CZ322095A3 - Cutting out cutter - Google Patents

Description

Vysekávací nůž . u ⁷ ý

Vynález se týká vysekávacího nože s řeznou hranou k vysekávání dílů libovolného tvaru, zejména z papíru, kartonu, lepenky, umělohmotných fólií, kůže, gumy apod.

Dosavadní stav techniky

K vysekávání dílů libovolného tvaru z plochých materiálů, především pro výstřižky, skládaných krabic, se používají vysekávací nože, které jsou popsány např. v DE-PS 33 17 777 C1. Ty také hojně nalézají uplatnění u rotačních vysekávacích nástrojů se stejným účelem.

Vysekávací nože musejí splňovat následující tři předpoklady:

Materiál musí být po celé vysekávací ploše spolehlivě rozdělen, aby nebyla narušena plynulost u následujících pracovních operací.

Řez musí být naprosto čistý, bez vláken, s hladkými řeznými hranami. Opotřebení ostří musí být co možná nejmenší, což se projeví v počtu dobrých výstřižků.

Tyto tři požadvky jsou dnešními nástroji plněny jen nedostatečně.

Ostří známých nožů jsou zpravidla vyráběna pomocí broušení, zaškrabávání zčásti pomocí lapování tak, aby řezné ostří bylo co možná nejostřejší. Lze tak dosáhnout hran ostří zřetelně pod 0,010 mm, avšak ty mají nepravidelný obrys podobný mikropile a lpějí na nich mikročástečky od vybrušování. Tato řezná ostří se musejí nejdříve vyhladit vzájemným působením s vysekávaným materiálem tak, aby pak mohlo být dosaženo co možná nejlepší kvality výstřižků. Podle druhu vysekávaného materiálu je k tomu zapotřebí vykonat až několik tisíc vysekávacích zdvihů.

Tato velmi úzká řezná ostří jsou krajně citlivá na mechanické zatížení, především na tlak. To má zvláštní význam, protože při vysekávání tohoto druhu dosedá ocel na ocel, t.j. ostří nožů dosedají na tvrzenou vysekávací desku.

Nejvyšší přípustná odchylka výšky vysekávacích linií je technologicky podmíněná na +/-0.Q2 mm. K tomu se přidávají další tolerance vysekávacích strojů, výroby nástrojů a přesnosti manipulace při půběhu vysekávání.

V nepříznivých případech se mohou všechny tyto chyby sečíst tak, že nejsou vyloučeny odchylky výšky až do 0,2 mm.

Aby bylo zajištěno stoprocentní oddělení vysekávaných částí, musejí se nejvyšší možné odchylky výšky vyrovnat tak, aby nebyly přetížením poškozovány velmi citlivé nože.

V praxi je to prováděno tak, že vysekávací tlak působí dokud není alespoň -50% všech vysekávaných míst odděleno. Potom jsou pomocí vhodných pásků s rozdílnou sílou, připevněněných zezadu, vyrovnány zbylé výškové odchylky. Podle druhu výstřižku krabice je v jednom ocelovém razidle až 100 m vysekávací linie, z toho vyplývá, že vyrovnávání odchylek výšky, odbbrně přizpůsobení , vyžaduje pečlivost, zkušenosti a zabere mnoho hodin času, během kterých stroj stojí. Tento čas potřebný k přizpůsobení je v mnoha případech delší než následující výrobní čas. Neproduktivní čas stroje způsobuje přídavné zvýšení nákladů. To vede často k tomu, že jsou vysekávací nože používány tak dlouho, dokud jde velká část vysekaných linií oddělit, i za cenu že je při tom velká část stříhaných dílů poškozena nebo dokonce zničena. Pod tímto tlakem je vysekávací nůž nedefinovaně deformován. To má za následek nečistý řez, při kterém se vytváří prach a třásně, praskají vrchní a rubové strany kartónů. Životnost takovýchto vysekávacích nožů je podstatně zkrácena a nástroje musejí být předčasně nahrazovány. To způsobuje odpovídající zvýšení nákladů.

Bylo už vynaloženo hodně úsilí s cílem zjednodušit, případně zcela nahradit přizpůsobení vysekávacího nože. Z DE 31 35 980 C1 je znám typově podobný nástroj z pásové oceli, u kterého je použito k samočinnému nastavení výšky formovatelné zadní strany nože.

Toto řešení ztroskotalo na technologických možnostech výroby přeformovatelných částí těchto vysekávacích liniích.

DE 39 28 916 C1 popisuje postup, podle kterého se mohou příliš vysoké vysekávací nože vmáčknout do měkké kovové desky. Při tom je deska za studená zpevněna v oblastech tlaku zadních stran nožů tak, aby byl tento stav stabilizován.

Tento postup ztroskotal na konstrukčním uspořádání vysekávacích strojů, které na trhu převládají.

U vysekávacího nástroje z pásové oceli, známého z DE 33 17 777 C1, jsou zadní strany nožů vybaveny tvrzeným břitem a jsou umístěny na desce z měkkého kovu. Do ní mohou být účinkem vysekávacího tlaku zatlačeny podle odchylky výšky. Výroba takovýchto linií je nákladná a v praxi se ukazuje, že měkké desky jsou, v důsledku zlomů vzniklých zarytím tvrzených zadních částí nožů předčasně nepouživatelné. Musejí být proto relativně rychle vyměňovány, čímž jsou technické výhody opět anulovány cenovou stránkou věci.

Ostří nožů mohou být pro zvýšení trvanlivosti a snížení opotřebení a tření, potaženy tenkou vrstvou ochranného materiálu. Takovéto vrstvy jsou všeobecně keramického charakteru s extréme vysokou tvrdostí, tomu však odpovídá i jejich křehkost. Vlastní průzkumy prokázaly, že tyto opotřebení zmenšující vrstvy byly při poškozením řezné hrany zničeny také a to až do úplné ztráty účinnosti.

Z US-PS 2 349 336 je znám řezací nůž pro řezání pohybujícího se pásu kartonu, jehož ostří má zaoblení s poloměrem 0,05 až 0,1 mm a úhlem břitu od 55’ do 80’ . Tímto tvarem nože má být dosaženo rozdělení tahem namáhaného pásu kartónu ještě před tím než ostří přejede celou šířku pásu. Avšak s tímto nožem není prováděn žádný sekací zdvih.

Úlohou vynálezu je vytvořit takový vysekávací nůž, jehož řezná hrana vykazuje od začátku optimální kvalitu řezu.

PQdstata...v.ynálezu

Tato úloha je vyřešena pomocí vysekávacího nože, jehož řezná hrana má zaoblení s poloměrem od 0,005 do 0,060 mm.

Vysekávací nože se zaoblením řezné hrany podle vynálezu vykazují již od počátku optimální kvalitu řezu. Kromě toho může být tento vysekávací nůž při seřizování a vysekávání plně zatížen, aniž by se pod vysekávacím tlakem při dosednutí na ocelovou protidesku nějak škodlivě plasticky deformoval. Díky tomu je seřizovači čas velmi malý. Také může být pro zvýšení životnosti nože použito povlaku ostří, který snižuje opotřebení.

Podle výhodného provedení muže být zaoblená řezná hrana přídavně vytvrzena nebo povrchově zušlechtěna.

Podle dalšího výhodného provedení má zaoblená řezná hrana úhel břitu 30 až 60*.

Při každém vysekávacím pohybu dosedá řezná hrana na protidesku. Při tomto liniovém doteku dochází v rovině doteku ke vzájemnému zploštění, které lze odhadnout z Hertzovy rovnice, a v důsledku toho vzniká v ostří napětí. Při vysekávání je vysekávací nůž vystaven dlohodobému proměnnému tlakovému zatížení a má pro typickou pásovou ocel, např. Ck 55 mezní zatížitelnost cca 1160 N/mm². Při ideálních-podmínkách vysekávání, např. karton 300 g/m² pro skládané krabice, je ocel ostří, které má poloměr 0,010 mm, zatěžována pouze namáháním cca 350 N/mm² . U obvyklých ostří leží tato hodnota výše, neboť není k dispozici ani definovaný poloměr, ani přesná a rovnoměrná šířka hrany o velikosti 0,010 mm. Se zvětšujícím se poloměrem klesá namáhání oceli, a např. při poloměru ostří 0,030 mm činí výpočtově 180 N/mm² . Výpočty dále ukazují, že zaoblení řezné hrany 0,010 mm snese přetížení až do kritického napětí 1160 N/mm² , cca 100 N/cm vysekávané délky, zaoblení s poloměrem 0,030 mm snese cca 330 N/cm.

Přetížení nového běžného ostří, které odpovídá výškové odchylce 0,035 mm, způsobí rozšíření hrany ostří minimálně na 0,015 mm, při přetížení o 0,200 mm bude ostří široké 0,050 - 0,060 mm a ostří bude po celé délce nepravidelně zploštěno, tj nebude už zaoblené. Kvalita řezu se tím podstatně sníží.

Zaoblená řezná hrana podle vynálezu 's poloměrem 0,030 mm, nevykazuje při stejných podmínkách žádné změny ostří a projevuje se bezvadnými hranami řezu v materiálu.

Rozsáhlé pokusy ukazují, že materiály, např. karton pro skládané krabice, vysekávané nepoškozenými noži s poloměrem ostří až do 0,040 mm jsou naprosto nerozeznatelné od těch, které jsou vysekávány noži s poloměrem 0,010 mm.

Přehled obrázků na výkrese

Příklad provedení vynálezu bude vysvětlen s pomocí výkresu, na kterém je zobrazen příčný řez řeznou oblastí vysekávacího nože.

a

Příklady provedení vynálezu

Vysekávací nůž 1 zobrazený na výkrese je ve své podstatě podobný vysekávacímu noži, jaký je popsán například v DE 39 28 916 C1. Několik takovýchto vysekávacích nožů je u vysekávacího stroje umístěno do » drážek na spodní straně nosné desky nástrojů. Vysekávací nože slouží například k vysekávání skládaných krabic z kartonu, který leží na • protidesce, uspořádané proti noži. Během vysekávání se nosná deska nástrojů tlakem tlakem pohybuje proti protidesce tak dlouho, dokud se jí vysekávací nože nedotýkají a kartón není rozdělen. Následně je nosná deska oddálena od protidesky.

Vysekávací nůž 1 podle vynálezu má podélný tvar a na svém konci přivráceném k protidesce je opatřen symetrickou řeznou hranou 2, probíhající v podélném směru vysekávacího nože 1.

Řezná hrana 2 má dva šikmé boky 5. a £ , symetrické k podélné střední rovině 1Ώ. vysekávacího nože 1, které spolu svírají úhel v rozmezí od 30 do 60'a přecházejí v boční stěny Z , 8. vysekávacího nože 1. Na vnějším konci vysekávacího nože 1 přecházejí šikmé boky 5. , 6. v zaoblení 9., které je taktéž symetrické k podélné střední rovině 10 vysekávacího nože 1. Zaoblení 9. má poloměr od 0,005 do 0,04 mm. Zaoblená řezná hrana 2 může být přídavně vytvrzená, nebo povrchově zušlechtěna.

U zaoblených vysekávacích nožů se zvětšenou dosedací plochou je sníženo obtisknutí nože tím, že se ostří při vysekávání nezatlačuje tak hluboko do protiplechu, to znamená, že vyražení obtisku není tak znatelné. To je šetrné pro citlivé vrchní plochy vysekávaného materiálu. Díky zvětšené kontaktní ploše mezi sekáčem a protiplechem je sníženo vrubové napětí v oblasti zamáčknutí a tím se zmenší také předčasný vznik únavových lomů materiálu protiplechu.

V závislosti na opotřebení ztrácejí vysekávací nože na své výšce. Může však být přijat kompromis mezi zvýšenou zatížitelností ostří a jeho opotřebením. Mimořádně výhodné se v tomto ohledu jeví ostří s poloměrem 0,020 mm.

Zaoblení ostří může být zhotoveno mechanicky, přetavením, např.

pomocí laseru za odpovídajícího vedení tepla, na normálních a tvrzených vysekávacích nožích, které mohou být tvořeny pásovými ocelovými liniemi, nebo plně opracovanými vysekávacími liniemi plochých plošných nástrojů nebo zakřivených pro rotační nástroje.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Vysekávací nůž s řeznou hranou k vysekávání dílů libovolného tvaru, zejména z papíru, kartonu, lepenky, umělohmotných fólií, kůže, gumy apod., vyznačující se tím, že řezná hrana má zaoblení s poloměrem od 0,005 do 0,060 mm.
2. 2. Vysekávací nůž podle nároku 1, vyznačující se tím, že zaoblená řezná hrana je přídavně vytvrzena.
3. 3. Vysekávací nůž podle nároku 1, vyznačující se tím, že zaoblená řezná hrana je povrchově zušlechtěna.
4. 4. Vysekávací nů.ž podle nároku 1, vyznačující se tím, že zaoblená řezná hrana má úhel břitu 30 až 60’.