Для устранения дефектов, возникающих при работе штанцформы на фанерном основании, зарубежные производители стали применять в качестве основания штанцформ альтернативные материалы.

Наилучшими характеристиками обладает стальное основание «сэндвич» («sandwich»), получившее название из-за своей структуры: «сталь - полимерный компаунд - сталь». Основание, изготовленное по этой технологии, обладает исключительной прочностью (тиражестойкость - более 10 млн. ударов; может выдержать более 10 замен линеек). При эксплуатации штанцформы «sandwich» не возникает проблемы совмещения штампа и контр-штампа.

Высокая стоимость штанцформ на металлическом основании обуславливает применение неметаллических материалов, наибольшее распространение из которых получил дурамар (duramar) - многослойная стеклоткань с наполнителем из полиэстера. По своим характеристикам дурамар значительно превосходит другие материалы, такие как пертинакс (pertinax), пермаплекс (permaplex), акриловое стекло (acrylglas).

В таблицах приведен сравнительный технико-экономический анализ использования штанцформ с различными типами оснований. Предполагается, что штанцформы оснащены режущими линейками повышенной износостойкости, которые требуют замены через 1 млн. ударов.

Таблица 3.

Технико-экономические характеристики штанцформ с основаниями из различных материалов.

Материал основания	Стоимость, $	Тиражестойкость, млн. ударов	Стоимость замены линеек, $	Возможное число замен линеек
Фанера	~700	2	~490	1
Дурамар	~1800	5	~540	4
«Sandwich»	~3200	>10	~540	> 10

Таблица 4.

Стоимость штанцформы в расчете на 1 тиражный лист, руб.

Тираж, листов	100 тыс.	200 тыс.	500 тыс.	1 млн.	2 млн.	5 млн.	10 млн.
Фанера	0,22	0,11	0,04	0,02	0,02	0,02	0,02
Дурамар	0,56	0,28	0,11	0,06	0,04	0,02	0,02
«Sandwich»	0,99	0,5	0,2	0,1	0,06	0,03	0,02

Данные, приведенные в табл. 2 и 3, говорят сами за себя. Но хотелось бы отметить, что здесь не учтены возможные затраты при простое оборудования. Вероятность таких простоев при использовании фанерного основания нельзя не принимать во внимание (причины этого описаны выше). Необходимо также подчеркнуть, что использование дурамара и особенно основания «sandwich» обеспечивает максимально возможное качество упаковки.

Режущие линейки.

Основной проблемой традиционных линеек с острой режущей кромкой является то, что эти линейки подвергаются значительной деформации в течение первых 20-50 тысяч ударов (рис. 25). Вследствие этого штанцевальный автомат приходится часто останавливать для дополнительной приправки и регулировки давления.

Рис.25. Тестирование режущих линеек с кромкой традиционной формы.

Рис.26. Линейка mpower.

Линейки нового поколения повышенной износостойкости с особой конфигурацией режущей кромки - со скруглением (компании Marbach, рис. 5) или с плоской площадкой малого размера (компании Essmann+Schaefer) обходятся приблизительно в 1,5-2 раза дороже, чем стандартные, но зато обладают значительными преимуществами:

· сведено к минимуму время приправки,

· значительно увеличен срок службы режущей линейки (минимум в 2 раза),

· отсутствует различие в качестве биговки, связанное с износом режущих линеек (изменением их высоты).

Большое влияние на время приправки и износостойкость штанцформ оказывает технология подготовки линеек перед сборкой штанцформы Новые технологии подготовки и монтажа линеек (шлифование каналов, скосов и др., рис. 27), осуществляемые при помощи автоматического оборудования, позволяют сократить время на местную приправку штанцформ за счет уменьшения количества и повышения надежности оставшихся «проблемных» мест (большие углы, малые радиусы изгиба линеек, стыковка линеек под острыми углами). Использование автоматического оборудования для подготовки линеек повышает точность заготовки отрезков линеек до ±0,02 мм. Это обеспечивает изготовление идентичных по размерам коробок на многоместных формах и воспроизводимость штанцформ при ремонте и повторном изготовлени.

Рис.27.Технология шлифования линеек.

Анализ времени приправки с применением новых технологий на примере технологии mpower фирмы Marbach, приведен в табл. 4.

Таблица 5.

Время приправки при выполнении новых заказов.

	1 работа	2 работы	В неделю	В месяц	В год
Стандартная штанцформа	3 ч	6 ч	36 ч	144 ч	1728 ч
Штанцформа с линейками mpower	1,5 ч	3 ч	18 ч	77 ч	864 ч
Экономия (из расчета 100 долларов - стоимость машинного часа)	150 $	300 $	1800 $	6700 $	86400 $

Из табл. 3 видно, что при использовании линеек с особой конфигурацией режущей кромки экономия средств из расчета на одну штанцевальную машину приближается к 100000 долларов в год. Можно установить следующую зависимость: чем чаще меняются тиражи, тем больше экономия.

Экономия средств значительно увеличивается при больших тиражах, требующих замены линеек (табл. 5).

Таблица 5.

Расчет затрат на изготовление тиража 2 млн. листов.

Затраты	Обычная штанцформа	Штанцформа с линейками mpower
Штанцформа	700 $	750 $
Первая приправка	3 час. x 100 $/ час. (простой оборудования) = 300 $	1.5 час. x 100 $/ час. = 150 $
Замена линеек	490 $	-
Вторая приправка	300 $	-
ИТОГО	1790 $	900 $

Таким образом, только на одном тираже за счет использования линеек повышенной стойкости можно выиграть 900 $. Нужно учесть также, что сокращение количества ремонтов штанцформ значительно облегчает задачу планирования загрузки оборудования. Наиболее распространена односторонняя заточка с односторонней фаской. Угол заточки для картона =21-22 0. При высечке заготовки по периметру изделия ножи устанавливают фаской наружу, в сторону обрезков. При высечке отверстий в заготовкеножи размещают фаской внутрь, в сторону удаляемой части материала. Эжекторные материалы, применяемые для оклейки штанцформ, существенно влияют на качество конечной продукции и скорость работы штанцевального пресса. Удовлетворить указанным условиям позволяет употребление только специальных материалов, к которым предъявляются следующие требования:

· обеспечение необходимой степени деформации (сжатия) и усилия;

· быстрое восстановление первоначальных размеров при скоростях до 15000 циклов в час (и более);

· сохранение характеристик на протяжении всех циклов деформации (тиражестойкость);

· отсутствие эффекта старения при длительном хранении штанцформ.

Современные специальные материалы (резины и полиуретаны) отвечают всем этим требованиям. По выполняемым функциям их можно разделить на 3 группы:

· пориcтые резины твердоcтью 35-40 ед. - для простого выталкивания картона;

· сплошные резины специального профиля твердостью 55-60 ед. - для надежной фиксации картона вдоль режущих линеек, разделяющих заготовки (сохранения картонных перемычек);

· твердые сплошные резины твердостью 60 ед. - для выталкивания отходов малых размеров (в узких щелях, малых отверстиях).

В настоящее время существует два способа подготовки эжекторных материалов для оклейки штанцформ:

· стандартная процедура - ручная подготовка отрезков нужной длины из полосовых материалов с последующим приклеиванием им к основанию штанцформы спецклеями;

· новая технология - нарезание водоструйным автоматом цельных кусков оригинальной конфигурации из листовой резины с самоклеящейся пленкой, а также автоматическая нарезка полосовых резин специального профиля (из рулона с самоклеящейся пленкой) с одновременной разделкой концов под нужным углом. Файлы раскроя листовой и рулонной резины создаются теми же программами, что и файл штанцформы (например MarbaCAD/Impact). Новая технология кроме существенного повышения производительности труда на операции оклейки штанцформ (что важно для их изготовителя), дает и определенные преимущества потребителю штанцформ:

· резина с самоклеящейся пленкой, приклеиваемая к ламинированной фанере, может быть впоследствии легко удалена и приклеена вновь при дополнительной пропилке засечек на режущих линейках или их замене (ремонте),

· из-за отсутствия мелких отдельных кусков резины для сложных криволинейных ножей (при стандартной технологии обрезинивания) повышается общая надежность крепления эжекторных материалов к основанию штанцформы.

Кроме уже рассмотренных выше компонентов штанцформы (основание, режущие линейки, эжекторные материалы) существенное воздействие на качество высеченной упаковки, а именно линий сгиба - биговки, оказывает технология бигования. Обычно она осуществляется с помощью биговальной линейки и ответного канала. При таком способе процессы формирования биговок с присущей им деформацией растяжения картона и его высечки происходят одновременно. Основными проблемами при использовании стандартной технологии являются:

· меняющееся качество биговки (сопротивления высеченной заготовки изгибу) в ходе тиража, связанное с разрушением кромок ленточных биговальных каналов или пертинаксовых матриц, а также приближением биговальных линеек к ответной поверхности из-за износа режущих линеек;

· отсутствие возможности регулировки глубины (приправки) биговки;

· необходимость обеспечения большого количества перемычек между высекаемыми изделиями из-за воздействия на них напряжений растяжения в картоне. Воздействие таких напряжений приводит к частичной или полной потере прочности перемычек и, как следствие, к разрушению листа при выходе из секции штанцевания пресса.

· невозможность получения качественной биговки на «проблемных» материалах: двустороннеламинированных картонах (упаковка для напитков), различных пластиках, так как данные материалы требуют специальных профилей биговок (то есть биговальных каналов и бигующих профилей).

Несколько лет назад компания MARBACH разработала и запатентовала принципиально новую технологию бигования. В основу положен принцип разделения процессов биговки и высечки, позаимствованная из ротационной высечки in-line машин, где сначала один инструмент осуществляет бигование материала, а затем второй - высечку. Технология носит имя «биговальной пластины». В штанцформе на основании Duramar, изготовленной таким способом, отсутствуют биговальные линейки, вместо них на слое специального эластомера размещается изготавливаемая гравированием оригинальная биговальная пластина из анодированного алюминия. Кромки биговальных профилей в отличие от традиционных штанцформ находятся выше кромок режущих линеек и первыми касаются обрабатываемого материала. Только после окончания процесса бигования за счет деформации эластомера происходит проникновение режущих линеек в материал. Между эластомером и основанием штанцформы располагается калиброванная прокладка, заменяя которую можно приправлять биговки. Ответной частью для такой штанцформы служит цельная стальная пластина с биговальными каналами. Новая технология позволяет:

· сохранять постоянное качество биговки от первого до последнего листа тиража;

· приправлять биговку;

· существенно сократить количество перемычек на картоне из-за отсутствия вредного воздействия на них напряжений растяжения, что позволит увеличить скорость работы штанцавтомата;

· получать совершенную биговку на «проблемных» материалах, а также получать эксклюзивные виды биговок (например, для сигаретных коробок со скругленными гранями).

Разновидности ответных биговальных частей для штанцформ. Принципиально их можно поделить на:

· ленточные биговальные каналы, закупаемые в качестве обычных расходных материалов к конкретной штанцформе. Количество производителей (не изготовителей штанцформ) велико, ассортимент типов (пластик, металл, прессшпан и др.) и размеров разнообразен;

· оригинальные контрматрицы (см. рис. 30) на единичное изделие многоместной штанцформы из материалов пертинакс (Pertinax), ветронит (Vetronit), латунь;

· цельные (на всю штанцформу) стальные контрпластины с биговальными каналами, получаемыми путем механического гравирования, электроэррозионной обработкой (углубленные) и прожигаемые лазерным лучом (сквозные).

Первые два типа применяются со штанцформами на фанерном основании как вследствие небольшой тиражестойкости, так и относительно невысокой стоимости. Кроме того, далеко не идеальная точность позиционирования линеек в фанерном основании требует отдельно совмещать либо каждую биговальную линейку с ее ответной частью (ленточные каналы), либо линейки одного изделия (коробки) с матрицей для него. Большая часть технологий, о которых шла речь, пока не востребована российскими производителями картонной упаковки, а иногда и совсем им не знакома. Крайне редко за рубежом заказываются штанцформы Duramar со стальными контрпластинами. Чаще используются фанерные штанцформы, причем с ленточными биговальными каналами, намного реже - с пертинаксовыми контрматрицами, что свидетельствует, на наш взгляд, о неподготовленности отечественного рынка к потреблению hi-tech оснастки, использование которой характерно для давно сформировавшегося рынка западной Европы. При отсутствии устойчевого спроса на hi-tech оснастку, учитывая также исторически сложившееся технологическое отставание от остального мира в вопросах штанцевания, российский рынок сегодня не имеет собственного предложения по оснастке западно-европейского уровня. Ассортимент отечественных изготовителей оснастки исчерпывается фанерными штанцформами и биговальными контрматрицами из пертинакса.

Таблица 6.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТВЕТНЫХ ЧАСТЕЙ ШТАНЦФОРМ
	Тип ответной части	Срок службы, циклы	Стоимость	Время установки/приладки	Точность совмещения со штанцформой
1	Ленточные биговальные каналы	~100000	*	*	*
2	Rillma® Pertinax	~300000	***	***	***
3	marbagrid®	~1000000	*****	****	***
4	Гравированная стальная контрпластина	~2000000	*****	*****	***
5	Эродированная стальная контрпластина	~5000000	*******	*****	*****

С точки зрения степени воздействия на производимый продукт (картонную упаковку) штанцформы и ответные части для них являются наиболее важным компонентом комплекта высекальной оснастки, так как от качества их изготовления напрямую зависит и качество высекаемых изделий. В понятие «качество» по отношению штанцформ и ответных частей мы вкладываем совокупность их качеств и параметров, позволяющих потребителю получить упаковку с заданными характеристиками (геометрические размеры, сопротивляемость изгибу по линиям биговки/рицовки/перфорации, отсутствие внешних дефектов от воздействия оснастки) при максимально возможной производительности штанцевального оборудования. Кроме того, обязательным компонентом «качества» считается также применение при изготовлении штанцформы и ответной части материалов и технологий, оптимальным образом удовлетворяющих требуемой точности ее изготовления, а также необходимой тиражестойкости.

BOBST Autoplatine SP (BOBST SA), WPM (WUPA), Iberica (Iberica AG). К оснастке для указанных машин предъявляются достаточно жесткие технические требования с целью обеспечения качества производимой упаковки и поддержания максимально высокой производительности, которая подчас достигает 8 000 листов в час.

Плоским штанцеванием является процесс обработки листовых и рулонных материалов плоскими штанцевыми формами с применением биговальных контрматриц или биговальных каналов, придающий изделию фигурную форму.

Сменный инструмент, изготовленный по оригинальной конфигурации, соответствующей конкретной работе по штанцеванию материала, принято называть штанцевальной оснасткой (оснасткой для штанцевания). Упомянутые штанцевые формы (далее «штанцформы») и биговальные контрматрицы (или каналы) являются лишь одним из компонентов комплекта штанцевальной оснастки, используемого на оборудовании, осуществляющем автоматическое штанцевание, удаление отходов и разделение высеченных заготовок.

В комплект штанцевальной оснастки для такого оборудования могут также входить:

· оснастка удаления отходов;

· оснастка разделения заготовок;

В зависимости от конкретного вида работы по штанцеванию, от запроса заказчика, а также принятой у изготовителя технологии производства компонентов оснастки она может быть изготовлена в различной комплектации и исполнении, подразумевающем использование различных расходных материалов, технологий их обработки и сборки. Ниже приводятся общее описание наиболее часто встречающихся способов исполнения компонентов штанцевальной оснастки для плоского штанцевания.

Плоская штанцформа состоит из плоского основания с прорезанными в нем пазами, в которые вставлены режущие, биговальные и другие специальные типы стальных линеек.

Рисунок 32 Плоская штанцформа (схема устройства)

1 - основание штанцформы; 2 - режущие линейки; 3 - биговальные линейки; 4 - выталкивающие (эжекторные) элементы; 5 - крепежные детали; 6,7 - специальная вставка с матрицами для тиснения; 8 - матрицы для тиснения; 9 - биговальные контрматрицы; 10 - позиционирующие штифты.

Наиболее распространенным материалом для основания плоской штанцформы является фанера из твёрдых пород дерева (береза, бук, клен), пригодная для лазерной резки. Вдоль контура режущих, перфорационных и других линеек, проникающих при штанцевании вглубь обрабатываемого материала, на рабочую (обращенную к обрабатываемому материалу) поверхность основания клеями специальных типов приклеиваются выталкивающие (эжекторные) материалы. Они могут иметь различный профиль сечения, быть изготовлены из различных материалов (резина, пробка, специальные материалы) с различными характеристиками твердости и временем релаксации. Применение конкретного эжекторного материала определяется характеристиками обрабатываемого материала, а также типом и производительностью штанцевального оборудования.

В основание штанцформы также могут быть вмонтированы специальные детали, например, резьбовые втулки особого «Т» образного профиля для крепежа в штанцевальной машине. При одновременном совмещении плоского штанцевания с процессом конгревного (рельефного) тиснения штанцформа в своем основании может иметь специальные вставки с матрицами для тиснения. В таком случае штанцформа также может быть укомплектована контр-матрицами для тиснения. Штанцевание производится с применением, как уже было сказано выше, биговальных контрматриц или каналов. Для установки оригинальных биговальных контрматриц в отверстия основания штанцформы монтируются позиционирующие штифты (как правило, стальные).

По запросу заказчика штанцформа дополнительно может укомплектовываться в оговоренных количествах как биговальными каналами или контрматрицами, так и приправочным листом, представляющим собой тонкий лист специальной бумаги, пластика или кальки с нанесенным на него контуром расположения линеек штанцформы. Приправочный лист используется для выравнивания давления по рабочей поверхности в штанцевальных машинах.

Биговальной контрматрицей называется специальное устройство, являющееся ответной частью биговальных линеек плоской штанцформы. Как правило, на каждую часть штанцформы, соответствующую одному высекаемому изделию (при многоместной штанцформе), изготавливается отдельная контрматрица. Таким образом, один комплект биговальных контрматриц составляет количество, равное числу расположенных на штанцформе изделий (мест) плюс некоторое количество запасных контрматриц. Заказчик может заказать несколько комплектов контрматриц. Биговальные контрматрицы (см. рис. 33) изготавливаются фрезерованием из специального листового материала пертинакс, имеющего клеевой слой, защищенный силиконовой бумагой. Пертинакс представляет собой многослойный армированный специальной тканью пластик и может иметь различную толщину (от 0,3 до 1,0 мм) в зависимости от толщины материала, предназначаемого для бигования с помощью данной контрматрицы. Габаритные размеры и конфигурация контрматриц зависит от конструкции конкретного изделия, которое будет высечено с их помощью.

Рис.33. Биговальная контрматрица (в разрезе)

1 - пертинакс; 2 - клеевой слой; 3 - силиконовая бумага;

Биговальный канал представляет собой специальное устройство ленточного типа. Биговальный канал состоит из направляющего пластикового устройства, собственно биговальной канавки со скошенными внешними кромками, стального или тонкопленочного пластикового основания с клеевым слоем и защитной силиконовой бумаги. Бортики биговальной канавки могут изготавливаться из различных материалов: пластика, прессшпана. В зависимости от назначения биговальный канал может располагаться несимметрично относительно оси симметрии сечения биговальной линейки, а также быть сдвоенным (две параллельные биговальные канавки на одном основании).



Рис.34. Конструкция биговального канала

1 - юстировочная направляющая; 2 - биговальная канавка; 3 - пластиковое основание с клеевым слоем; 4 - защитная силиконовая бумага;

Оснастка для удаления отходов

Верхняя часть оснастки для удаления отходов представляет собой конструкцию, состоящую из плоского фанерного основания с прорезанными в нем лазерным лучом пазами и отверстиями, в которые вставлены детали, выполняющие роль пуансонов, которые проталкивают отходы через отверстия в нижней части оснастки для удаления отходов. Пуансоны могут быть изготовлены из различных материалов: дерева, фанеры, стали, цветных металлов и сплавов, пластмассы и пр. Кроме того, верхняя часть оснастки имеет приклеенные к фанерному основанию прижимные устройства в виде полос из поролона различной твердости и плотности в зависимости от свойств обрабатываемого материала. Также в фанерное основание оснастки могут быть вмонтированы специальные детали для крепежа оснастки в штанцевальной машине (здесь, например, резьбовые втулки особого «Т» образного профиля) и другие детали.

Нижняя часть оснастки для удаления отходов состоит из плоской фанеры с вырезанными в ней по оригинальной конфигурации удаляемых отходов отверстиями. Кромки отверстий обрабатываются специальными фрезами для получения фасок особой формы и размеров. В необходимых случаях в фанеру могут быть вмонтированы стальные линейки для разделения (сепарирования) отходов друг от друга. К фанере по согласованию с заказчиком могут быть прикреплены балки специального профиля из фанеры либо другого материала для крепления оснастки в штанцевальной машине.

Для совместной транспортировки и хранения верхней и нижней частей оснастки для удаления отходов они могут быть соединены между собой при помощи специальных стальных либо пластиковых винтов и гаек с применением промежуточных втулок.

Оснастка для разделения заготовок

Верхняя часть оснастки для разделения заготовок представляет собой конструкцию, состоящую из выдавливающих высеченные заготовки элементов, смонтированных на плоском фанерном основании и вмонтированных в него деталей для крепежа оснастки в штанцевальной машине. Выдавливающие элементы могут состоять из деталей, изготовленных из фанеры, дерева, пластика либо металла и оклеены специальной пористой резиной со стороны, обращенной к обрабатываемому материалу. При определенных видах работ в фанерное основание могут быть вмонтированы специальные прижимные устройства, закрепляемые при помощи резьбовых крепежных изделий.

Нижняя часть оснастки для разделения заготовок в зависимости от вида работы и специфических требований заказчика может быть изготовлена в различных видах. Основными из них являются: комбинированное исполнение и цельнометаллическое.

Комбинированая оснастка состоит из перестраиваемой под различные форматы металлической рамы, для облегчения конструкции, как правило, изготавливаемой из алюминиевых сплавов, и съемной решетки, вырезаной лазерным лучом из плоской фанеры или специального пластика. К фанерной решетке винтами крепятся стапелирующие кронштейны, аналогичные представленным на рис. 6, но несколько иной конструкции. Затем решетка винтами крепится к раме. Оснастка имеет специальный позиционирующий кронштейн, используемый для установки оснастки в штанецевальной машине.

Цельнометаллическая оснастка представляет собой раму с внутренней решеткой, детали которых изготавливаются из стали методом лазерной или водоструйной резки по оригинальной конфигурации. Затем детали проходят финишную механическую обработку и соединяются сваркой. К сваренной конструкции крепятся специальные металлические раздвижные кронштейны для стапелирования разделяемых заготовок. Рама имеет специальное приспособление для точного позиционирования оснастки в штанцевальной машине.

Проектирование штанцевальной оснастки в среде САПР MarbaCAD.

Остановимся подробнее на проектировании центральной оснастки для послепечатной обработки - штанцформе. В MarbaCAD предусмотрено несколько облегчающих задачу утилит:

- автоматическая отрисовка основания штанцформы по имеющейся информации о раскладке. В базе данных присутствуют все автоматы BOBST с соответствующими требованиями по размещению контуров относительно фанеры. Осуществляется проверка допустимости раскладки по габаритным размерам. Возможно добавление дополнительных типов высекальных машин. Также имеется возможность отрисовки основания для широко распространенных тигельных машин с ручным накладом - просто фиксированный отступ от крайних ножей до края фанеры.

- Расстановка компенсационных линеек согласно рекомендациям BOBST с возможностью ручной подстройки.

- Расстановка массивов символов (например, крепежных отверстий, соответствующих основанию данного автомата) с отслеживанием пересечения с ножами. Остаются только те элементы, с которыми не пересекаются элементы чертежа.

На рис.37. представлена штанцформа для BOBST SP 104. Видно паз системы centerline для крепления в машине, ножи для дробления отходов и компенсационные ножи, а также ряд отверстий для более надежного крепления штанцформы.

Рис. 37 Спроектированная штанцформа для BOBST SP 104.

Отдельного упоминания заслуживает автоматическая программа по расстановке так называемых перемычек - технологических пропусков в резе для обеспечения целостности основания штанцформы. В большинстве случаев программа без участия оператора расставляет перемычки оптимальным образом (исходя из нескольких настраиваемых алгоритмов) как на прямых так и на кривых участках. Вообще расстановка перемычек, или, по другому, мостов является внутренним свойством объектов в MarbaCAD, таким же, как, например, цвет или тип линии. Этим чертеж кардинально отличается от аналогичных, изготовленных в неспециализированных программах, где для обеспечения пропуска в резе примитивы разрываются на части. Естественно, процесс расстановки перемычек полностью настраивается и может быть продолжен вручную в особо сложных случаях.

Также очень полезной является утилита отслеживания двойных линий (когда в чертеже друг на друга накладываются несколько отдельных примитивов). После запуска команды все 2-е линии выносятся в отдельный блок и делаются одинарными. Это позволяет избежать неточностей в расценке заказов и сбоев в лазерной резке.

Для расстановки ножей для разделения (дробления) отходов и засечек на ножах используются отдельные команды. Их преимущество заключается в том, что одинаковые места в чертеже отслеживаются согласно блочной структуры чертежа и необходимо обрабатывать одинаковые места только 1 раз.

Полученный чертеж штанцформы, после добавления отверстий для крепления контрматриц и элементов тиснения можно напрямую отправлять на лазерное оборудование для вырезания из материала основания. Постпроцессоры для большинства распространенных лазерных систем входят в комплект поставки, а нестандартные могут быть поставлены дополнительно.

Перейдем теперь к технологии проектирования одного из вариантов ответной части для штанцформы - контрматрицы. Контрматрица является альтернативой широко распространенным контр-биговальным каналам и обладает рядом преимуществ - большим сроком службы, гибкостью в выборе формы и расположения каналов, быстротой установки. Контрматрица выполняется обычно из пертинакса на фрезеровальном оборудовании и рассчитана на одноразовое применение. В MarbaCAD предусмотрена мощная утилита по проектированию контрматриц. На рис.37. представлен результат запуска автоматической утилиты применительно к медицинской коробки.



Рис.37. Контрматрица для медицинской коробки.

В ручном ассистируемом режиме расставляются отверстия для совмещения контрматрицы и штанцформы. Так как вся работа ведется в разных слоях одного чертежа, вероятность несовпадения штанцформы и контрматрицы практически равна нулю. Так же в полуавтоматическом режиме имеется возможность подредактировать полученный контур обхода фрез, спозиционировать отверстия для элементов тиснения. В сложных случаях (например, сигаретные пачки), можно воспользоваться ручным режимом задания путей движения инструментов. Чертеж контрматрицы является управляющей программой для соответствующего фрезерного оборудования, что устраняет необходимость конвертации форматов.Подготовив основу штанцевой формы для лазерной резки, а контрматрицы для фрезерования, самое время заняться изготовлением режущих линеек. Для этой цели в MarbaCAD встроен модуль разбивки чертежа штанцформы на отдельные контуры ножей с последующим изготовлением этих ножей на автоматическом оборудовании. На рис. 4 показан процесс редактирования ножа для межклапанного паза медицинской коробки. Сначала выбирается начало и конец контура, затем независимо указываются условия на обоих концах подготавливаемой линейки (укоротить, удлинить, рубить с усом или без уса). Расставляются маркеры боковой шлифовки и линейка готова к изготовлению. Сначала она нарезается в размер с пробитыми арками автоматом HUGO, затем шлифуется и гнется на полуавтоматическом или автоматическом гибочном оборудовании. Таким образом к моменту, когда вырезано основание штанцформы, линейки уже заготовлены и мастеру остается только инсталлировать их в прорезанные пазы. Это позволяет достичь более чем 30% экономии времени на общее изготовление штанцформы.

После сборки штанцевой формы (установки режущих линеек в пазы основания) остается финишный процесс - оклейка штанцформы эжекторными материалами (разными сортами резин) для хорошего отделения обработанного листа от штанцформы. Согласно новейшим веяниям в технологии оклейки штанцформы, в некоторых случаях удается существенно сэкономить время и повысить качество штанцформы за счет контурного реза резины. Здесь MarbaCAD также предлагает законченную утилиту для удобного проектирования. На рис. а изображено окно мастера по подготовке контурной резины, а на рис.38 b показано как эта резина будет вырезана из стандартного листа (для 8 коробок).

Рис. 38а. Проектирование контурной резины. Рис.38б. Размещение резины на листе.

Вообще инструментарий оптимального размещения любых контуров в заданном листе представлен в MarbaCAD весьма полно и может быть использован для оптимизации любого рода сборок элементов.

Заканчивая с оснасткой для 1-й секции высекальных автоматов, на рисунке представлен общий вид штанцформы, оклеенной по контурной технологии, полученный с помощью 3D модуля MarbaCAD.

Рис.39. 3D изображение штанцевой формы.

Теперь остановимся на стрипперной секции машин типа BOBST, предназначенной для удаления из листа ненужных отходов. Различают 2 способа изготовления оснастки для этой секции - с нижними штифтами (классическую) и без нижних штифтов (экономичную, MarbaStrip). В первом случае (классическая технология) отверстия, куда проталкивается отход, делаются больше по всему периметру, и удаление отхода осуществляется за счет фиксации его между нижними и верхними штифтами и последующего движения вниз. Во втором случае (MarbaStrip) отверстия имеют более сложную форму и в некоторых местах уже отхода. Отход проталкивается в эти отверстия за счет верхних штифтов и упругой деформации. И та и другая технологии имеют широкое распространение и поддерживаются MarbaCAD. Например, на рис. 40a представлена верхняя панель классической стрипперной оснастки (папа), а на рис. 40б - средняя панель (мама). Нижняя часть оснастки (штифты), является перенастраиваемой оснасткой машины и отдельно не изготавливается.

В обоих вариантах оснастки MarbaCAD предлагает удобные средства по получению необходимых контуров внутренних отверстий и периметра. Например, внешний контур «мамы» получается за 4 щелчка мышью, что существенно ускоряет процесс. Аналогично обстоит дело с внутренними отверстиями - их достаточно обозначить щелчком мыши, и либо согласиться с настройками по умолчанию, либо подредактировать контур и расположение выталкивающих линеек. Если в чертеже есть несколько одинаковых отверстий, то они обрабатываются за один раз. И конечно проектировщик видит одновременно контур удаляемого отхода и контур отверстия, что исключает грубые ошибки. Для машин без стрипперной секции аналогично проектируется оснастка для удаления передней кромки листа.

Наименее распространенная, и как следствие, наиболее проблемная, секция для разделения заготовок для машин комплектации ER (секция блэнкинга, или 3-я секция). Разделение заготовок целесообразно применять только при очень больших тиражах, поэтому к оснастке для 3-й секции предъявляются повышенные требования. Обычно это наиболее дорогостоящий элемент всего комплекта. Некоторая автоматизация проектирования оснастки для блэнкинга появилась только в 3-й (последней) версии MarbaCAD, и на настоящий момент находится на этапе изучения.

Рис.41. Проектирование оснастки для секции разделения заготовок.

Подводя итог, можно сказать, что MarbaCAD является мощной средой проектирования всего комплекса оснастки, необходимого для послепечатной обработки листовых материалов в различных высекальных автоматах. Прибавив сюда продвинутые возможности по ведению полной базы данных по клиентам и оборудованию, а также возможность интеграции с широким набором различных устройств, мы получаем один из наиболее мощных и универсальных продуктов, представленных на рынке в данной области.

6. Разработка технологии производства упаковки для пельменей

6.1 Допечатные процессы

ТЕХНОЛОГИЯ CTP (компьютер-печатная форма-сокращенно называемая СTР) - это способ изготовления печатных форм, при котором изображение на форме создается тем или иным методом на основе цифровых данных, полученных непосредственно из компьютера. При этом полностью отсутствуют какие-либо промежуточные вещественные полуфабрикаты: фотоформы, репродуцируемые оригиналы-макеты, монтажи и т.д.

По своей сути СTР представляет собой управляемый компьютером процесс изготовления печатной формы методом прямой записи изображения на формный материал. Этот процесс, который реализуется с помощью одного или нескольких лазеров, более точный, так как каждая пластина является первой оригинальной копией, изготовленной с одних и тех же цифровых данных. В результате обеспечиваются большая резкость точек, более точная приводка, более точное воспроизведение всего диапазона тональности исходного изображения, меньшее растаскивание растровой точки одновременно со значительным ускорением подготовительных и приладочных работ на печатной машине.

Технология Сomputer-to-Р1аtе известна полиграфистам более 30 лет, но только в последние 5 лет она стала широко внедряться. Это обусловлено тем, что созданы реальные условия для ее внедрения. Появились требуемые для прямой лазерной записи формные материалы, высокоэффективное оборудование, надежные программные средства для оперативной допечатной подготовки изданий.

Внедрение СTР-технологии обеспечивает очевидные преимущества по сравнению с традиционной технологией фотонабора и формного процесса, которые можно сформулировать следующим образом:

* Сокращается время технологического цикла изготовления печатных форм (исключаются операции обработки фотоматериала, копирования фотоформ на формные пластины и в ряде случаев обработки экспонированных формных пластин). Исключаются из производства фотонаборные автоматы, проявочные машины, копировальное оборудование, а это экономия производственных площадей, затрат на приобретение и эксплуатацию техники, электроэнергии; сокращение численности обслуживающего персонала. При малых тиражах прямое экспонирование пластин, несмотря на их несколько более высокую стоимость, часто оказывается более экономичным, нежели традиционное, прежде всего за счет отсутствия затрат на изготовление фотоформ.

* Повышается качество изображения на печатных формах благодаря снижению уровня случайных и систематических помех, возникающих при экспонировании и обработке традиционных фотоматериалов (вуаль, ореольность) и копировании монтажей на формные пластины. Поскольку при изготовлении форм прямым экспонированием монтаж пленок отпадает, проблемы, связанные с неточностью монтажа или ошибками в нем, полностью исключены.

* Улучшаются экологические условия на полиграфическом предприятии из-за отсутствия химической обработки пленок; повышается культура производства и совершенствуется организация технологического процесса.

В настоящее время в системах СТР, ориентированных на изготовление офсетных и фотополимерных форм высокой и флексографской печати, применяют лазерные экспонирующие устройства - рекордеры трех основных типов:

* барабанные, выполненные по технологии «внешний барабан», когда форма расположена на наружной поверхности вращающегося цилиндра;

* барабанные, выполненные по технологии «внутренний барабан», когда форма расположена на внутренней поверхности неподвижного цилиндра;

* планшетные, когда форма расположена в горизонтальной плоскости неподвижно или совершает движение в направлении, перпендикулярном направлению записи изображения.

Экспонирование осуществляется многолучевым лазерным источником с длиной волны 830 нм, который может обеспечивать как среднетемпературную обработку термополимерных пластин (400°С), так и высокоэнергетический импульсный режим для термоаблационных материалов. Отсутствие искажения на стадии контактного копирования формы, использование высококонтрастных термопластин (принципиально отсутствует эффект краевой вуали точки) в сочетании с прецизионным лазерным лучом квадратного сечения, выполненным по запатентованной технологии Сгео, позволяют получать офсетные пластины такого качества, какое полиграфия аналогового (доцифрового) периода не могла даже представить.

В отличие от традиционных технологий СTР, где лазер работает в видимом волновом диапазоне, при термальном экспонировании используется тепловая энергия лазерного луча. С ее помощью генерируются точки изображения на поверхности формной пластины.

Термопластины содержат слой эмульсии, нанесенной на алюминиевую подложку (основу пластины). Экспонирование лазером вызывает нагревание эмульсии, что приводит к химической реакции в эмульсионном слое, ускоряющей ее отверждение (задубливание).

Нагрев, предваряющий проявление, ускоряет химическую реакцию в области экспонирования, что завершает процесс задубливания и сцепления эмульсионного слоя с основой пластины. Участки, не экспонированные лазером, смываются проявителем и счищаются щеткой в процессоре.

Цифровая цветопроба. Особенность этой пробы состоит том, что она выполняется с помощью печатающих устройств непосредственно с компьютера. В этом случае отсутствует стадия работы с фототехническим материалом и химико-фотографическая обработка. Это особенно актуально при использовании технологии Соmputer-to-Р1аte, не предусматривающей использование фотоформ.

В настоящее время в качестве устройств для получения цифровых цветопроб используются принтеры, работающие с различными технологиями перенесения красочного пигмента на основу. Различают принтеры, работающие по принципу термопереноса, сублимационные, струйные, лазерные и принтеры на твердых чернилах.

В основу работы принтера с термопереносом положен перенос цветных красителей со специальной лавсановой пленки на бумагу под действием высокой температуры. Красители содержат в своем составе воскоподобное вещество, которое при нагревании плавится и позволяет красителю перейти с лавсановой подложки на бумагу.

В процессе печати на лавсановой подложке создается высокая температура в тех местах, где должно находиться изображение соответствующего цвета. Каждый цветной оттиск печатается в четыре прогона. Разрешающая способность подобных принтеров обычно 300 dpi, при печати применяется специальная бумага.

Сублимационные принтеры используют практически такой же принцип переноса красящего вещества на подложку, как и предыдущая технология, только в отличие от последней не создаются растровые точки. Запечатывание происходит равномерно и полностью, а изображение имеет фотографический вид (оно лишено растровой структуры).

В этих принтерах используют специальные красители, которые обладают повышенной прозрачностью, поскольку при формировании изображения красители накладываются точно друг на друга. Формирование того или иного оттенка цвета зависит от толщины слоя базового красителя, перенесенного на бумагу. Процесс переноса красителя достаточно сложен, он основывается на нагревании красителя до состояния, близкого к парообразному. Испарившийся краситель соприкасается со слоем специального химического покрытия, которое нанесено на бумагу, и проникает в него. Степень переноса красителя зависит от степени прогрева в конкретной точке. После завершения процесса для четырех базовых цветов на бумаге формируется изображение.

Основные недостатки сублимационной печати - высокая стоимость отпечатка, невозможность печати на простой бумаге и воспроизведения растровой структуры.

Струйные принтеры - наиболее распространенные устройства для получения цифровых цветопроб. Это связано не только с относительно малой стоимостью отпечатка, но и с дешевизной самого устройства, возможностью работы с различными материалами.

Струйные принтеры охватывают наибольший диапазон рынка компьютерных периферийных устройств. Это могут быть как простейшие принтеры для офиса, так и принтеры для печати рекламных плакатов для уличных стендов размерами 3x8 м.

Общий принцип печати основан на перенесении жидких цветных чернил на лист бумаги. Чернила наносятся микроскопическими каплями, которые попадают из четырех резервуаров и отрываются от них под действием электрического поля. Сформированные таким образом капли чернил разгоняются в направлении листа бумаги и, попав на него, впитываются.

Принтеры подобного типа используют четыре цвета чернил (могут использовать и три). И хотя чернила имеют цвета полиграфической триады, они отличаются от них по своим колориметрическим характеристикам. Чем более качественные работы должен выполнять принтер, тем сложнее становится механизм развертки, требуется большая разрешающая способность, более приближенный цвет к цвету, получаемому при печати, и соответственно повышается стоимость устройства.

К недостаткам этих принтеров относится разбрызгивание краски при ударе о бумагу, приводящее к снижению четкости изображения, особенно при воспроизведении векторных элементов изображения (текста), опасность засорения форсунок (у устройств с непрерывной подачей чернил), а также печать водорастворимыми красками, требующими дополнительного ламинирования.

Принцип работы цветных лазерных принтеров такой же, как и черно-белых, только процесс записи изображения на барабан и перенос его на бумагу повторяются 4 раза в соответствии с количеством красок тонера. Максимальное разрешение, достигаемое принтерами, составляет 1200x1200 dpi. К недостаткам этих принтеров можно отнести относительно невысокую точность позиционирования листа и возникающие в связи с этим неточности в воспроизведении изображения. Кроме того, прозрачность тонера значительно ниже прозрачности полиграфических красок, что влияет на цветовой охват устройств.

Использование принтеров на твердых чернилах получает в настоящее время все большее распространение. В основу работы этих устройств положено термическое плавление твердого красителя, разгон капли красителя (обычно в электрическом поле) и быстрое ее застывание при соприкосновении с бумагой. При подобном нанесении красителя удается избежать двух проблем струйных принтеров - смешения чернил и растекания при впитывании. Выброс образовавшегося расплава краски из сопла (форсунки) осуществляется с помощью пьезоэлектрических элементов.

6.2 Печатные процессы

Листовая офсетная офсетная печать по сравнению с другими способами обладает преимуществами с экономической точки зрения и с позиции качества продукции. К ним прежде всего, надо отнести возможность печати широкого ассортимента продукции и довольно низкую ее стоимость при высочайшем качестве и широком спектре тиражей. Цветовые возможности в офсетной печати укладываются в интервал от одной, включая четырехкрасочную печать, до двенадцати красок. Листовым офсетом могут запечатываться материалы самых различных форматов и плотностей. Короткое время занимает подготовка к печати.

Неуклонно растущие потребности и ожидания потребителя стимулируют развитие рынка. Машина Speedmaster CD 102 Благодаря технологической гибкости Speedmaster CD 102 является идеальной машиной для выпуска коммерческой продукции,печати этикеток и запечатывания материала складных коробок. Смена тиража и материала выполняется легко и быстро, так же как бесконтактная печать по любому материалу от тонкой бумаги до плотного картона причем на предельных скоростях.

Технические характеристики:

Запечатываемый материал:

Толщина от тонких сортов бумаги до 1,00мм

картон

Форматы листа

Макмимальный 720 х 1020 мм

Минимальный 280 х 420 мм

Максимальная запечатываемая поверхность

710 х 1020 мм

Высота стапеля

Самонаклад 1070 мм

Приемка 1045 мм

1 С1еаnStar. Система очистки воздуха для высокопроизводительной приемки Heidelberg значительно сокращает присутствие пыли и порошка в печатном цехе.

2 Ехаtronic Duo Plus. Новая система подачи противоотмарывающего порошка на обе стороны запечатанного листа обеспечивает экономию порошка до 30%.

3 Система направляющих для проводки листа. Создает стабилизирующую воздушную подушку под листом для перемещения его без отмарывания.

4 Удлиненная приемка обеспечивает оптимальное время прохождения листов и прекрасные результаты сушки, в особенности, при лакировании.

5 Система сушки DryStar. Имеются различные версии сушек модульной конструкции, которая обеспечивает их взаимозаменяемость и оптимальный режим прохождения листа.

6 Секция лакирования. Лаки наносятся с помощью двухваликовой системы.

7 Полностью автоматизированная регулировка приводки на рабочем ходу сокращает время настройки.

8 InkLine/ InkLine Direkt. Система подачи краски Heidelberg автоматическим наполнением и контролем уровня краски в ящике.

9 Модульная система смывки полотна. Обеспечивает быструю и качественную смывку.

10 AirTransfer. Система воздушной проводки листа по запатентованной технологии Вентури обеспечивает бесконтактное прохождение любого листового материала через печатные секции без отмарывания.

11 Дистанционное управление раскатным цилиндром. Регулировка осевого растира осуществляется в процессе печати с пульта управления СР2000.

12 AutoPlate Plus. Полностью автоматизированная смена форм с управлением с центрального пульта СР2000.

13 Preset самонаклад. Высокопроизводительный самонаклад обеспечивает плавное, без перекосов перемещение листового материала толщиной до 1,0мм.

Рис.50. Speedmaster CD 102 (4+L)

Контроль качества

Денситометр

В некоторых случаях в условиях печатного производства необходимо контролировать оптическую плотность краски непосредственно на самом оттиске. Это можно сделать, используя денситометры на отражение.

Применение подобных денситометров предусматривает возможность контроля не только печатного оттиска, но и непосредственно печатной формы. В отличие от денситометров, работающих с прозрачными материалами, рассматриваемый тип измеряет коэффициент отражения и пересчитывает его в оптическую плотность. В случае повышения оптической плотности (D) образца уменьшается отражение света, а следовательно, увеличивается его поглощение D=lgl/r (r - коэффициент отражения).

Относительная спектральная чувствительность денситометра на отражение определяется распределением энергии в спектре источника излучения, спектральной чувствительностью фотоприемника, спектральным пропусканием светопоглощающей среды денситометра и спектральным пропусканием светофильтров. В большинстве зарубежных приборов, работающих с отраженным светом, используются фильтры, источники света и полосы пропускания фильтров согласно стандарту DIN16536.

Денситометры, работающие на отражение, так же как и денситометры на пропускание, состоят из оптико-механической части и измерительного электронного блока. Основные отличия моделей - расположение осветителя и приемника света, использование большего количества светофильтров и применение других алгоритмов при расчете измеряемых величин. Оптико-механическая часть представляет собой фотометрическую головку, соединенную световодом с узлом светофильтров, обычно расположенную в измерительном блоке.

Денситометры на отражение могут измерять большее количество величин, нежели денситометры, работающие с прозрачными материалами, а именно: оптическую плотность краски; растаскивание; размер растровых точек на оттиске и печатной форме; относительный контраст печати; треппинг (переход краски); ошибку цветового тона; баланс «по серому».

Измерение каких-либо из перечисленных выше величин в большинстве случаев затруднительно производить по сюжетам отпечатанного изображения, поэтому для оценки качества полученных изображений на оттиске стали применять специально разработанные контрольные шкалы, изготавливаемые, в основном, по стандартам FOGRA. Подобные шкалы используются почти всеми фирмами-производителями денситометрического оборудования и существуют не только в вещественном виде для применения на стадии копирования фотоформ в контактно-копировальных рамах, но и в электронном виде для размещения на полосе издания в процессе верстки.

В зависимости от условий проводимых измерений могут использоваться поляризационные фильтры, применение которых обусловлено изменением оптической плотности красочного слоя в процессе высыхания. В условиях производства приходится проводить оперативный контроль в процессе печати тиража. Разность измеренных значений до и после высыхания красочного слоя может составлять 0,1-0,2 единицы оптической плотности.

Основная причина такой разницы плотности сырого и сует оттисков - неодинаковые свойства их поверхности. Сырой оттиск является глянцевым, а сухой - матовым, так как происходит частичное проникновение краски в поры и частичное проникновение которые выявляют текстуру бумаги. При этом изменяется соотношение рассеянного и достигающего фотоприемник света.

Поляризационные светофильтры предотвращают попадание части рассеянного света от сухого оттиска на фотоприемник тем самым препятствуют уменьшению измеряемых плотностей.

Другими словами, сухой оттиск измеряется этим денситометром как сырой, хотя никакого влияния на физические характеристики этого оттиска не оказывает.