после чего готовые изделия складываются на паллету. Производительность у машины поистине впечатляющая.

Есть вырубные прессы, дающие 100–300 ударов в час. Это гораздо меньше, но вполне достаточно для многих отраслей промышленности. Скорость высечного пресса зависит и от оснастки. Иногда агрегат номинальной производительностью 9000 удар./ч за час обрабатывает всего 6000 листов. Тут объяснений несколько. Есть вероятность, что штамп не отвечает необходимым для оптимальной производительности параметрам. Возможно, в плоском высечном штампе не самые лучшие и современные технологии отделения облоя. Ещё вариант — неопытный оператор пресса. В конце концов, такая производительность может быть сознательным шагом начальника производства, снизившего скорость ввиду отсутствия заказов в достаточных объёмах.

И второе наблюдение. Зачастую компании, пытаясь добиться оптимальных результатов, неверно подходят к выбору высечного оборудования или оснастки для него. Иногда проблема сводится к устаревшим машинам, эксплуатирующимся на производстве уже долгие годы, и нежеланию инвестировать средства в современную и эффективную технику.

Прибыльность

Прибыльность любой операции по высечке зависит от возможности выйти на минимальную себестоимость готового изделия. А та — от эффективности высечного оборудования. Важнейшая составляющая эффективной работы пресса — система подачи и транспортировки материала.

Мир высечки

Роберт Ларсон

«Мир высечки» (The World of DieCutting) — первая в мире книга, призванная дать полное представление о технологиях высечки. Автор постарался проследить все эволюционные вехи технологий с подвижным и неподвижным ножом, а также ротационной высечки.

Объединяя вехи… Немногие знают, насколько важное место высечка занимает в производстве многих товаров повседневного спроса. Высечные технологии задействуются практически в каждом городе планеты.

Во многих случаях этот процесс пребывает за кадром, оставаясь частью конвертингового товарного производства. Высечка — это обувь, упаковка в супермаркетах и магазинах, картонная и гофрокартонная тара, сальники автомобильного двигателя, приборная панель автомобиля, этикетки на винных бутылках, бельё и бюстгальтеры, пазлы, изделия из кожи, детали одежды, игрушки и настольные игры, гофрокартонные элементы рекламных стоек с продукцией, гибкие печатные схемы, рыбные бургеры и тысячи других изделий.

24 главы книги — это 560 страниц бесценной информации. Рассчитана она на две аудитории: имеющих представление о высечке и желающих узнать о ней больше; ничего о ней не знающих и готовых спросить «А что это такое?».

Чтобы подогреть интерес к миру высечки, мы публикуем перевод главы 10. Если, прочитав её, решите узнать об этой увлекательной технологии больше, добро пожаловать на сайт http://www.worldofdiecutting.com/, где книгу можно заказать через интернет.

В 2011 г. Publish планирует выпустить перевод. Заказы на русское издание книги — publish@publish.ru с темой «Книга о высечке».

* Глава 10 из книги Роберта Ларсона «Мир высечки» (The World of DieCutting). Публикуется с разрешения и при содействии автора. Заказы на русское издание книги (планируется на 2011 г.) — publish@publish.ru с темой «Книга о высечке».