Три основных типа систем высечных прессов *

Когда высечка только зарождалась, высечные прессы приводились в действие не электромоторами, а водяными колёсами. С тех пор мы прошли долгий путь, получив в распоряжение сложное высечное оборудование с автоматизированными сенсорными пультами управления и многочисленными опциями безопасности типа защищающих оператора световых барьеров. Многие высечные системы подключены к интернету: находясь за тысячи километров от производства, где эксплуатируется пресс, специалист-техник получает доступ к внутренней диагностической системе высечного оборудования, чтобы разобраться в проблеме, предложить оперативное решение или предупредить клиента, что для возобновления работы потребуется заказать запчасть. Производители высечных систем стараются стабильно наращивать скорость обработки — для повышения производительности и увеличения прибылей заказчиков.

Плоские высечные прессы приводятся в действие гидравликой, механикой, электромеханикой либо коленчатым рычагом. В этой главе вы найдёте базовое описание многих типов высечных систем. Чтобы подробно остановиться на особенностях применения и возможностях всех существующих в мире устройств высечки, понадобилась бы ещё одна объёмная книга.

1. Плоские высечные прессы

Ручные плоские оправочные прессы

Простейшие ручные прессы для несложной высечки. Предлагаются в различных моделях: с одной рычажной передачей, с рычажной передачей храпового типа, со сложной рычажной передачей. Одна пластина прикрепляется к верхнему рычагу пресса, вторая — к нижней неподвижной части. Вся конструкция надёжно фиксируется на поверхности стола. При опускании рукоятки оправочного пресса (вручную) штамп соприкасается с верхней частью контрштампа, прорезая находящийся в зоне обработки материал.

Плоский высечной пресс с поворотным ударником и цельным штампом-клише

Одно из простейших устройств ручного типа (фото вверху). Обрабатываемый материал оператор помещает в рабочую зону. Сверху — на место предполагаемой высечки материала — накладывается штамп-клише. Прессы с поворотным ударником применяют и для обратной высечки, когда штамп закреплён на неподвижной плите режущей кромкой вверх. Материал, соответственно, помещается на штамп сверху. Марзан закрепляется на поворотном ударнике либо просто прикладывается вручную, затем активируется цикл высечки. Верхняя плита поворотного ударника опускается на штамп. После этого, в соответствии с требованиями Агентства США по охране труда, пресс приводится в действие с помощью двуручного механизма. Работающие со штампами-клише прессы поставляются с форматами рабочих поверхностей 457´914 либо 508´1016 мм. Есть рассчитанные на тестовые лаборатории уменьшенные версии (304,8´609,6 мм).

Прессы с гидроцилиндром для высечки этикеток из стопы

Высечной инструмент действует по принципу высокоскоростного пробойника (фото выше). Машина продавливает через отверстие в неподвижном штампе стопу предварительно обрезанных заготовок. На выводной лоток с тыльной стороны последовательно попадают готовые изделия, штамп и штамподержатель. Четыре основных поставщика систем данного типа — PMC, Busch, Blumer и Vijuk.

Гидравлические высечные прессы

Перемещение вверх/вниз обеспечивает гидравлический цилиндр (один или несколько). В категорию входят следующие виды прессов:

• плоские высечные;
• высечные с автоматическим отводом головки на обратном ходу;
• поворотные высечные с цельными штампами-клише;
• высечные с подвижной головкой.

К вариантам перечисленных систем относятся прессы с одним и двумя подводными столами, инкрементной (постепенной) подачей, системы с прижимными валиками, так называемые системы camping beam feed и оборудование с режущей лентой.

В большинстве высечных прессов имеется накапливающее усилие маховое колесо, в гидравлических — гидронасос. Головка пресса опускается до тех пор, пока сенсор не подаёт сигнал клапану об обратном движении, инициируя подъём. Все ручные модели оснащаются двуручным механизмом разблокировки, антиопускателем (перед нанесением очередного удара необходимо отпустить обе рукоятки), временным блокиратором (обе рукоятки необходимо толкнуть за 5 с) и предотвращающей повторный цикл системой.

В соответствии с директивой Управления по технике безопасности и санитарии США ручные высечные прессы приводятся в действие двуручными механизмами. Тем самым исключается попадание руки оператора между верхней и нижней плитами пресса. В комплектацию гидравлических прессов обычно включается марзан, с которым соприкасается часть прорезающего обрабатываемую поверхность инструмента, либо уплотнённая пластина-основа, принимающая на себя действие режущей кромки. Подробнее о рабочих поверхностях — в главах 17 и 18.

Пневматические высечные прессы

Существует несколько типов плоских высечных прессов. На иллюстрации — высечной пресс с пневмоцилиндром и выдвижным столом, оптимальный для работы в «чистой комнате», поскольку отсутствует риск загрязнения среды маслом гидравлической системы. Ещё один вариант применения — тестирование высечки в соответствии со спецификациями Американского общества по испытанию материалов (ASTM). Для высечки применяются также открытые пневматические прессы с С-образной станиной.

Сервоприводные высечные прессы

В инновационной высечной системе высекающая головка приводится в движение серводвигателем. Традиционная ударная механика либо гидравлика заменена разработкой с пониженным уровнем шума и вибрации, которая может работать как в стандартных производственных цехах, так и в условиях «чистой комнаты» (стандарт FS 209D). Скорость пресса — до 300 цикл./мин.

Коленно-рычажные высечные прессы

Помните, я упоминал «Большую Берту» — 2000-тонный пресс для высечки пазлов на 200 деталей? Его ударный гидравлический механизм действует по коленно-рычажному принципу, обеспечивая мощное, но сбалансированное усилие высечки. Многие полуавтоматические и автоматические плоские тигельные прессы для высечки и биговки обрабатывают картонную упаковку и гофрокартонную тару с помощью коленно-рычажных механизмов. Система этого типа хорошо подходит и для высечки тонких материалов.

Ручные, полуавтоматические и автоматические плоские высечные прессы

На иллюстрации слева — ручной высечной пресс с выдвижным столом. Другие типы могут работать в полу- и полностью автоматическом режимах. Более сложные модели включают подающие столы, механизмы подачи материала, системы автоматического удаления и стапелирования облоя и обработанных заготовок. Многие высечные прессы предлагаются как автономные устройства, выполняющие исключительно высечку материала без перемещения. Часто оператор вручную подаёт материал в зону высечки, самостоятельно убирает отходы, достаёт готовые изделия. Иногда на производстве для оптимизации процесса высечки собственными силами добавляют механизмы подачи и удаления материала. Эффективную его транспортировку — важнейшую составляющую производительности высечного пресса — мы обсудим в главе 21.

На иллюстрации сверху — автоматическая плоская система высечки и биговки Bobst, широко применяющаяся для обработки упаковки из тонкого картона. Она состоит из следующих элементов:

• Секция самонаклада — подающий стол: верхняя часть стопы телескопически подаётся на приладочный стол.
• Секция подачи — устройство подачи: приводка выполняется по передней и боковым кромкам листа или по оттиску с системой Power Register.
• Секция плоской высечки — отвечает за биговку и тиснение листов.
• Секция удаления облоя: для удаления внутренних фрагментов облоя, отходов с боков и задней кромки.
• Секция разделения заготовок: для отделения изделий друг от друга и от передней обрезанной кромки с одновременным стапелированием.
• Приёмка стопы — высеченные изделия пересчитываются и делятся на партии.

Плоские тигельные прессы — ручные, полу- и полностью автоматические

В полиграфии встречаются повсеместно. Тигельный пресс способен взять на себя высечку, конгревное тиснение (в т. ч. обратное), тиснение фольгой по бумаге и картону. Прессы с подвижным ножом работают с плоскими высечными штампами высотой 23,8–28,5 мм. Форматы обрабатываемых листов 558,8´812,8–1270´2438 мм, в зависимости от размера рабочей поверхности. Приводятся в действие вручную либо оснащаются для полу- и полностью автоматической эксплуатации.

Плоские высечные прессы для кредитных и идентификационных карт

Относятся к категории узкоспециализированных и работают с комплектами из штампа и контрштампа. Обрабатываться могут предварительно запечатанные и пустые листы. Выравниваются они автоматически. Возможно изготовление кредитных либо идентификационных карт из пластиковых заготовок.

Плоские стоп-цилиндровые высечные прессы

Плоский стоп-цилиндровый высечной пресс Heidelberg — адаптированный вариант печатной машины того же производителя. На нижней плите располагается плоский высечной штамп. Подающийся в машину для обработки лист протягивается через цилиндр. Прессы такого типа применяются преимущественно в полиграфии.

Плоские высечные прессы для конвертов

На фото выше представлен гидравлический пресс для высечки бумаги и конвертов CNC 3 Axis Automatic от FreemanSchwabe.com. Это ещё один вариант узкоспециализированного пресса, высекающего конверты из полноценной стопы в 500 листов. Чтобы с высокой точностью обработать все 500 слоёв, применяют очень прочный и острый цельнометаллический штамп.

Плоский пресс для высечки этикеток из стопы

Система не прижимает стопу к рабочей поверхности, а проталкивает предварительно нарезанные заготовки через штампы прецизионной обработки. Готовые изделия отводятся через специальную трубу. Штамп прецизионной обработки (PMC) отличается внешней заточенной кромкой, которая отделяет высеченное изделие, «разгружая» от напряжения высеченную стопу. Перед высечкой бумага с отпечатанными этикетками предварительно нарезается на заготовки, которые и подаются в машину.

Плоские высечные прессы с валиками

Плоский высечной штамп устанавливается на рабочий стол, поверх штампа помещается обрабатываемый материал. Вместе с ним штамп перемещается под рабочий цилиндр, передающий на инструмент достаточное для высечки материала давление. Готовые изделия попадают на противоположную сторону стола для подборки и удаления облоя.

Термальные плоские высечные прессы

На иллюстрации слева — термальная высечная система Contech. Пресс рассчитан преимущественно на обработку материалов из винила и использует химически вытравленный плоский высечной штамп из магния. Он закрепляется на верхней нагреваемой пластине пресса и, в отличие от стандартной обработки материала давлением, буквально расплавляет винил. На термальных высечных прессах часто изготавливают комплекты букв и цифр, самоклеящуюся рекламу большого формата для грузовых автомобилей.

Плоские высечные прессы вертолётного типа

Аппарат от Heidelberg — конвертинговое оборудование исключительно для полиграфии. Готовые изделия высекаются из подаваемых в машину листов.

2. МНОГОКОНТУРНЫЕ (3D) ПРЕССЫ ДЛЯ ВЫСЕЧКИ И ПОДРЕЗКИ

Отделяют облой от обработанных термическим способом пластиковых заготовок. Делятся на два типа: с подвижным ножом (на иллюстрации выше) и плоские тигельные. Просвет в плоских многоконтурных прессах должен быть достаточно велик, чтобы вместить по высоте заготовку термоформы вместе с многоконтурной оснасткой. Пример объёмной заготовки после отделки — приборная панель автомобиля. Сложное оборудование отделяет от неё облой и высекает внутренние отделения: панель инструментов, отсек для радио, кнопки, видеомонитор.

3. РОТАЦИОННЫЕ ВЫСЕЧНЫЕ СИСТЕМЫ

Ротационные высечные системы с жёстким валом противодавления

Применяются во многих отраслях промышленности, пример — высечной пресс Bernal. Ротационный инструментарий очень дорог по сравнению с высечными системами на базе магнитных цилиндров. Цилиндры противодавления (особенно большого диаметра) отличаются солидным весом и отнимают массу времени при установке в ротационный высечной пресс. Зато после установки оснастки можно выполнять высечку самых объёмных тиражей продукции. Верхний ротационный штамп при высечке контактирует с нижним валом противодавления. Две разновидности технологии: ножевой рез — режущая кромка верхнего штампа касается нижнего режущего цилиндра; ножничный рез — верхний нож ударяет о нижний.

Ротационные высечные прессы с магнитным цилиндром

Работают с гибкими штампами химического травления и машинной заточки, которые крепятся к цилиндру за счёт магнита (на иллюстрации выше). Часто он с успехом заменяет жёсткий вал противодавления — вариант с магнитным цилиндром и гибкими магнитными штампами существенно экономичнее. Установка штампа на цилиндр занимает считанные минуты, тогда как замена вала противодавления может длиться часами.

Ротационные высечные системы с мягким валом противодавления

Базируются на двух ротационных цилиндрах. На верхний крепится ротационный штамп для высечки, нижний покрывается сменной рабочей поверхностью из уретана. Между ними пропускается рулон материала: верхний штамп прорезает его, слегка касаясь уретановой подложки. Во многих ротационных высечных системах этого типа нижний цилиндр вращается справа налево: режущие кромки штампов каждый раз контактируют с новым участком рабочей поверхности. Изношенную подложку поворачивают, чтобы контактирующая с лезвием поверхность была однороднее.

* Гл. 12 из книги Роберта Ларсона «Мир высечки» (The World of DieCutting). Публикуется с разрешения и при содействии автора. Заказы на русское издание (планируется на 2011 г.) — publish@publish.ru с темой «Книга о высечке».

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 12. 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».