3. ØEZÁNÍ PAPÍRU A LEPENKY

ØEZÁNÍ PAPÍRU A LEPENKY

33

3. ØEZÁNÍ PAPÍRU A LEPENKY Øezání papírù, kartonù a lepenek je základní, zpravidla úvodní technologický postup výrobních procesù pøi zpracování tìchto materiálù na obaly i jiné výrobky. Øezání se provádí na øezacích strojích, které øežou: ! kotouèe na kotouèe menších šíøí, nebo na kotouèky - na kterých se pás papíru, kartónu nebo lepenky, odvíjí z kotouèù, podélnì øeže na pásy, které se navíjejí do kotouèù, nebo kotouèkù, ! kotouèe na archy - na kterých se pásy papíru odvíjí z kotouèe a pøíènì øežou na archy, které se vykládají do stohù, ! archy na pøíøezy - na kterých se jednotlivé archy rozøezávají na díly - pøíøezy, ! ze stohù archù na stohy pøíøezù - menších rozmìrù. Øezací stroje provádìjí øez principem støihu, nebo øezu (pøi ruèní výrobì støih nùžkami, nebo øez nožem). Pøi støihu pùsobí proti sobì dva nože, které pøesunutím bøitù støihaný materiál rozdìlují (obr. 7,8), kdežto pøi øezu pùsobí jeden nùž proti podložce (obr. 9,10).

Obr. 7 Støih plochými noži

Obr. 8 Støih kruhovými noži

Obr. 9 Øez plochým nožem

Obr. 10 Øez kruhovým nožem

34


Kromì nožových zpùsobù øezání se používají principy: ! ! ! ! !

øezání ozubeným nožem - rázem øezání pilou øezání èepelkou øezání proudem vody øezání laserovým paprskem

Zvláštním zpùsobem dìlení pásù na archy je provedení perforace v lince dìlení, ve kterém se následnì arch z pásu oddìlí tahem.

3.1. ZPÙSOB STØIHU 3.1.1. Støih plochými noži Pøi støihu se pùsobením bøitù plochých nožù proti sobì, posunují dva sousední prùøezy støihaného papíru, kartonu nebo lepenky. Nože pøesunují své bøity pohybem soubìžným, nebo horní nùž rotuje proti spodnímu, nepohyblivému, nebo oba nože proti sobì rotují. (obr è. 10a)

a)

b)

c)

Obr. è. 10a Støih plochými noži a) - soubìžným pohybem horního nože proti spodnímu, b) - rotujícím pohybem horního nože proti spodnímu, nepohyblivému, c) - rotujícími pohyby obou nožù proti sobì.

STØIH PLOCHÝMI NOŽI

35

Støih probíhá ve dvou fázích. Nože se nejprve vtlaèují do materiálu a namáhají ho v ohybu. Dalším pohybem nožù se napìtí materiálu v lince støihu zvyšuje, až se pøekroèí mez pevnosti a dojde k pøestøižení (odtržení). Prùbìh støihu je rùzný - závisí na druhu støíhaného materiálu a na tvaru bøitu støíhacích nožù, a je patrný ze støižné plochy. Jsou na ní viditelné stopy stlaèení i známky deformací v místech, kde dochází k odtržení. Pøi støihání je pøekonávána pevnost materiálu ve støihu. Pevnost ve støihu (t) je odpor, který klade papír nebo lepenka nožùm pøi støíhání. Pevnost ve støihu je vlastnost papíru a lepenek, která nabývá u rùzných materiálù rùzných hodnot podle toho, zda jde o støih napøíè ke smìru nebo ve smìru výroby. Mìní se ze zmìnou obsahu vlhkosti ve støíhaném materiálu. K jiným fyzikálnì mechanickým vlastnostem papíru a lepenek (jako je napø. pevnost v tahu, pevnost v prùtlaku nebo tvrdost) nemá pøímý vztah. Pevnost ve støihu je souhrnným ukazatelem øady jevù, které pøi støihu probíhají (namáhání v ohybu, protažení). Zjišuje se pokusnì ze vztahu:

ta = kde

t

a

F A

(MPa),

je pevnost zkoušené lepenky ve støihu (MPa),

F - støižná síla (N), A - plocha prùøezu støíhané lepenky (cm2). Podle takto zjištìných hodnot byly zkoumány závislosti pevnosti ve støihu na jiných fyzikálnì mechanických vlastnostech lepenek a byly odvozeny pøepoèítací koeficienty pro pøibližný výpoèet pevnosti ve støihu z pevnosti v prùtlaku a z tloušky nebo tvrdosti lepenek. Pevnost ve støihu (tab. 7) závisí na obsahu vlhkosti v papíru a lepenkách. Se stoupající vlhkostí klesá. Rozdíl v pevnosti ve støihu pøi pøíèném a podélném støihu je zpùsobený orientací vláken v lepence. Pøi støihu ve smìru výroby je poèet pøímo støíhaných vláken menší než pøi støihu napøíè vláken. Potøebná støižná síla pøi støihu podélném je v dùsledku toho menší, protože se pøekonává spíše vzájemná vazba vláken než jejich pevnost. Pevnost ve støihu podélném je o 4,2 % menší než ve støihu pøíèném.

36


Pevnost lepenky ve støihu:

Tabulka 7

Lepenka

Pevnost ve støihu

Pøíènì (MPa)

Podélnì (MPa)

34 - 37 33 - 35 32 - 37 34 - 35 36 - 37 36

27 - 32 25 - 28 26 - 27 27 28 26 - 28

29 30 31 36 38 52

25 25 27 29 30 47

Ès. lepenka - podle Štolce hnìdá ruèní bednová šedá strojní vrstvená bílá strojní tøívrstvá strojní

Zahranièní lepenky - podle Klingelhöffera a Loelgena slámová hnìdá strojní døevitá šedá chromonáhrada dopisnicový kartón

Podle Fishera døevitá hnìdá tvrdá šedá slámová

35 - 50 45 - 60 35 - 70 40 - 55 30 - 50


37

Prùbìh støihu

Postupný pohyb nožù proti sobì vyvolává pùsobení sil F (obr. 11). Tím se více nebo ménì elastický materiál nejprve stlaèuje. Èím hloubìji vnikají nože do lepenky, tím vìtší je styèná plocha mezi nimi a støíhaným materiálem. Síly F nepùsobí v rovinì støihu A-A, ale jejich výslednice se postupnì vzdalují od roviny støihu se zvìtšováním ploch vzájemného dotyku nožù s lepenkou. Dochází tak k pùsobení dvojice sil, vyvolávajících toèivý mement Ma, pøi kterém se støíhaná lepenka klopí a namáhá v ohybu. Následkem klopení lepenky a stranovì pùsobících sil Fs, které odtlaèují nože od roviny støihu (roztahují je), vzniká další moment Msb. Klopení støíha-

A

A

ného materiálu lze zabránit použitím lisovacího bøevna nebo pøidržovaèe (obr. 12).

F horní nùž

bøevno

b

FS

FS spodní nùž

a

A

A

F

Obr. 11 Pùsobení sil pøi støihu lepenky

Obr. 12 Pøidržovaè lepenky pøi støihu

Další možností, jak zmírnit klopení lepenky pøi støihu, a tím i roztahování nožù, je zmenšení úhlu klínovitého tvaru nože (obr. 13). Takto upravený nùž se stýká se støíhaným materiálem na menší ploše, výslednice pùsobících sil se pøiblíží k rovinì støihu, a tím se zmenší ohybový moment Ma. Také støižná síla bude menší. Nevýhodou je však menší stabilita nože a kratší životnost jeho bøitu (rychlé opotøebení). Na prùbìh støihu má vliv také mezera mezi noži - støižná vùle. Pøi nadmìrné vùli mezi noži vzrùstá ohybový moment a støih je nekvalitní, støižné profily lepenky jsou otøepané, deformované a se zátrhy.


A

38

F

s

F A

a

Obr. 13 Pùsobení sil pøi klínovém tvarù bøitù

Støižná síla

Støižnou silou (Fstø) se rozumí síla, kterou je nutno pùsobit na bøity nožù, aby došlo k oddìlení materiálu. Velikost potøebné støižné síly je dána pevností ve støihu støíhaného materiálu a velikostí plochy, v níž má dojít k ustøižení:

Fstø = t a . A, Fstø A

t

a

je støižná síla (N), - plocha støihu (cm2), - pevnost materiálu ve støihu (MPa).

Plocha A se zjistí vynásobením délky støihu (l) a tloušky støíhaného materiálu (s):

A = l. s. Je-li známá délka støihu, tlouška støíhaného materiálu a jeho pevnost ve støihu, použije se pro výpoèet støižné síly vzorec:

Fstø = l . s . ta (N), Fstø l s

t

a

je støižná síla (N) - délka støihu (mm), - tlouška materiálu (mm), - pevnost materiálu ve støihu (MPa).


39

Uvedený vztah platí pro rovnobìžné nože, kdy okamžitý støih probíhá v celé délce støihu souèasnì. V tomto pøípadì je zapotøebí pomìrnì znaèných støižných sil, které vyžadují robustní konstrukci strojù a znaènou hnací sílu.

Pøíklad: Tlouška materiálu je 1,5 mm (s). Pevnost materiálu ve støihu - pøíènì je 48 MPa (ta). Délka støihu je 1 000 mm (l).

Fstø = l . s . ta

Fstø = 1 000 x 1,5 x 48 = 72 000 Fstø = 72 000 N Proto se zpravidla støíhá sklonìnými noži, kdy poloha bøitu horního nože je vùèi dolnímu noži v šikmé poloze. Úhel, který svírá bøit horního nože se spodním nožem, se nazývá úhel sklonu nože d (obr. 14). Pøi sklonìném noži probíhá okamžitý støih pouze v délce (x) závislé na tloušce støíhaného materiálu (s) a úhlu sklonu horního nože (d). Vyjadøuje je vztah x = s cotg d (obr. 14), kde x je délka okamžitého støihu, d - úhel sklonu nože, s - tlouška materiálu.

F s

d

x

Obr. 14 Úsek støihu nože se sklonìným bøitem

Støižná síla se pak vypoèítá podle vzorce Fstø = l s ta, v nìmž se délka støihu l nahradí vztahem pro x = s cotg d:

Fstø = ( s cotgd ) × s × t a = s 2 t a cotg d (N), Fstø je støižná síla, d - úhel sklonu horního nože, s - tlouška materiálu, a - pevnost materiálu ve støihu.

t

40


Bude-li se tedy støíhat lepenka o tloušce s = 1,5 mm a ta = 48 MPa pøi sklonu horního nože pod úhlem 12°, bude støižná síla

F stø = s2 t a cotgd Fstø = 1,52 x 48 x 4,7046 = 508 Fstø = 508 N Støižná síla je tedy asi 140-krát menší než pøi støihu paralelními noži. Z rovnice pro výpoèet støižné síly pøi sklonìném horním noži vyplývá, že èím vìtší je úhel sklonu bøitu nože, tím menší je okamžitá støižná síla. Støižná síla klesá úmìrnì s funkcí cotg d. Úhel d však nelze volit libovolnì. Je závislý na rùzných faktorech. Se zvìtšujícím se úhlem d vzrùstá stranovì pùsobící složka síly FH, která vytlaèuje støíhaný materiál za zábìru støihu (obr. 15). Prodlužuje se dráha, kterou musí nùž pøi støihu vykonat. Je tedy nutný vìtší zdvih nože, a tím se zmenší výkonnost stroje. Dùležitý vztah je mezi úhlem d a tøením lepenky se spodním nožem. Stranovì pùsobící složku síly FH lze vypoèítat ze vztahu:

FH = Fstø tg d, kde FH je stranovì pùsobící složka síly (N), Fstø - støižná síla (N), d - úhel sklonu nože.

c

Fstø

d FH

Fstø

Ft a

b

Obr. 15 Pùsobení sil pøi støihu nožem se sklonìným bøitem a - dolní nùž, b - lepenka, c - horní nùž

Proti této složce síly pùsobí odpor tøení mezi lepenkou a spodním nožem

Ft = m Fstø, kde Ft je síla - odpor - tøení, m - souèinitel tøení, Fstø - støižná síla.


41

Nemá-li se støíhaná lepenka posunovat do stran ve smìru složky síly FH, musí platit vztah:

Fh < Ft . Dosadí-li se do této podmínky rovnice Fh = Fstø tg d. (rovnice pro výpoèet stranovì pùsobící složky síly) a Ft = m Fstø (rovnice pro výpoèet odporu tøení), pak platí:

tg d < m èili tangens úhlu sklonu nože musí být menší, než je hodnota souèinitele tøení lepenky se spodním nožem. Síla tøení závisí na druhu a jakosti styèných ploch. Povrch papírù a lepenek vykazuje rozdílnou hladkost, proto je i souèinitel tøení rozdílný. Úhel sklonu horního nože se volí podle povrchu støíhaných materiálù. Pøi støíhání hladkých papírù a lepenek, kdy je souèinitel tøení nejnižší, by tedy úhel sklonu bøitu horního nože nemìl být vìtší než 15°. Je-li žádoucí vìtší úhel sklonu, musí se použít lisovacího smykového tøení Ft podle vztahu

Ft = m (Fstø + Fb), kde Fb je síla, kterou pùsobí tlak lisovacího bøevna. Pøi pøíliš velkém úhlu sklonu bøitu je horizontálnì pùsobící síla Fb pøíliš velká a støíhaný materiál se odsunuje ze zábìru støihu. Tím vznikají potíže a nepøesnosti. Pøi jednostrannì sklonìném bøitu nože zpùsobuje posunutí støíhaného materiálu úchylky od pravoúhlosti støihu. Pøi dvoustranném sklonu bøitu nožù (obr. 16) se støíhaný materiál ohýbá a lepenka se vrásní. Kromì toho støih není rovný.

a b

c b

a

Obr. 16 Dvoustranný sklon bøitu nože a - nùž s dvoustranným sklonem bøitu, b - spodní nùž, c - lepenka

42


Geometrie nožù Pøi støihu plochými noži se mohou použít rùzné sestavy støihacích nožù (obr. 17).

g b w b

g a

a

Obr. 17 Geometrie støihacích nožù lepenkových nùžek

Obr. 18 Uspoøádání horizontální a kolmé polohy støižných nožù

a d b s

ls

c

la lx

Obr. 19 Akèní úsek zábìru støihu pákovým nožem a - pákový nùž, b - støihaný materiál, c - spodní nùž a - úhel høbetu nože (bývá 2 až 3°) - mùže být jak u horního , tak i u spodního nože. Nìkdy se nazývá úhel vùle nožù. Zmenšuje tøení mezi noži, nezlepšuje však prùbìh støihu. Pøi pøíliš velkém úhlu je nebezpeèí opotøebování spodního nože, popø. vylamování ostøí pøi støíhání velmi tvrdých materiálù. b - úhel bøitu nože - bývá 78 až 80°. Oznaèuje se nìkdy také jako úhel klínu nože. Ovlivòuje stabilitu nože a životnost jeho ostøí. g - úhel støihu - úhel, který svírá èelo nože se støižnou rovinou (a + b). w - úhel èela nože - bývá 10 až 12°. Jiný zpùsob uspoøádání sestavy nožù (Obr. 18). Úhel høbetu nože a je 4 až 5°. Horní nùž má menší úhel bøitu, volený podle druhu støíhaného materiálu.

STØIH PÁKOVÝM NOŽEM

43

3.1.2. Støih pákovým nožem Pøi støihu rovným pákovým nožem (obr. 19) proti spodnímu nepohyblivému noži se mìní úhel sklonu nože d ve vzdálenosti od otoèného bodu podle vztahu: tg d =

s . lx

Mìní se také akèní úsek bøitu nože lx a délka okamžitého støihu ls:

l s = l x2 + s 2 -

la . cos d

Pøi zapoèetí støihu je úhel sklonu nože nebo také úhel zábìru støihu velký. Pøi pohybu nože smìrem dolù se úhel zábìru zmenšuje. Tím se mìní podmínky pøi støihu, což pùsobí nepøíznivì na jeho prùbìh. Kromì toho se síla Fstø (obr. 20) pøi støihu rozkládá na dvì složky. Na složku F1, která pùsobí kolmo na støíhaný materiál a na složku F2, která pùsobí horizontálnì proti materiálu a snaží se ho vytlaèit ze zábìru. Pomìr velikosti složek F1 a F2 je závislý na velikosti úhlu d, který se bìhem støihu mìní. Èím menší je úhel d, tím menší je síla F2 a vìtší síla F1. Ke støihu dojde v okamžiku, kdy složka F2 je menší než síla smykového tøení mezi lepenkou a nožem (Ft), která je závislá na velikosti smykového tøení mezi lepenkou a nožem a na velikosti kolmého tlaku lepenky na dolní nùž.

F

d Ft

F1

F2

Obr. 20 Pùsobení sil pøi støihu pákovým nožem

44


Pùsobení složky síly F2 se omezuje použitím lisovacího bøevna. Tím se zvìtší síla smykového tøení o tlak , kterým pùsobí lisovací bøevno (Fb).

Ft = m (F1 + Fb) kde Ft je síla smykového tøení, m - souèinitel smykového tøení, F1- kolmá složka støižné síly, Fb - síla, kterou pøitlaèuje lepenku lisovací bøevno. Nepøíznivé jevy pøi støihu rovným pákovým nožem lze odstranit použitím obloukového pákového nože (obr. 21). Nùž je konstruován tak, že køivka jeho bøitu svírá se spodním nožem v každé pozicí sklonu stejný úhel zábìru støihu d.

d dh

dl Obr. 21 Køivka bøitu pákového nože se stejným úhlem zábìru støihu Køivku nože lze zkonstruovat postupem:

tg d =

dh = konst , dl

dl je díl zvìtšování polomìrù kružnice se støedem v místì poèátku køivky (uložení pákového nože), dh je kolmice k dl vymezená protnutím spojnice se støedem na kružnici (spojnice vycházejí ze støedu pod stejným úhlem). Obloukové nože se používají u pákových nùžek na lepenku.

3.1.3. Použití principu støihu u pøíèných øezacích strojù. Princip støihu plochými noži se používá u strojù pro pøíèné øezání kotouèù papíru a lepenky na archy (u pøíèných øezaèek).

POUŽITÍ PRINCIPU STØIHU...

45

Pøíèné øezaèky využívají pìt základních principù støihu plochými noži (obr. 22): ! ! ! ! !

pohybu horního nože proti dolnímu noži, pohybu horního nože proti dolnímu noži pøi kmitavém pohybu øezací stanice, rotujícího pohybu horního nože proti nepohyblivému dolnímu noži, rotujícího pohybu horního i dolního nože, kmitavého pohybu horního i dolního nože.

e)

a)

b)

c) d)

Obr. 22 Základní principy støihu na pøíèných øezaèkách a - pohybem horního nože b - pohybem horního nože proti dolnímu pøi kmitavém pohybu øezací stanice c - rotujícím pohybem horního nože proti upnutému dolnímu noži d - rotujícím pohybem horního i dolního nože e - kmitavým pohybem horního i dolního nože

Øezaèky založené na principu a) pracují pøi pøerušovaném posuvu, ostatní pracují pøi plynulém posuvu øezaného materiálu. Základním problémem pøi pøíèném øezání vertikálním pohybem horního nože je pøekrývání bøitù nožù pøi støihu. V okamžiku, kdy k pøekrytí dojde, se pøeruší plynulý posun pásu øezaného materiálu. Proto øezaèky s vertikálním pohybem horního nože pracují buï s pøerušovaným posuvem øezaného materiálu, nebo se celá øezací stanice pohybuje soubìžnì s øezaným pásem a vykonává støih pøi jeho pohybu.

a. Støih horního nože proti pevnému dolnímu noži pøi pøerušovaném posuvu øezaného materiálu (obr. 23) Pøerušovaný posuv obstarávají tažné válce, u starších strojù táhlové mechanismy. Délka posuvu je nastavitelná. V okamžiku pøerušení posuvu je pás pøidržen pøítlaèným bøevnem a støih se provede kmitem horního nože proti dolnímu. Tak se dosáhne geometricky pøesného tvaru øezaného archu (jeho pravoúhlosti). Úchylky od pøesnosti délky øezu jsou ovlivnìny nepøesností funkce tažných válcù (táhel), pøípadnì nestejnomìrnou rychlostí posuvu øezaného materiálu.

46


a b

Obr. 23 Funkèní schéma øezaèky s pøerušovaným posuvem øezaného materiálu a - tažné váleèky, b - øezací stanice b. Støih horního nože proti pevnému dolnímu noži pøi kmitavém pohybu øezací stanice (obr. 24)

a b

Obr. 24 Funkèní schéma pøíèné øezaèky s kmitavým pohybem øezací stanice a - tažné váleèky, b - kmitající øezací stanice Tažné válce obstarávají nepøetržitý posuv øezaného pásu. Øezací stanice je umístìna na vozíku, který se kmitavì posunuje dopøedu a zpìt. Rychlost posuvu vozíku je shodná s rychlostí posuvu øezaného pásu. V okamžiku støihu jsou tedy podmínky stejné jako pøi øezání za pøerušovaného posuvu øezaného pásu, což umožòuje zajistit dokonalou pravoúhlost øezaného archu. Nepøesnost délky øezu mùže být zpùsobována uvolnìním støíhaného materiálu ze zábìru støihù a nesouladem mezi posuvem vozíku s posuvem øezaného pásu. c. Støih rotujícím horním nožem proti pevnému dolnímu noži pøi nepøetržitém posuvu øezaného pásu (obr. 25) Horní nùž pøipevnìný na rotujícím válci nabíhá do støihu proti dolnímu nepohyblivému noži ve smìru posuvu øezaného pásu. V okamžiku støihu je obvodová rychlost bøitu nože shodná s rychlostí posuvu øezaného pásu. Øezání je kontinuální a dosahuje se dostateènì pøesné délky øezu. Obtížnìjší je dosáhnout dokonalé pravoúhlosti.


47

Podle požadované délky øezu se reguluje obvodová rychlost nožového válce. Èím má být øez delší, tím menší musí být (pøi konstantní rychlosti posuvu øezaného pásu) obvodová rychlost a naopak. Pohon válce je tedy pomìrnì složitý.

a

b

Obr. 25 Funkèní schéma øíèné øezaèky s rotujícím horní nožem a - tažné váleèky, b - rotující nùž

d. Støih obìma rotujícími noži pøi nepøetržitém posuvu øezaného pásu (obr. 26) Øez provádí rotující nože; v okamžiku støihu je jejich obvodová rychlost shodná s rychlostí posuvu øezaného pásu. Délku øezu lze mìnit mìnìním obvodové rychlosti nožových válcù v závislosti na rychlosti posuvu øezaného pásu. Odpovídá-li délka øezu obvodu, který opisuje bøit nože (pd), je obvodová rychlost nožù shodná s rychlostí posuvu øezaného pásu. Pøi rùzných délkách øezu umožòuje speciální regulaèní pohon mìnit obvodovou rychlost bìhem støihu tak, aby se v okamžiku støihu shodovala s rychlostí posuvu øezaného pásu (obr. 27). b

a c c d f

e

Obr. 26 Funkèní schéma pøíèné øezaèky s rotujícím pohybem horního i dolního nože a - soustava rotujících nožù, b - regulace rychlosti posuvu øezaného pásu, ve vztahu k rotaci nožù, c - tažné válce urèující délku støihu (archu), d - dopravní pásy, e - odvíjený kotouè øezaného pásu, f - stohový vykladaè archù.

48


Obvodová rychlost bøitù

Støih (s)

Ke støihu dochází v dobì S. Pøi kratším archu, než je pd (tj. obvod, který opisuje bøit nože), se rychlost zpomaluje z velké rychlosti postupnì do menší, až do okamžiku støihu, kdy je totožná s rychlostí posuvu øezaného materiálu. Potom se opìt zvìtšuje. Opaènì tomu je u delších archù.

Obrátka pd

00

Rychlost posunu øezaného pásu

3600

Obr. 27 Grafické znázornìní prùbìhu obvodové rychlosti rotujících nožù.

Je-li délka øezu shodná s pd, pak je obvodová rychlost nožù shodná s rychlostí posuvu øezaného pásu. Toho se využívá v praxi pøi konstrukci strojù s konstantní délkou øezu. Tento zpùsob øezu se vyznaèuje urèitými odchylkami v pøesnosti délky støihu, které jsou pøi pøesném seøízení a funkci regulaèního pohonu > 1 mm.

d1. Støih dvìma soustavami rotujících nožù (obr. 28): Støih dvìma soustavami rotujících nožù se uplatòuje zejména pøi pøíèném øezání lepenek. Lepenkový pás je nejprve øezán podélnì a pak pøíènì na dvou øezacích soustavách, z nichž každá umožòuje jinou délku øezu. Délka øezu je seøiditelná. Funkèní princip jednotlivých øezacích soustav je obdobných jako pøi øezání rotujících nožù. Dovoluje úèelné soubìhování pøíøezù rozdílných rozmìrù do šíøe lepenkového stroje (slepovacího stroje).


49

V odborné literatuøe se tento zpùsob nazývá dvoustupòový. U strojù na výrobu vlnité lepenky se používá i tøístupòový zpùsob, pøi kterém se využívá tøí soustav rotujících nožù.

a

b

b c

c b1

a1 a

I.

II.

a2

b2

Obr. 28 Øezání dvìma soustavami rotujících nožù a - podélný øez, a1 - šíøka øezu, a2 - šíøka øezu b - pøíèné øezaèky, b1 - délka øezu, b2 - délka øezu c - tažné válce

d2. Rotující nože s mìnitelným prùmìrem bøitù

Nároènost pohonu rotujících nožù pøi rùzných délkách øezu a rychlostech posuvu øezaného materiálu mìla vliv na vývoj principu øezu obìma rotujícími noži, jejichž prùmìr obìhu bøitu je mìnitelný. Polohu nožù na rotujících držácích lze mìnit, a tím i zvìtšovat nebo zmenšovat prùmìr kružnice rotace jejich bøitù, podle potøebné délky øezu (obr. 29). Høídele držákù jsou uloženy v ložiskových bøevnech, jejichž rozteèná vzdálenost je seøaditelná podle nastaveného prùmìru rotace nožù. Rychlost rotujících nožù je shodná s rychlostí øezaného pásu nezávisle na délce øezu. Tím se zjednodušuje pohon stroje.

50


Obr. 29 Soustava rotujících nožù s mìnitelným prùmìrem obìhu bøitù a - pøi malém prùmìru obìhu bøitù, b - pøi velkém prùmìru obìhu bøitù.

e. Støih kmitavými pohyby horního i spodního nože (obr. 30)

Kmitavé oscilaèní soubìžné pohyby horního a spodního nože jsou seøiditelné polohou os držákù nožù a rozteènou vzdáleností vzájemné polohy soustavy horního a spodního nože. Seøízením se nastavuje délka øezu. Øez probíhá pøi nepøerušovaném vedení øezaného pásu materiálu. a

b

c

e

a e

d

c

b

b

a

Obr. 30 Funkèní schéma øezaèky s kmitavými pohyby horního i dolního nože a - pohánìný klikový høídel, b - seøízení polohy nožového držáku, c - nože, d - øezaný pás, e - dráha, kterou opisují bøity nožù

Obr. 30a a - pneumatické upnutí rotujícího nože b - pneumatické upnutí spodního nože c - øezaný pás


51

Principy støihu u moderních pøíèných øezacích strojù, se rùznými zpùsoby technicky zdokonalují a upravují, pro dosažení vyšších výkonù, pro zkvalitnìní øezu, pro minimální tolerance v délce øezu, pro rychlejší výmìnu otupených nožù i pro snadnìjší obsluhu. Ze známých a používaných zdokonalení u øezaèek s rotujícím horním nožem proti spodnímu nepohyblivému noži, jsou jak horní rotující, tak i spodní nùž upnuty pneumatickým systémem. Tento systém umožòuje velmi rychlou výmìnu nožù, pøièemž nože mohou mít bøity na obou stranách. Po otupení se otáèí. Další výhodou je, že pneumatický zpùsob upnutí soustavnì pøitlaèuje nože v celé šíøce øezu k sobì a nemùže vzniknout mezi nimi mezera, zpùsobující nekvalitní øez. Zpùsob dále umožòuje seøizováním pneumatického pøítlaku, seøizovat (upøesòovat) pøesnost øezu pøi bìhu stroje (obr. 30a). U pøíèných øezaèek používaných u kombinovaných strojù na výrobu tøí a pìtivrstvých vlnitých lepenek, se používají u øezaèek, které øežou dvìma soustavami obou rotujících nožù (viz. obr. 28) se uplatòují øešení, u kterých mají jak horní, tak i dolní rotující nùž tvar mírné spirály. Spirálovitý tvar umožòuje pøesunem bøitù obou rotujících nožù pod stejným úhlem zábìru støihu, který snižuje potøebnou øeznou sílu. Tlouška vlnité lepenky a velké pracovní šíøe pøíèných øezacích strojù využití tohoto principu dovolují. Moderní øezaèky jsou dnes dálkovì ovládané elektronickými poèítaèovými systémy, které umožòují velmi rychlou pøestavbu délky øezaného formátu a soustavnì kontrolovat a upravovat pøesnost délky øezu.

52


3.1.4. Støih kruhovými noži Kruhové nože støíhají obdobným zpùsobem jako šikmo sklonìné ploché nože. Rotaèním pohybem nožù se øezaný materiál støíhá a souèasnì posunuje dopøedu ve smìru otáèení nožù. Síla tøení mezi noži a øezaným materiálem musí být vìtší, než je odpor, který pùsobí proti smìru pohybu. Na kruhových øezaèkách mùže být øezaný materiál veden mezi soustavou kruhových nožù pomocí tažných válcù, které øezání ovlivòují a souèasnì znemožòují vychýlení archu (øezaného pásu) ze smìru øezu. Úhel zábìru støihu d (obr. 31) je u kruhového nože vymezen teènou probíhající bodem dotyku nože s materiálem a horizontálou. V sestavì horního a spodního kruhového nože se úhel zábìru støihu uplatòuje dvakrát (2d).

r

a

b

h d1 d2

S

d1 d2

c

Obr. 31 Schéma soustavy kruhových nožù a geometrie úhlu zábìru støihu a - horní kruhový nùž, b - øezaný materiál, c - dolní kruhový nùž

Úhel zábìru støihu d není bìhem støihu ve vztahu ke støižné ploše konstantní, nýbrž pohybuje se mezi d1 a d2. Platí vztah:

rcosd 1 =

r

h 2

= 1-

kde d1, d2 je úhel zábìru støihu nožù h - pøekrytí bøitù nožù, r - polomìr kruhových nožù s - tlouška øezaného materiálu.

h 2r

ra

cosd 2 =

s+h 2 = 1- s + h r 2r

STØIH KRUHOVÝMI NOŽI

53

Støední úhel zábìru støihu dm se vypoèítá ze vztahu:

dm =

d1 + d 2 2

a je tedy závislý na: ! pøekrytí bøitù h, ! polomìru nožù r, ! tloušce materiálu s. Síla tøení mezi nožem a materiálem musí být vìtší, než je odpor proti pohybu øezaného materiálu. Prùbìh sil a odporù pøi støihu kruhovým nožem (obr. 32) je pomìrnì složitý.

d2

Ft S

h F1

F2

Obr. 32 Síly pùsobící pøi støihu kruhovými noži F1 - kolmo pùsobící složka síly, F2 - horizontálnì pùsobící složka síly, Ft - síla tøení mezi bøitem a lepenkou, d2 - poèáteèní úhel zábìru støihu, h - pøekrytí bøitù, s - tlouška støíhaného materiálu

Støižná síla na poèátku støihu se rozkládá na kolmo pùsobící složku F1 a horizontálnì proti øezanému materiálu pùsobící složku F2. Proti ní pùsobí síla tøení mezi nožem a materiálem Ft. Poèáteèní úhel zábìru je d2 a urèuje pomìr složek sil F1 a F2 podle vztahu:

tg d2 =

F2 . F1

z toho vyplývá, že podíl složky F2 je úmìrný úhlu zábìru støihu

F2 = F1 tg d2 .

54


Aby došlo ke støihu, musí být síla tøení Ft vìtší, než je složka støižné síly F2:

Ft > F2. Pøitom Ft = F1m,

kde Ft je síla tøení, F1 - kolmo pùsobící složka støižné síly, m - souèinitel tøení mezi lepenkou a nožem.

Platí tedy vztah:

F1 m > F1 tg d neboli

m > tg d.

Ke støihu bez násilného vtlaèování øezaného materiálu dojde tehdy, když je tg úhlu zábìru støihu menší než souèinitel tøení mezi lepenkou a nožem. Úhel zábìru není bìhem støihu vzhledem ke støižné ploše konstantní, nýbrž zmenšuje se až na d1 (obr. 31), èímž se zmenšuje podíl støižné síly F2. Naproti tomu se zvìtšuje plocha tøení mezi nožem a øezaným materiálem. Tím se vytváøejí podmínky pro plynulý prùbìh støihu, kdy nože vtahují øezaný materiál do zábìru a vedou jej pøi øezání. Úhel zábìru støihu pro øezání lepenek rùzné tloušky pøi daném prùmìru kruhových nožù lze upravovat zmìnou pøekrytí nožù h. Pøíklad: Úhel zábìru støihu se mìní u nožù o prùmìru 100 mm pøi øezání lepenky o tloušce 3 mm ze 41,3° pøi pøekrytí bøitu 5 mm na 35° pøi pøekrytí bøitu jen 3 mm. Na stroji se seøizuje hodnota h úpravou vzdáleností mezi nožovými høídeli, resp. úpravou polohy horního na obou stranách jeho uložení. Hodnota h nesmí být pøíliš malá, aby nože následkem pružnosti høídelù i volných ložisek po sobì "neskákaly". Úhel zábìru støihu závisí na prùmìru nožù. Vìtší prùmìr nožù umožòuje menší úhel zábìru støihu. Nože jsou standardního prùmìru: ! pro lepenky do 1 000 g m-2 je d = 80 až 100 mm ! nad 1 000 g m-2 je d = 120 až 160 mm Pøi pøíliš velkém úhlu zábìru støihu je lepenka vedená vodícími válci násilnì vtlaèována mezi nože (smykové tøení mezi noži a lepenkou vzrùstá o sílu, kterou pùsobí vodící válce pøi vedení lepenky). Dojde k urèitému smýkání bøitù nože po lepence. Prùbìh øezu je pak násilný, øez je nepøesný a kvalita øezané hrany je horší. V praxi se hodnota h na stroji nastavuje pokusnì, pøièemž se posuzuje funkce nožù, správnost prùbìhu støihu a kvalita hrany øezané lepenky.


55

Geometrie nožù U kruhového nože se rozlišují úhly (viz. obr. 33):

w b d

a

Obr. 33 Geometrie úhlù kruhového nože a - úhel høbetu nože, b - úhel bøitu nože, w - úhel èela nože, d - úhel støihu (b + a). Úhel èela nože je dùležitou velièinou pøi øezání tlusté lepenky na úzké proužky. Pøi pøíliš malém úhlu se vytlaèují stopy na lepence nebo se lepenka deformuje ztrátou rovinnosti. Pøi pøíliš velkém úhlu èela se zmenšuje úhel bøitu nože, èímž se zmenšuje jeho stabilita a zkracuje životnost ostøí. Zpravidla se volí úhel bøitu 87°. Úhel èela nože zmenšuje plochu tøení mezi noži a bývá 5°. Pøi pøíliš velkém úhlu èela se zvìtšuje opotøebení bøitu nožù a je nebezpeèí vylamování ostøí. Princip støihu kruhovými noži se používá: ! u archových øezaèek (kruhové nùžky), ! u kotouèových øezaèek, ! u rùzných kombinovaných strojù. Podle rozdílného druhu øezaného materiálu a podle konstrukce øezacího stroje se volí rùzné typy kruhových nožù (obr. 34).

g c a

d

e

h

ch

f

b

Obr. 34 Rùzné tvary kruhových nožù pro rozdílné úèely použití a - talíøové nože, b - šikmé nože talíøové, c-f - nože pro øezání tlustších lepenek, g,h - speciální nože pro odpružené návleèky, ch - spodní nùž

56


Talíøové nože a a b mají dlouhou životnost, nebo je lze mnohokrát obrousit. Šikmé talíøové nože b jsou velmi výhodné pro øezání vlnitých lepenek. Ke zpracování tlustších lepenek se hodí nože c až f. Nùž c je vhodný také pro øezání vlnité lepenky. Nože f lze použít oboustrannì. Úzký nùž g je výhodný pro øezání archù tenèích lepenek a kotouèù do plošné hmotnosti øezaného kartónu 250 g m-2. Nùž h je urèen pro øezání lepenek do plošné hmotnosti 400 g m-2. Nože g a h se používájí jen jako horní nože na speciálních odpružených návleèkách. Nùž ch slouží výhradnì jako dolní pro sestavu s horními noži typu g nebo h. Je oboustrannì zbroušen, takže pro opotøebení jedné strany lze použít druhou.

b

d

e

c

a

S

Obr. 35 Sestava kruhových nožù na høídelích a - prùmìr dolního høídele, b - prùmìr horního høídele, c - prùmìr dolních nožù, d - prùmìr horních nožù, e - rozteèné vzdálenosti høídelù, s - šíøka dolních nožù (minimální šíøka øezu) Nože jsou pøipevnìny na nožových návleèkách, které se upínají na nožové høídele (obr. 35). Horní nùž bývá od návleèky odpružen buï pružinami vsazenými do lùžek v návleèce a èelnì se opírajícími o stìny nože, nebo kruhovou pružinou navleèenou po obvodu do lùžka mezi návleèkou a nožem.


57

Odpružení umožòuje tìsný vzájemný dotyk nožù a dovoluje vznik urèité vùle mezi noži v pøípadì, že se v øezaném materiálu vyskytne tvrdý pøedmìt, který by pøi pevném upnutí nože mohl zpùsobit vylomení jeho ostøí. Nožové návleèky jsou dvoudílné nebo jednodílné. Dvoudílné návleèky se mohou pøipevnit na høídel bez jeho vyjímání ze stroje. Oba díly jsou k sobì pøipevnìny pomocí šroubù. V tomto pøípadì jsou i nože dvoudílné. Tento druh upínání je výhodný pøi èastìjším upínání nebo snímání nožù z høídele. Jednodílné návleèky se navlékají na høídel po jeho vyjmutí ze stroje.

f

a d

c a

d

b

b g

c

e e

A

B

Obr. 36 A ,B A rùzné profily nožových høídelù a - høídel s drážkou, b - høídel s výstupkem, c - normální høídel s kruhovým profilem B upínací systémy návleèek na nožové høídele d - upínací systém svìracím segmentem, e - upínací systém bajonetovým uzávìrem

Obr. 37 Rozmìrové proporce nože a upínací návleèky a - vnìjší prùmìr nože, b- vnitøní prùmìr nože, c - vnitøní prùmìr návleèky, d - vnìjší prùmìr návleèky, e - šíøka nože s návleèkou, f - tlouštka nože, g - výška lišty

Nožové høídele mají rùzný profil, speciálnì upravený pro rùzné zpùsoby upínání nožových návleèek (obr. 36A) Høídel s drážkou umožòuje upínání návleèek pomocí šroubù, které pøipevòují návleèku v drážce, nebo pomocí bajonetového uzávìru, jehož výstupek se zaklesne do drážky (obr. 36B).

58


Pohyb nože na høídeli v radiálním smìru neumožòuje høídel s lištou. V tom pøípadì má návleèka vybrání pro nasazení na høídel. Pøipevnìní znemožòující stranový pohyb návleèky je pak øešeno buï pomocí pøitahovacích šroubù, nebo pomocí svìracího segmentu. Hladký høídel se používá k upínání návleèky pomocí svìracího segmentu (obr. 36). Pro urèení rozmìrù nože je tøeba mìøit rozmìrové proporce nožové návleèky (vnitøní a vnìjší prùmìr, šíøku a výšku lišty, šíøku návleèky) a rozmìry nože (vnitøní a vnìjší prùmìr, šíøku a tloušku) (obr. 37). Horní nùž sestavy nožù na høídeli je zpravidla od návleèky odpružen, zatimco dolní nùž je zpravidla pøipevnìn k návleèce pevnì (obr. 35). Nožové høídele jsou uloženy v kulièkových ložiskách. Ložiska musí být tìsná. Jsou-li opotøebovaná, mìní se pøi øezání pøekrytí bøitù, a tím úhel zábìru støihu, èímž vzniká nekvalitní øez. Seøízení rozteèe høídelù (pomocí šroubù na temenech ložiskového uložení horního høídele) musí být dokonale rovnobìžné, jinak se bøity jednotlivých sestav nožù upnutých na høídelích rùznì pøekrývájí, takže úhly zábìru støihu jsou nestejné. Zmìnou úhlu zábìru se mìní podíl horizontální složky støižné síly F2, pùsobící ve smìru proti øezané lepence. Støižné podmínky u jednotlivých nožù jsou pak nestejné, odpory, které musí jednotlivé soustavy nožù pøekonávat, se rùzní a výsledkem je rozdílné zbrzïování archu v šíøce øezu. Tím vzniká vychýlení smìru pøi vedení archu strojem. Pøíøezy potom nejsou pøesnì pravoúhlé a kvalita øezaných hran je v dùsledku násilného ovlivnìní prùbìhu støihu u ostatních soustav nožù zhoršena. Dochází ke znaènému opotøebení nožù a k poškození jejich ostøí. 11 10 8

9

6

7 8

8

9

9 7

6

5

4

3

2

13 12

1

obr. 38 Znázornìní archové øezaèky kruhovými noži (kombinované s bøevny pro upnutí rýhovacích nástrojù- pro souèasné rýhování) 1 - nakládací stùl, 2 - posuvné lišty, 3 - táhlo posuvné lišty, 4 - rameno horního pøítlaèného válce, 5 - horní pøítlaèný válec, 6 - ložisko dolního nástrojového høídele, 7 - bøevno pro upnutí rýhovacích nástrojù, 8 - ložisko horního tažného válce, 9 -ložisko dolního tlakového válce, 10 - dolní nožový høídel, 11 - horní nožový høídel, 12 - horní a dolní kruhový nùž, 13 - vykládací stùl


59

Tìmto jevùm èásteènì zabraòuje soustava tažných válcù, které pøi øezání vedou arch strojem. Na høídelích stroje mùže být upnut libovolný poèet nožù (podle šíøky stroje a šíøky nože s návleèkou). Nejsou-li horní a dolní nože vzájemnì seøízeny, tj. když se jejich èela vzájemnì nedotýkají a jsou od sebe vzdálena, nože neøežou. Mohou zùstat na høídelích i tehdy, kdy nemají øezat. Soustava kruhových øezacích nožù má v souèasné dobì velmi mnoho nejrùznìjších variant, které nabízí poèetná øada specializovaných výrobcù nástrojù. Ti upravují funkèní systémy a soustavnì zdokonalují zpùsoby upínání øezacích nástrojù v rùzných typech øezacích strojù. Zamìøuji se na rychlou manipulaci pøi pøestavbì, na kontrolu a dosažení pøesných podmínek geometrie støihu, kvalitního øezu a dlouhé životnosti nožových bøitù. Oproti tradiènímu zpùsobu upínání horních i dolních kruhových nožù na pohánìné nožové høídele øezacího stroje, jsou dnes horní nože funkèní souèástí øezacího nástroje, který je upínán do nástrojového bøevna stroje. Seøizovatelná je poloha øezacích nástrojù v pracovní šíøi stroje, proti dolním kruhovým nožùm upnutým na pohánìném høídeli. Seøiditelná je vzájemná poloha os horního a dolního nože a pøekrytí jejich bøitù. Pružný pøítlak bøitu horního nože k bøitu spodního, pevnì upnutého nože je øešen nìkolika zpùsoby odpruženého upnutí horního nože v držáku nástroje (spirálovou pružinou v ložisku, pružícím upevnìním ložiska , pneumatickým odpružením, nebo paralelním torzním odpružením) (obr. è. 39 a-d). Nože horního nástroje jsou vybavovány krytem zabraòujícím rozviøovaní prachu. (obr. è. 39 e). Kruhové nože jsou na spodním høídeli fixovány v nastavených rozteèích, také pneumatickým principem (pneumatickým tlakem expandují lišty axiálnì uspoøádané na plášti høídele a na vnitøních obvodech kruhové nože dobøe fixují). (obr. è. 39 g). Soustava a rozmístìní øezacích nástrojù je u modernìjších strojù ovládána z boèního ovládacího panelu (obr. è. 39 h), nebo i automaticky podle programu øízeného procesorem. U kombinovaných strojù (napø. na výrobu vlnité lepenky) jsou øídící procesory ovládány poèítaèovým systémem dálkovì v návaznosti na stejnì automatizovanou pøestavbu jiných funkèních èástí sestavy stroje. Tím se zkracují èasové ztráty v provozu stroje, spojené s pøestavbou na jiné pracovní rozmìry. Jsou používány i soustavy nástrojù pro jeden øez u kterých je spodní nùž vybaven vlastním pohonem (napøíklad u stranových oøezù na strojích velké pracovní šíøe) (obr. 39 f). K novým systémùm patøí také výroby dolních nožù ze speciálních kombinovaných materiálù z tzv. technické keramiky, (speciální kombinace kovù-oxidu zirkonu, itria a magnesia). Tyto systémy významnì prodlužují životnost ostøí horních nožù (20 až 30 x oproti používaným nožùm z oceli). Pøesnost a kvalita øezu principem støihu kruhovými noži je u všech tradièních i modernìjších principù závislá pøedevším na: ! ostrosti bøitu nože, ! správnosti volby profilu nože pro øezaný materiál, ! správnosti seøízení pøítlaku horního nože proti spodnímu, ! správnosti úhlu zábìru støihu (co nejmenším, vhodnì volenými prùmìry nožù), ! pøesnosti geometrie upnutí nožù, ! správné rychlosti pohonu spodního nože,

60


Pøi øezání nesmí docházet k vibracím, které zhoršují podmínky pro kvalitní øezání. Nože v nástrojových držácích jsou upevnìny tak, že jejich výmìna je velmi rychlá. Výrobci øezacích nástrojù vyrábìjí a dodávají rùzné pomùcky pro mìøení a správné seøizování øezacích nožù.

a

b

c

d

Obr. 39 a - d Zpùsoby odpružení horních kruhových nožù a - odpružení spirálovou pružinou v ložisku, b - odpruženým pøipevnìním ložiska, c - pneumatickým odpružením ložiska, d - paralelní odpružení torzními pružinami

e

f

Obr. 39 e, f Zpùsoby odpružení horních kruhových nožù e - nástroj s ochraným krytem kruhového nože, f - soustava nástrojù pro jeden øez s pohonem spodního nože,


61

g

h

Obr. 39 g, h Zpùsoby odpružení horních kruhových nožù g - spodní høídel s upínáním nožù pneumatickým principem, h - soustava nástrojù a nožù jejichž rozmisování v šíøi stroje je ovládáno z boèního panelu.

Broušení nožù Broušení nožù je tøeba vìnovat mimoøádnou péèi. Bøit kotouèového nože musí mít po nabroušení pøesnì kruhový tvar. Deformace se projevuje nejen na obvodu, kde zpùsobuje rozdílné úhly zábìru støihu, ale i v èelní rovinì (klínový tvar nože), kde dochází k úchylkám od roviny støihu, což je pøíèinou nárazovitého prùbìhu øezání. Nože se mohou brousit ve speciálním upínacím pøípravku na soustruhu nebo pøímo na stroji (za pøedpokladu, že nožové návleèky bezvadnì sedí na nožových høídelích). Nejprve se brousí stranové plochy (èelo nože) a teprve pak jeho obvod. Je nutno dbát na dodržení pøedepsaného úhlu bøitu nože.

62


3.2. ZPÙSOB ØEZU 3.2.1. Øez plochým nožem Øezání papíru spoèívá v postupném vnikání ostøí nože do jednotlivých listù papíru nebo lepenek uložených na sobì ve stohu. Pøitom ještì neproøíznutá èást stohu tvoøí podložku pro postupnì øezané listy. Na konci øezu tvoøí podložku lišta uložená v drážce stolu øezacího stroje. Lišta bývá døevìná nebo z rùzných plastù. Chrání bøit pøed otupením. V místì, kde se nùž lehce zaboøí do lišty, vzniká jizva. Hlavní funkèní èásti øezacího stroje (obr. 40) bezprostøednì související s øezem jsou: nožový držák, nùž, lisovací bøevno, podložná lišta, stùl stroje a posuvné sedlo. a c b

g f e d Obr. 40 Hlavní funkèní èásti øezacího stroje: a - nožový držák, b - nùž, c - lisovací bøevno, d - podložná lišta, e - stùl stroje, f - posuvné dorazové sedlo, g - øezaný stoh papíru

Zpùsoby pohybu nože proti stohu øezaného materiálu jsou u rùzných typù øezacích strojù rùzné (obr. 41). Rozlišují se: ! Paralelní øez - pøi nìm je bøit nože bìhem øezu rovnobìžný se stohem. Nùž dosedá na øezaný stoh materiálu v celé šíøi øezaného stohu najednou. Smìr pohybu nože proti stohu je buï kolmý, nebo šikmý. ! Kývavý øez - pøi nìm je bøit nože ve výchozí poloze sklonìn pod urèitým úhlem. Tento úhel se bìhem øezu zmenšuje a koncem øezu klesá na nulu. V tom okamžiku je ostøí nože rovnobìžné s øezací podložkou. Smìr pohybu nože proti stohu je buï kolmý, nebo šikmý. U moderních øezaèek se používá kývavého øezu, pøi nìmž nùž nedosedá na stoh øezaného materiálu v celé šíøi najednou, ale postupnì. Tím se odstraòuje nárazové zatížení stroje.

ØEZ PLOCHÝM NOŽEM

63

b

a

d

c

Obr. 41 Zpùsoby pohybu nože proti øezanému stohu: a - paralelní kolmý, b - paralelní šikmý, c - kývavý kolmý, d - kývavý šikmý

Dùležitým èinitelem pøi øezání je úhel øezu. Je to úhel, pod kterým vniká klín bøitu nože do øezaného stohu. V pøípadì kolmého paralelního øezu (obr. 42) je úhel øezu shodný s úhlem bøitu nože a, nebo pod tímto úhlem vniká klín nože do stohu.

a

Obr. 42 Schematické znázornìní kolmého øezu a - úhel bøitu nože

Pøi paralelním šikmém øezu (obr. 43), kdy nùž vniká do stohu pod úhlem j, se musí poèítat s fiktivním úhlem øezu aj, který odpovídá úhlu bøitu nože pøi šikmém øezu rovinou odklonìnou od

64


roviny stohu øezaného materiálu o úhel j. Pøi kývavém šikmém øezu (obr. 44), kdy výchozí poloha nože je sklonìná pod úhlem e a nùž se pohybuje ve smìru sklonìném k povrchu stohu pod úhlem j, se musí poèítat s fiktivním øezným úhlem aj, který odpovídá úhlu bøitu nože pøi šikmém øezu rovinou sklonìnou k ostøí o úhel (je). Úhel øezu ovlivòuje velikost øezné síly.

aj

a

j

Obr. 43 Schematické znázornìní paralelního šikmého øezu a - úhel bøitu, j - úhel vnikání nože do stohu

a´

j

e

Obr. 44 Schematické znázornìní kývavého šikmého øezu a´ - úhel bøitu nože, j - úhel vnikání nože do stohu e - úhel sklonu nože ve výchozí poloze


65

Princip øezu

K øezu dochází silovým pùsobením klínového nože proti øezanému materiálu. Jde tedy o zcela jiný postup, než pøi støihu. Pøi øezu není smìrodatná pevnost materiálu ve støihu, ale mìrná øezná síla (Fs). To je síla potøebná k øezání daného druhu materiálu v urèité délce øezu. Vypoèítá se ze vztahu:

FS =

F l

(N cm-1)

kde FS je mìrná øezná síla (N cm-1), F je øezná síla (N), l je délka øezu (cm). Øezná síla a mìrná øezná síla jsou v prùbìhu øezacího procesu promìnlivé velièiny. Pùsobí zde ještì další faktory, které pøímo ovlivòují øeznou sílu. Jsou to pøedevším: ! ! ! ! ! !

úhel bøitu nože stav ostøí nože, výška øezaného stohu, šíøka odøezu, stav slisování stohu, zpùsob, jakými stroj øez vykonává.

Velikost mìrné øezné síly je rùzná podle toho, jedná-li se o øez pøíèný nebo podélný ke smìru výroby øezaného materiálu. Mìní se i se zmìnou obsahu vlhkosti v øezaném materiálu. Ke všem tìmto jevùm se musí pøi konstrukci øezaèky pøihlížet, jinak se stroj pøetìžuje a poškozuje. Pøi øezání jednotlivého archu lepenky vniká nùž do vrchních vrstev. K odporu, který klade materiál bøitu nože, pøistupuje stranový odpor vyvolaný klínovým tvarem nože.Ten je rùzný podle úhlu bøitu nože (je tím vìtší, èím vìtší je úhel bøitu) a podle vlastností øezaného materiálu. Pøi postupném vnikání nože do øezaného materiálu vzrùstá. Èelo nože vytlaèuje a odsunuje vlákna lepenky. U nedostateènì splstìných lepenek se vrchní vrstvy vydouvají a štìpí. Stranovì pùsobící složka øezné síly, pøekonávající stranový odpor, se rozkládá a pøenáší do okolních oblastí vláknité struktury øezaného materiálu a namáhá dosud neproøíznutou èást archu v tahu. Jestliže tato síla, která pøi dalším vnikání nože do materiálu vzrùstá, pøekoná pevnost zbývajících vrstev lepenky v tahu, pøetrhá je. Tím se v lince øezu èásti archu oddìlí. Øezná síla, která s rostoucím stranovým odporem postupnì vzrùstá, v okamžiku pøetržení posledních vrstev øezaného materiálu prudce klesne. Tento prùbìh je charakteristický pro øezání tlustých houževnatých lepenek. Pøi øezání stohu papíru nebo lepenek je prùbìh øezu ponìkud složitìjší. Vyvstává zde problém pøesnosti rozmìrù øezaného materiálu.

66


Vliv slisování stohu Kvalitní a pøesný øez je možný jen tehdy, když byl stoh pøed zapoèetím øezu dostateènì slisován. Slisováním se zvìtšuje tøení mezi jednotlivými archy ve stohu. Má být tak velké, aby se vlivem sil, které pøi øezání pùsobí, nemohly archy vzájemnì posunovat. Stoh se lisuje lisovacím bøevnem, které pøi øezání pøedbíhá nùž a pøi zpìtném pohybu po øezu se za nožem opožïuje. Slisování stohu významnì ovlivòuje prùbìh øezu i pøesnost rozmìrù øezaných archù ve stohu. Stlaèení stohu má dvì fáze. V první fázi se vytlaèuje vzduch z prostorù mezi archy. Ve druhé fázi se stlaèuje øezaný materiál a stoh se elasticky deformuje (obr. 45).

Obr.45 Slisování øezaného stohu a vnik nože do stohu Proto je nutné volit takový tlak, kterým se nepoškodí øezaný materiál a který pøitom podmiòuje dostateènou stabilitu stohu pøi dalším øezání. Pøi øezání mìkkých materiálù, které se snadno reliéfnì deformují žebrem lisovacího bøevna, se na spodní lisovací plochu bøevna pøikládá krycí plech. Pøi øezání zvláš nároèných materiálù se na lisovací bøevno pøilepuje 4 až 5 mm tlustý pás lepenky, který je klínovitì zbroušen smìrem ke krycímu plechu a nemá být širší než tøetina šíøky krycího plechu (obr. 46).

Obr. 46 Klínovitì zbroušený pás lepenky na spodní ploše lisovacího bøevna


67

Vhodná pøítlaèná síla se urèuje podle druhu øezaného materiálu a je uvádìna v tabulkách jako doporuèení výrobcù øezaèek (80 až 600 kPa). Zjišuje se buï empiricky, nebo výpoètem deformace v závislosti na tlaku lisovacího bøevna a na druhu lisovaného materiálu podle parabolické funkce, kde jsou stanoveny konstanty závislé na druhu papíru. Pomìrnou deformaci lze vypoèítat podle vzorce:

D = a . pn, kde D je pomìrná deformace stohu pøi stlaèení (v %), p - tlak, kterým pùsobí lisovací bøevno, "a" a "n" - konstanty závislé na druhu øezaného materiálu, pøièemž n > 1. Deformace stohu zpùsobená lisovacím bøevnem pøesnost øezu pøíliš neovlivòuje. Projevuje se pouze zmìna rozmìru archu následkem reliéfní deformace pøi nadmìrném lisovacím tlaku. Velikost pøítlaèné síly má však pøímý vliv na pøesnost øezu. Úchylky v pøesnosti øezu jsou tím vìtší, èím ménì je stoh v okamžiku øezu slisován.

Deformace stohu pùsobením nože pøi øezání

Pøesnost øezu do znaèné míry ovlivòuje deformace stohu, k níž dochází pøi øezání. Probíhá až do okamžiku, kdy nùž pøekoná øezný odpor a vnikne do øezaného stohu. Deformace je ovlivnìna: ! stlaèením øezaného materiálu - èím ménì je stoh slisován, tím více se deformuje, ! stavem ostøí nože - deformace je tím vìtší, èím vìtší je úhel bøitu a èím více je nùž otupen, ! objemovou hmotností a stlaèitelností øezaného materiálu - deformace je tím vìtší, èím menší je objemová hmotnost papíru. Pøi deformaci stohu (obr. 47) nastává postupnì, zejména u nedostateènì slisovaného stohu, ve vrchních vrstvách archù pohyb, kterým se listy vytahují zpod lisovacího bøevna. U níže položených vrstev tento pohyb ustává. Vytahování listù je tím vìtší, èím více je stoh deformován.

F1 F2

F

r

Obr. 47 Geometrie pùsobení sil pøi vnikání nože do stohu.

68


Klínový tvar nože rozkládá øeznou sílu F na složku pùsobící soubìžnì se høbetem nože (F2) a na složku síly pùsobící ve smìru horizontálním (F1). Složka síly posunuje odøíznutou èást stohu od nože. Když nùž vnikne do øezaného listu, roztrhne se list v poslední fázi, tj. pøed úplným proniknutím nože listem, a to pùsobením sil, které se ho snaží posunout.

a

b

c

d

e

f

g

h

i

Obr. 48 Prùbìh deformací stohu pøi lisování a øezání a - naložený stoh, b - lisování stohu, c - deformace stohu tlakem lisovacího bøevna a nožem, d - vniknutí nože do stohu, e - další vnikání nože do stohu, f - stav na konci øezu, g - návrat nože do pùvodní polohy, h - uvolnìní tlaku lisovacího bøevna, i - doražení stohu k rovinì sedla.

Vlivem pohybu odøezaných èástí archù, vlivem vzájemného tøení mezi nimi a archy ještì neodøíznutými, nastává ve stohu další pohyb. Nepoøezané archy se zaènou posunovat ve smìru odøezaných èástí. Posunuté listy jsou kratší, než bylo pøedepsáno. Uvedený pohyb se neproje-


69

vuje v celé výšce stohu rovnomìrnì (obr. 48). Nejintenzivnìjší je ve vrchních vrstvách stohu, kde se deformace zpùsobená nožem podporuje povytahováním archù zpod lisovacího bøevna. Slisované èásti archù jsou tlakem nože z horizontální polohy posunuty do polohy pøepony pravoúhlého trojúhelníku (odvìsnou je rovina spodní hrany lisovacího bøevna a kratší odvìsnou je úsek pøeènívání nože pøes hranu lisovacího bøevna). Tato šikmá poloha napomáhá do jisté míry pohybu archù, které vzájemným tøením posouvá, a odsunuje odøíznuté èásti stohu. Pod ostøím nože se mohou povytahovat jen archy, kterých se nùž ještì nedotkl, pøièemž nad nimi ležící listy jsou již poøezané. Posuv archù není v celé šíøi stohu rovnomìrný, zejména když stroj pracuje šikmým nebo kývavým pohybem nože proti øezanému stohu. Posun archù probíhá nerovnomìrnì, archy se natáèejí šikmo od roviny nože a vzniká úchylka od pravoúhlosti øezaných archù. Tlak lisovacího bøevna je u moderních øezacích strojù seøiditelný. Pøi postupném vnikání nože se stoh tlakem nože dále stlaèuje, takže vzrùstá tøení mezi archy a jejich pohyb se zmenšuje a postupnì ustává. U papíru s hrubším povrchem vzniká vìtší posun archù než u papírù hladkých, protože vzniká vìtší tøení. U velmi hladkých papírù, napø. køídových, je pohyb archù minimální. Pohyb je vìtší pøi vìtší délce odøezu a pøi menší délce stohu pod lisovacím bøevnem. Vìtší hmotnost odøíznutého stohu zvìtšuje sílu tøení, která pohyb archu v dosud nepoøezané èásti stohu zvìtšuje. Koneèná fáze øezu, tj. doøíznutí spodních archù ležících na stole, závisí na kvalitì a tvrdosti lišty a na stavu ostøí nože. Když je nùž tupý a lišta mìkká, vtlaèují se poslední archy do lišty a vzniká rozmìrová úchylka. Kvalitního doøíznutí se dosáhne ostrým nožem a tvrdší lištou.

Prùbìh øezných sil pøi øezání stohù

Podle rozdílných vlastností øezaného materiálu a rozdílných podmínek, které pøi øezání pùsobí, je prùbìh sil promìnlivý. Charakterizuje ho køivka (obr.49)

B

A

C E D

F

Obr. 49 Grafické znázornìní prùbìhu sil pøi øezání Nasazením nože na stoh v bodì A zaèíná proces øezání. Vzestup øezaných sil z bodu A do bodu B charakterizuje stlaèování vrchních vrstev stohu. Nedochází ještì k øezu, nebo odpor, který klade øezaný materiál, je ještì vìtší, než øezná síla.

70


V bodì B pøekonává nùž øezný odpor a vniká do stohu. Mezi bodem B a C probíhá øezání jednotlivých vrstev stohu. Prùbìh køivky v tomto úseku se rùzní podle druhu øezaného materiálu. V bodì C dochází k øezu posledního listu a k poklesu øezných sil. Protože nùž vniká do lišty - podložky - v bodì D, stoupá opìt øezná síla do bodu E. V bodì E dosahuje nùž nejnižší polohy a vrací se opìt nahoru. Tím klesá zbývající øezná síla v bodì F na nulu. Prùbìh sil mezi bodem B - C pøi øezání rùzných materiálù znázoròují rozdílné, charakteristické køivky (obr. 50). Køivka a je typická pro papír, kartón a mìkkou lepenku. Pro tvrdou lepenku, dýhu a pøekližku je charakteristická køivka b. Køivka názornì ukazuje prùbìh øezu jednotlivých archù, kdy síla stoupá na maximum a opìt klesá po prasknutí ještì nepoøezaných vrstev archu namáhaných klínem nože v tahu. Potom klesá až do okamžiku, kdy bøit nože dosedne na další arch; potom síla zaène znovu stoupat. Tento proces se opakuje u každého archu, až je doøíznut celý stoh. Nepravidelný prùbìh sil pøi øezání pryže vzniká støídavým pùsobením øezného odporu následkem pružnosti pryže. Potøebné øezné síly pøi øezání papíru, kartónu a nìkterých lepenek jsou nejmenší u strojù s šikmým kývavým øezem. Zjistilo se, že pøi paralelním šikmém øezu jsou øezné síly 1,2 až 2,1krát vìtší, pøi kývavém pravoúhlém øezu 1,1 až 2,5krát vìtší a pøi paralelním pravoúhlém øezu 1 až 3,5krát vìtší než pøi šikmém kývavém øezu. Jiné pomìry jsou pøi øezání tvrdé lepenky, prešpánu, vulkánfíbru a dýhy, kde jsou øezné síly menší pøi pravoúhlém paralelním øezu. Pøi pøíèném øezání papíru a lepenek jsou øezné síly asi o 15% vìtší než pøi øezání podélném. Na velikosti øezné síly má vliv také úhel bøitu nože a. Pokusy ukázaly, že pøi zvìtšení úhlu z 20° na 23° vzrostla potøebná øezná síla za stejných podmínek o 10%. Zmenšení úhlu bøitu a (obr. 51) zhoršuje stabilitu nože a zpùsobuje nebezpeèí vytlaèování nože z roviny øezu. Proto se musí pro praktické úèely volit takový úhel bøitu, aby se dosáhlo nejvìtší možné stability. Úhel bøitu je závislý na druhu øezaného materiálu.

a

b c

d

Obr. 50 Charakteristické køivky prùbìhu sil pøi øezání a - papíru, b - lepenky, c - pryže, d - plastù


71

a b b h

Obr. 51 Nože s jednoduchým a dvojitým bøitem

Pro zvýšení stability bøitu nože se používá nožù s dvojitým bøitem, s úhly a a b. Èelo bøitu h má šíøku 3 až 4 mm. Pro øezání rùzných druhù papíru, kartónù, lepenek i jiných materiálù doporuèují výrobci øezacích strojù nastavit odpovídající úhly bøitù nožù a tlaky lisovacího bøevna (tabulka 8). Konstrukce nože je øešena tak, že na nosnou èást z konstrukèní uhlíkové oceli je válcováním za tepla pøi svaøovací teplotì naplátována tvrdá legovaná nástrojová ocel, která je zbroušená a vytváøí bøit. Nosná èást z uhlíkové oceli je zakalena a zùstává houževnatá. Je opatøena otvory pro pøipevnìní na držák nože øezacího stroje. K výrobì nožù se používá wolframové, vanadové, uhlíkové i chromvanadové oceli.

72


Tabulka 8

Doporuèené úhly bøitù a pøítlakù lisovacího bøevna pro øezání rùzných druhù papíru i lepenky (i jiných materiálù) Zpùsob øezu (vysvìtlivky k tabulce): š = šikmý smìr pohybu nože k = kolmý smìr pohybu nože Úprava kontaktní plochy lisovacího bøevna: A = použití krycího plechu B = použití elastického obložení

h (mm)

Úhel ° a b

Materiál 1

2

3

Pøítlak bøevna (kN)

4

Øezná síla (N mm-1)

5

Zpùsob øezu

6

7

8

Papír:

Biblový

22

10 - 15

10 - 20

š

A

Voskovaný

22

25

20 - 40

š

B

Tiskový

22

20

20 - 40

š

Prùpisový

19

30 - 40

10 - 20

š

Fotopapír

24

20 - 25

20 - 50

š

Lepicí

22

25

20 - 40

š

pro karbonování

19

4

10 - 15

š

A

Karbonový

19

2

10 - 15

š

A

Syntetický

26

25

20 - 40

š

Køídový

22

25

25 - 40

š

Sací

19

15 - 20

20 - 30

š

A

Samopropisující

19

š

A

Pergamen

22

Pergamin

24

24

24

3,5

3,5

3,5

2 25

20 - 40

24

30 - 40

30 - 60

Psací

22

20 - 25

25 - 50

Hedvábný

19

20

10 - 25

Velurový

19

15

Bankovní

22

25

24

3,5

A

š

š

A A


73

pokraèování tabulky 8

Zpùsob øezu (vysvìtlivky k tabulce): š = šikmý smìr pohybu nože k = kolmý smìr pohybu nože

h (mm)

Úhel ° a b

Materiál 1

2

Úprava kontaktní plochy lisovacího bøevna: A = použití krycího plechu B = použití elastického obložení

3


4

Øezná síla (N mm-1)

5

Zpùsob øezu

6

7

8

Kartón lepenka:

15

25 - 30

š

22

25

30 - 50

š

Ruèní

22

25

30 - 50

B

Tvrdá

25

30

30 - 90

B

Døevitá

22

25

25

A

Kartotékový

22

25

25 - 30

A

Strojní

22

25

30 - 50

š

B

Bednová

22

25

30 - 50

š

B

Hnìdá

22

25

30 - 50

š

B

Navštívenkový

21

Šedá

23

24

3,5

3,5

B

Fólie:

Acetátová

25

Celofán

22

Polyetylenová

25

PVC tvrdá

22

PVC mìkká PVC podlahové

25 - 30 24

3,5

20 - 30

B k

B

25

B

25

B

22

20 - 25

B

19

20 - 25

B

22

20

B

24

3,5

desky Celuloid

74


pokraèování tabulky 8

Úprava kontaktní plochy lisovacího bøevna: A = použití krycího plechu B = použití elastického obložení

Zpùsob øezu (vysvìtlivky k tabulce): š = šikmý smìr pohybu nože k = kolmý smìr pohybu nože

h (mm)

Úhel ° a b

Materiál 1

2

3


4

Øezná síla -1 (N mm )

5

Zpùsob øezu

6

7

8

Ostatní: Tvrdá guma

22

Surová guma

17

Smirkové plátno

22

Textilní tkaniny

19

Dýha

19

Prešpán

15 1,5 20 1,5

25

B

15

A

30 - 40

A

30

k

A

10

20 - 30

A

24

25

30 - 50

B

Hliníková fólie

19

2

30

k

Kašír. Al fólie

19

10

30

k

Tìsnící mat.

22

20 - 25

30 - 50

š

A

Pls

19

10

š

A

Korek

19

10

Kùže

23

20 - 40

Linoleum

22

18

Buniè. vata

19

15

22

22

3,5

3,5

30

A

B

30 - 40

š

B

20

k

B A

Stolový øezací stroj Stolový øezací stroj je jedním z nejstarších mechanických vybavení všech závodù, které zpracovávaly a zpracovávají papír, kartón a lepenku na obaly i na jiné knihaøské a tiskárenské výrobky. Pùvodní ruèní posuv dorazového a posouvacího sedla, ruèní utahovaní lisovacího bøevna, jakož i ruèní klikový pohon øezacího nože patøí do historie a jen ojedinìle se s ním setkáváme


75

u nìkterých øemeslníkù. Stolový øezací stroj, stejnì tak jako øada jiných strojù v tìchto oborech prošel v tomto století významnými úpravami, mechanizujícími pùvodní ruèní manipulace, jak s øezanými stohy materiálù na øezacím stole, tak i funkce lisovacích a øezacích orgánù stohu. Automatizují se funkce posuvu øezaného stohu proti øezné rovinì v návaznosti na funkci nože, podle nastavených programù, mechanizuje se úprava rovinnosti stohu pøed jejich øezáním, jakož i zvedání stohù materiálu do úrovnì øezacího stolu a výšková manipulace odkládaných øezaných stohù pøíøezù. 7

9 4 2

1

8

3 5

6

Obr. 52 Schématické znázornìní funkèních èástí stolového øezacího stroje 1 - vedení posuvného (dorazového) sedla, 2 - vyrovnávaè pohonu posuvu dorazového sedla, 3 - posuvné (dorazové) sedlo 4 - upínací zaøízení øezacího nože a øezací nùž, 5 - vytvrzená èelní hrana lisovacího bøevna, 6 - døevìná nebo plastová lišta na dosed nože, 7 - ukazatel rozmìrù a ovládací panel, 8 - optická bezpeènostní zábrana, 9 - skøíò s elektrickým vybavením a motorem.

76


Všechny tyto mechanizace a automatizace neodstranily úlohu øezaèe, který ovládá a øídí práci na stolovém øezacím stroji. Vždy si stroj vyžadoval obsluhu kvalifikovaným, v oboru vyuèeným odborníkem. Øezání materiálù je základním vstupem do výrobního procesu a jeho poškození nekvalitním nebo nepøesným øezem zpùsobuje závažné výrobní ztráty. Stolové øezací stroje se používají v rùzných pracovních šíøích (80 - 115 cm vyrábìné dnes našimi výrobci až do šíøe 225 cm, vyrábìné zahranièními výrobci). Nejmodernìjší øezací stroje se vyznaèují kromì dnes již tradièních hydraulických pohonù a pneumokulièkových vybavení manipulaèních stolù, usnadòujících manipulaci vytvoøením vzdušného polštáøe mezi stolem a øezaným stohem, jsou uplatòována další významná zdokonalení k nímž patøí mezi jinými: ! nastavení programu øezání v pøíèném i podélném smìru øezu, i v postupném sledu prùbìhu øezu na ovládacím panelu stroje s digitálními ukazateli rozmìrù, ! zadání programu øezání v posuvech dorazového sedla, okamžiku øezu, návrat sedla do výchozí polohy po ukonèení øezání v jednom smìru, opakování programového posuvu sedla, nebo jeho zmìna pro pøíèné øezání, podle programu nastaveného na ovládacím panelu stroje, s digitálními ukazateli, ! externí zpracování programu øezání v pøípravì výroby na poèítaèi, v rozmìrové návaznosti na tiskovou pøípravu apod., ! zadání externì zpracovaného programu do ovládacího procesoru øezacího stroje (pomoci ICCardu), ! záznam opakovaných øezacích programù do pamìového vybavení ovládacího procesoru, pro vyvolání k opakovanému použití, ! kontrola pøesnosti øezu a automatická rektifikace naprogramovaných rozmìrù, v pøípadì zjištìní nepøesnosti, ! evidence kvantitativních realizací programù, a øady dalších ovládacích parametrù, které umožòuje moderní poèítaèová a pøenosová technika.

3.3 OSTØÍ NOŽE, BROUŠENÍ A VADY V ØEZU 3.3.1. Ostøí nože Stav ostøí nože má znaèný vliv na velikost øezné mìrné síly i na pøesnost øezu. Ovlivòuje také kvalitu øezané plochy stohu, a tím i kvalitu øezaných okrajù archù (pøíøezù). Pøi øezání tupým nožem se øezná mìrná síla nìkolikanásobnì zvìtšuje. Napøíklad pøi øezání kreslícího kartónu o tloušce 0,2 mm ostrým nožem je potøebná øezná mìrná síla 21 N mm-1, zatímco pøi øezání téhož materiálu tupým nožem èiní za stejných podmínek pøes 100 N mm-1 (obr. 53a). Pokusy bylo prokázáno, že pøi øezání tupým nožem stoupá potøeba øezné mìrné síly u stroje s kývavým šikmým øezem na ètyønásobek, u stroje se šikmým paralelním øezem na dvojnásobek a u stroje s kolmým paralelním øezem na trojnásobek. Stabilita nože a životnost jeho ostøí závisí na kvalitì nožové oceli, na tvrdosti ostøí, na úhlu bøitu, na broušení a obtažení, které musí být pøizpùsobeny vlastnostem øezaného materiálu.

OSTØÍ NOŽE

77

kp/mm 12 10 8 6 4 2

a b

Obr. 53a Prùbìh sil pøi øezání kreslícího kartónu a - ostrý nùž, b - tupý nùž

A 5 4 3 2 1

I.

5 10

II.

15

III.

20 25 30 35 mm

B

Obr. 53b Stupnì kvality øezu A - stupeò kvality øezaného materiálu, B - stupeò otupìní bøitù nože

Ostrý nùž má polomìr ostøí 2 až 6 mm, kdežto u tupého je polomìr ostøí 30 až 35 mm. Rozlišují se tøi stupnì ostøí nože, oznaèované øímskými èíslicemi I - III (obr. 53b). Stupeò I. - polomìr ostøí 3 .... 10 mm Nùž vykazuje jemné nerovnosti ostøí, zbylé po nabroušení a obtažení. Øez vykazuje jemné trhliny,které postupnì po 50 až 200 øezech mizí. Stupeò II. - polomìr ostøí 10 .... 25 mm Kvalita øezu je velmi dobrá - jde o normální otupení, kdy nùž nejlépe øeže. Stupeò III. - polomìr ostøí 25 .... 40 mm Plocha øezu zaèíná být hrubá, øezané okraje vykazují trhliny, øez je ménì kvalitní až nekvalitní. Znaèný vliv na životnost ostøí mají vlastnosti øezaného materiálu, zejména obsah kaolínu. Životnost ostøí se zkracuje lineárnì se stoupajícím obsahem kaolínu v øezaném papíru.

78


3.3.2. Údržba a broušení nožù Broušení nožù vyžaduje velkou péèi. Nesmí dojít k pøehøátí nebo k tomu, aby "povolilo" zakalení. Brusný kámen má být z elektrokorundu s keramickou vazbou (zrnìní 46, tvrdost podle ÈSN I nebo J). Nože se brousí na speciálních bruskách (obr. 54). Pøistavení brusného nástroje pøi hrubém broušení nového nože má být 0,025 mm, pøi opakovaném broušení 0,015 mm, pøi jemném broušení 0,005 mm. Broušení má probíhat pøi 10 až 15 dvojitých posuvech brusky beze zmìny nastavení a pøi rychlosti - u hrubého broušení 9 - 12 m min-1, pøi jemném broušení 4 m min-1. Obvodová rychlost brusného kotouèe má být 15 až 25 m min-1. Chladící voda má obsahovat 3 až 4 % kalcinované sody.

d

b c

a

Obr. 54 Zpùsob broušení nože a - broušený nùž, b - držák nože, c - brusný kotouè, d - chlazení vodou

Po broušení se má bøit obtáhnout, èímž se ostøí dodává hladkost a odstraòuje se otøep i jiné vady vzniklé pøi broušení. Obtahováním se odstraòují strukturní zmìny kovu, k nimž dochází v jemných povrchových vrstvách zahøátím pøi broušení a které snižují odolnost nože. Obtahuje se nejprve hrubým a potom jemným brusným kamenem (obr. 55). Pokusnì se sledovalo, do jaké míry je užiteèné obtahovat bøit nože pøímo v øezacím stroji a bylo zjištìno, že pøi prvním obtažení se dosáhlo asi 50% a pøi druhém obtažení asi 20 % životnosti ve srovnání s øádným broušením na bruskách.

Obr. 55 Zpùsoby obtahování bøitu nože

VADY V ØEZU

79

Je-li nùž èastým broušením již znaènì obroušen (asi o 30 mm), lze k jeho upevnìní použít druhé øady otvorù (obr. 56). V tom pøípadì se mezi nùž a držák nože vkládá vyrovnávací lišta. Pøi broušení je nutno dodržet pøímoèarost ostøí a úhel bøitu nože. Nùž se pøi øezání potírá voskem nebo parafínem. Tím se zmenšuje tøení mezi plochou nože a øezaným stohem a potøeba øezné síly klesá (pøi použití vosku o 10 až 13 %, parafínu o 6 až 7 %).

b a

Obr. 56 Vyrovnání výšky zbroušeného nože a - vyrovnávací lišta, b - otvor pro pùvodní upevnìní v držáku

3.3.3. Vady v øezu Pøi slabì dimenzovaném bøitu nože mùže pøi øezání mìkkých a hrubých papírù dojít k tzv. podøezávání - kdy spodní vrstvy stohu mají menší rozmìr než vrstvy vrchní (obr. 57A). Pøi øezání tvrdých tenkých papírù se slabì dimenzované nože snadno vychylují vnì roviny øezu a spodní archy stohu mají tedy vìtší rozmìry než archy vrchní (obr. 57B). Tìmto nedostatkùm lze èásteènì zabránit pøimìøeným naklonìním stolu øezacího stroje. V obou pøípadech mùže dojít vlivem nedostateèné stability k tomu, že øez bude vypouklý nebo vydutý (obr. 57C). Pøi malém úhlu bøitu nože se dokonce mùže stát, že nùž je z poèátku vtlaèován do stohu (podøezává) a ke konci øezu je vlivem odporu øezaného materiálu vytlaèován z roviny øezu, takže støední vrstvy ve stohu budou kratší než archy horní a dolní (obr. 58). Na pøesnost øezání má vliv také šíøka mezery mezi nožem a hranou lisovacího bøevna. Èím je tato mezera širší, tím menší je pøesnost øezu. Nepøesnosti v øezu vznikají i na moderním, pøesnì pracujícím stroji. Pøíèinou je rùznorodost øezaného materiálu. Ideální by bylo, kdyby se na jednom stroji øezal pouze jeden druh materiálu. Potom by se mohly upravit všechny technické parametry vèetnì úhlu bøitu nože a výsledky øezání

80


by byly optimální. V praxi to však není možné. Naopak, èasto se vyskytují pøípady, kdy na jednom stroji se v krátkých èasových intervalech støídají rùzné druhy materiálù, pro které se doporuèuje volit støední úhel bøitu nože 22°.

A

B

C

a

b

Obr. 57 Vady v øezu A) Podøezávání - úchylka od roviny øezu B) Výchylka vnì roviny øezu C) Znázornìní vypouklého a vydutého øezu (a - vypouklý; b - vydutý)

Obr. 58 Znázornìní nestejnomìrné délky archu pøi malém úhlu bøitu.

ØEZ KRUHOVÝM NOŽEM

81

3.4. ØEZ KRUHOVÝM NOŽEM Pøi øezu kruhovým nožem øeže diskový nùž proti rotujícímu válci (obr. 59). Rozdílná tvrdost ocelí, z nichž je vyroben diskový nùž a protitlakový válec, umožòuje vyvodit potøebný vzájemný tlak, aniž se ostøí znaènìji otupuje. Hnaný spodní válec posunuje øezaný materiál. Pohon kruhového nože obstarává tøení mezi pohybujícím se materiálem a nožem. Mezi prùmìrem nožù a tlouškou øezaného materiálu platí stejné vztahy jako pøi støihu kruhovými noži.

r d1

S

a b c

Obr. 59 Schematické znázornìní øezu kruhovým nožem; a - rotující kruhový nùž, b - lepenka, c - rotující válec

Obr. 60 Geometrie øezu kruhovým nožem

Úhel zábìru kruhového nože d1 (obr. 60) je urèen vztahem:

cos d 1 =

r-s s = 1- , r r

kde d1 je úhel zábìru øezu, r - polomìr nože, s - tlouška øezaného materiálu. Pøíklad: r = 50 mm s = 3 mm

cos d 1 = 1 -

3 = 0,94 = 20 0 50

82


c

d

D a A

a

b

a

A

c

Obr. 61 Držáky nože a) s pružinovým pøítlakem, b) s pneumatickým pøítlakem, c) sestava øezacích nožù s pneumatickým pøítlakem na nástrojovém bøevnu øezacího stroje A - šíøka nože, D - prùmìr kruhového (diskového) nože, a - úhel bøitu nože c - vzdálenost osy nože od osy nožového høídele, d - prùmìr nožového høídele

c

b a Obr. 62 Schéma øezacího strojku na trubice a - rotující válec s navleèenou trubicí, b - øezací nùž, c - pohon

Pružný pøítlak nože proti válcové podložce zajišuje buï pružina v držáku nože (obr. 61), nebo pneumatický systém (pøi speciální úpravì držáku nože). Princip øezu kruhovým nožem se používá na kotouèových øezaèkách a u strojkù na øezání trubic (obr. 62).

RÁZOVÝ ØEZ OZUBENÝM NOŽEM

83

3.5. OSTATNÍ ZPÙSOBY ØEZÁNÍ Kromì klasických zpùsobù øezání založených na principu øezu a støihu, se ve zpracovatelské technologii používají i nìkteré další zpùsoby dìlení archù nebo pásù z kotouèù papíru, kartonù a lepenek. Jsou to: ! ! ! ! !

rázový øez ozubeným nožem - rázem, øez èepelkou, øez pilou, øez proudem vody, øez laserovým paprskem.

Zvláštním zpùsobem dìlení pásù na archy je provedení perforace v lince dìlení, ve které se následnì oddìlí arch z perforovaného pásu tahem (rozdílnou obvodovou rychlostí následujících vodících - tažných válcù).

3.5.1. Rázový øez ozubeným nožem (obr. 63) Tento princip se používá pøi pøíèném øezání papíru z kotouèù bez pøerušování pohybu øezaného pásu. Charakteristickým znakem je ozubený okraj pøíøezu. K øezu dochází úderem rotující lišty (nože) proti pásu øezaného materiálu, který se posunuje po spodním ozubeném noži. Hroty zubù jsou soubìžné se smìrem pohybu øezaného pásu. Úderem rotující lišty se papír nejprve narazí na hroty zubù, které ho prorazí. V další fázi se tlakem lišty papír pøes bøity zubù doøízne a pøíøez se oddìlí v celé øezané šíøi. Vše probìhne ve zlomku sekundy. Popsaný zpùsob se používá pøi dìlení dráhy papíru u stroje na výrobu sáèkù. U strojù na výrobu textilních dutinek se linka øezu pøed øezem zvlhèuje. Vzniká otrhaný okraj øezu, který umožòuje plynulý pøechod pro lepení dutinky.

a

b

c

Obr. 63 Schematické znázornìní rázového øezu ozubeným nožem a - plochý nùž - rotující, b - ozubený nùž, c - øezaný materiál

84


3.5.2. Øez èepelkou Øez prùmyslovou èepelkou se používá pøi øezání úzkých proužkù papíru i jiných materiálù, pøi øezání z kotouèe na kotouèky. Èepelka upnutá ve speciálním držáku se nastaví proti kruhovému noži, takže pøeènívá jeho bøit. Pás øezaného materiálu se táhne proti bøitu èepelky. Tím se rozøezává. Øezný odpor je pøekonáván tahem pásu øezaného materiálu. Princip se uplatòuje napø. pøi øezání papíru na výrobu motouzu. Papír je v tomto pøípadì pøed øezáním zvlhèován.

Obr. 64a Schématické znázornìní øezu èepelkou. Ojedinìle se používá zpùsob u kterého jsou na obvodu disku øezacího nástroje upínány èepelky, které lze snadno a velmi rychle vymìòovat (Obr. 64 b). Nástroj se upevòuje na bøevno øezacího stroje, stejnì tak jako nástroje s kruhovými noži. Rotující èepelky mají pøi øezání delší dobu zachování ostrého bøitu, nežli pevnì upnutá èepelka.

Obr. 64b

ØEZ PROUDEM (PAPRSKEM) VODY A ØEZ LASEREM

85

3.5.3. Øez pilou Pøi zpracování papíru a lepenky se ojedinìle používá øez cirkulární, nebo pásovou pilou. Øez cirkulární pilou se používá na øezání archù vlnité lepenky, vinutých trubic a kotouèkù papíru malých prùmìrù. Øez pásovou pilou se používá pøi øezání tvarových pøíøezù na fixaèní výplnì ze stohù vlnité lepenky, pøi øezání papírových voštin k obalovým úèelùm a nìkdy i pro øezání stohù kartónù, nebo tvrdé lepenky. Zuby pily pøi øezu provádí støižný zábìr do øezaného materiálu a z prùøezù odstraòují øezný odpad. Pøitom hraje významnou úlohu geometrie tvarù a úhlù zubù pily. Princip øezu je obdobný jako pøi øezání døeva nebo plastù. (Viz technologie zpracování døeva) Kotouè cirkulární pily s rùznými tvary a úpravami zubù má zpravidla tloušku 3 mm a prùmìr 380 až 400 mm. Rychlost øezu je 900 až 1200 m/min. Na pásové pile lze øezat stoh až 400 archù lepenky, 250 až 300 g/m2, pøi tloušce pily 1 mm. Rychlost øezu je až 1000 m/min. Pily se pøi øezání papíru a lepenek zahøívají, a proto se doporuèuje jejich chlazení stlaèeným vzduchem.

3.5.4. Øez proudem (paprskem) vody a øez laserovým paprskem Rozvoj techniky pøinesl nové objevy ve využití fyzikálních procesù pøi øezání. Byly odzkoušeny a ve výrobní praxi jsou používány zpùsoby øezu papírù, kartónù a lepenek i pøekližky, pomoci energetických paprskù a to proudem (paprskem) vody a laserovým paprskem. Tyto zpùsoby se používají pøi øezání jednotlivých archù, nebo pásù, stohù archù - omezených na malé výšky. Jejich využití se uplatòuje u tvarového øezání, pøi kterém hlavice vysílající øezný paprsek, souøadnicovì vedena podle programu øízeného procesorem. Omezuje se na pøípady, kdy ostatní, bìžnì používané zpùsoby tvarového øezání, nebo vysekávání, nejsou buï z technických, nebo i z ekonomických dùvodù použitelné.

Obr. 65 Ventil hlavy s tryskou pro øezání vodním paprskem

86


Øez proudem - paprskem vody proudem - paprskem vody byl pøi øezání papírù a lepenek poprvé odzkoušen v roce 1983 postupnì byl zdokonalován, zejména v systémech øízení a ovládání. V roce 1987 a zejména pak v roce 1994 bylo zásluhou dokonalé kvality øezu, systému øízení a ovládání, zavedeno ve výrobní praxi. Pøi tomto principu øezání je voda s pøídavkem polymerù (ca 0,3 % PE - oxidu), vtlaèována vysokým tlakem (až 400 MPa) do hlavy s tryskou o prùmìru 0,05 až 0,5 mm. Trysková hlava je hlavním komponentem systému. Její, na vysoký pneumatický tlak napojený ventil a vodní tryska jsou vyrobeny ze safíru (diamantu). (obr. 65) Pøes trysku se vysokým tlakem vytváøí paprsek polymerem vázané vody o rychlosti proudu až 2000 km/h, který je usmìrnìný na øezaný materiál. Provádí pøesný øez, aniž by deformoval øezaný materiál na hranách øezu. Neporušuje napø. profily vln pøi øezání vlnité lepenky, které je markantní u všech jiných zpùsobù jejího øezání. Rychlost øezu paprskem tekutiny se pohybuje mezi 600 až 1500 m/min. Pùsobivost paprsku v øezané hmotì je aktivní v délce 50 mm. Pùvodnì se používaly trysky vyrobené ze speciálnì tvrzené oceli, které mìly v dùsledku vysokých tlakù a tøení tekutiny velmi krátkou životnost. Náhrada oceli pøírodním, nebo syntetickým safírem, životnost trysky prodloužila. Obsluha øezacího stroje je velmi jednoduchá. Øezaný materiál je veden proti geometricky pøesnì nastavené trysce pomocí pøíložníkù, nebo vodicích soustav. Nepravidelné geometrické útvary lze vyøezávat ruèním vedením øezaného materiálu proti paprsku tekutiny podle nákresu. Údržba si vyžaduje jen výmìnu trysky, která se nakupuje jako díl v provozuschopném stavu. Princip øezu se velmi dobøe uplatòuje u kombinovaného stroje na výrobu vícevrstvé vlnité lepenky a to u podélného øezání. Pøestavba tryskových øezacích hlavic na šíøce øezacího stroje se provede za plynulého provozu stroje velmi rychlým pøesunem a fixací pøemístìných øezacích hlavic, podle nastaveného programu pøestavby, øízené procesorem, a to na velmi krátké dráze (cca 50 cm). Tím vzniká pøi rozmìrové pøestavbì stroje minimální odpad. Princip øezu se uplatòuje pøi pøesném øezání pøekližky na výrobu planžetových vysekávacích nástrojù podle programu øízeného poèítaèem. Výrobci strojù dnes nabízejí plotery, které pracují tímto principem øeznou hlavicí, vedenou souøadnicovým systémem podle programu øídícího procesoru. Rychlost øezu se pøi prùmìru trysky 0,5 mm a tlaku 3500 bar uvádí 800 m za sekundu, spotøeba vody 1,5 l za minutu. Hluk související s provozem se pohybuje mezi 110 až 120 decibely.

Øezání laserovým paprskem Použití laserového paprsku na øezání materiálù bylo laboratornì ovìøeno již pøed 35 lety. Pøi øezání laserovým paprskem jsou podmínky srovnatelné s øezem paprskem vody. Používá se laseru CO2, pracujícím s vlnovou délkou 10,6 mm, který má vhodné absorbèní schopnosti pro øezání papíru, kartónù a lepenek. Dosažitelná rychlost je závislá na tloušce øezaného materiálu a na výkonu laseru. S laserem o výkonu 200 W, lze dosáhnout rychlosti pøi øezání kartónu ca 100 m/min. Schéma funkèního principu laseru CO2 znázoròuje obrázek è. 66. Princip laserového øezu se uplatòuje pøi øezání pøekližkových desek pro vsazování vysekávacích a rýhovacích planžetových nožù ve výrobì planžetových nástrojù. Uplatòuje se ve stoupající míøe

ØEZ PROUDEM (PAPRSKEM) VODY A ØEZ LASEREM

87

i pøi øezání papíru, kartónù a lepenek. Využitím zcela nových pracovních metod zaøazuje se øez laserovým paprskem mezi konvenèní techniky øezání a má proti nim nìkteré pøednosti. Jsou to pøedevším: ! kvalita øezu není odvislá od životnosti a stavu ostøí øezacích (støihacích) nožù a nástrojù, ! pøi øezu nevzniká øezný prach, který mùže negativnì ovlivòovat další zpracování øezaného materiálu, ! rychlá pøestavba øezu v porovnání k pomìrnì zdlouhavìjší pøestavbì øezacích (vysekávacích) nástrojù. Pøestože pokusy s øezáním papíru a lepenek byly provedeny po vynalezení principu a oznaèeny jako velmi vhodné, nachází uplatnìní v bìžné výrobì zatím ojedinìle. Rychlost øezu je vìtší než pøi øezu jinými mechanickými principy. Smìr øezu pásu papíru mùže být podélný, pøíèný i šikmý. Laser mùže provádìt plynulý øez i perforaci v rùzných mìrových proporcích.

2

(-)

1

(+)

3

4

5

6

7 8 CO2

N2

12

11

10

9

He

Obr. 66 Schéma principu laseru CO2 s funkèní hlavou 1- plnì reflektující zrcadlo, 2 - zdroj vysokého napìtí, 3 - výbojka, 4 - vypínací spojka, 5- laserový paprsek, 6 - smìrovací zrcadlo, 7, 8 - pracovní optika, 9 - øezaný materiál, 10 - vakuový systém, 11 - chladicí systém, 12 - zdroj plynù.

88


3.6. KONTROLNÍ OTÁZKY 1. Které zpùsoby øezání se rozlišují? 2. Charakterizujte støih lepenky a pevnost lepenky ve støihu. 3. Uveïte vzorec pro výpoèet støižné síly pøi sklonìném bøitu horního nože pod úhlem delta. 4. Uveïte, které úhly se rozlišují v geometrii støižných nožù. 5. Popište pùsobení sil pøi støihu a odvoïte, kdy dojde ke støíhu pákovým nožem. 6. Uveïte zpùsoby pøíèného øezání pásu papíru nebo lepenky a charakterizujte je. 7. Popište støih kruhovými noži. Co je úhel zábìru støihu? 8. Kdy dojde k samoèinnému vtahování lepenky mezi kruhové nože? 9. Uveïte úhly geometrie kruhových nožù. 10. Jakým zpùsobem se upínají nožové návleèky na nožové høídele? 11. Uveïte hlavní funkèní orgány øezacího stroje. 12. Uveïte zpùsoby, kterými pracují øezací stroje podle pohybu nože. 13. Na èem závisí pøesnost øezu? 14. Jaký vliv má slisování øezaného stohu na pøesnost øezu? 15. Znázornìte charakteristikou køivku prùbìhu sil pøi øezání. 16. Jaký význam má dvojitý bøit øezacího nože? 17. Jaký vliv má stav ostøí nože na potøebu øezné síly? 18. Jak se brousí øezací nože? 19. Jaké jsou pøíèiny odchylek od roviny øezu? 20. Èím se liší øez kruhovým nožem od støihu kruhovým nožem? 21. Které zpùsoby øezání se používají vedle klasických zpùsobù? 22. V èem spoèívají výhody øezu proudem vody (paprskem) a laserovým paprskem?

3. ØEZÁNÍ PAPÍRU A LEPENKY

Recommend Documents