Разбираемся с ножами (часть 3)

Завершаем рассказ о ножах для цифровой резки. Начало было опубликовано в Publish № 3, 2020 и № 1/2, 2021.

Теперь о ножах как «лезвиях». Очень важно, из какого материала сделан нож. Обычно для изготовления качественных ножей используется быстрорежущая сталь (сегмент недорогих ножей) и высококачественная твёрдосплавная сталь. Ножи из быстрорежущей стали имеют небольшую толщину — 0,5–0,63 мм, при правильной заточке работают хорошо, но достаточно быстро тупятся (что, впрочем, компенсируется невысокой ценой). Твёрдосплавные ножи толще, как правило, 1,5 мм (иногда 1 мм) и намного более износостойкие. Правильная заточка (с полировкой) лезвия даёт ровную и качественную кромку реза.

Но «королева бала» — заточка ножей: форма и углы заточки. Правильно рассчитанная заточка может увеличить скорость и/или качество раскроя. Реальный случай, когда из-за сбоя автомата у лезвий для раскроя самоклеящейся плёнки незначительно изменился угол заточки. Результат был шокирующим — срок службы ножа упал практически вдвое! Другой пример показывает, что участником раскроя является не только лезвие. У клиента при раскрое жёстких самоклеящихся плёнок лезвия стали просто гореть: вместо нескольких дней они «стояли» всего пару часов. Претензия клиента, что причина — плохое качество ножей (заточка), отпала быстро. Лезвия горели из разных поставок. В итоге оказалось, что клиент раскраивал пленку, покрытую матирующим лаком, а матирующий эффект обычно достигается добавлением в лак мелких абразивных «с точки зрения ножа» частиц. А после смены сорта лака матирующий слой стал суперабразивным.

Вновь вернёмся к бумаге, являющейся волокнистым материалом. Если волокно длинное, то оно легко рассекается ножом с высоким углом заточки (большой угол наклона режущей кромки к горизонтали). Если картон макулатурный (мало целлюлозы, короткие волокна), то нож с высокой заточкой просто будет «разрывать» концы коротких волокон вместо их разрезания. Лезвие с низким углом заточки (малый угол наклона к горизонтали) будет «прижимать» волокна к столу и разрезать их, обеспечивая хорошее качество кромки.

К лезвиям для осциллирующего инструмента-ножа применимы эти же правила с учётом направления разрезания (при движении лезвия вниз, а не горизонтально). Чтобы надёжно разрезать волокнистые материалы (кожа, некоторые виды текстиля), ножи могут иметь дополнительно заднюю режущую кромку (с малым углом) или почти горизонтальную режущую «площадку». За счёт этого нитям (волокнам) сложнее убежать назад от кончика лезвия — их «дожимает» и разрезает эта дополнительная кромка.

Описываемая тема бесконечна, так как процесс раскроя — это совокупность многих факторов: материал, лезвие, параметры раскроя. Поэтому, полагаю, лучше привести несколько примеров из жизни. Первый — по раскрою кожи, показывающий, как много зависит от качества и свойств материала. При проверке раскроенной кожи один контур оказался незамкнутым, разрыв — почти сантиметр! На чертеже — контур замкнутый. Причину нашли технологи производства — они увидели, что в этом месте кожа была уплотнена из-за некачественной обработки. Так как кожа эластичный материал, то нож толкал уплотнение вперед, растягивая качественный участок.

Другой пример — на тему раскроя ковриков для автомобилей. Особенность материала — жёсткий ворс высотой 2–3 мм. Проект имел смысл только при высокой производительности. Из-за ворса сразу же отпал статический нож с традиционными ножами. Он давал требуемую производительность, но не разрезал ворс «на всю высоту». Осциллирующий нож легко справлялся c ворсом, но скорость была неприлично маленькой. Даже одновременный раскрой трёх слоёв не обеспечивал нужной производительности. Проверив ассортимент лезвий, мы нашли специальное для ковровых покрытий: наклонная режущая кромка переходит в вертикальную, что решает проблему разрезания высокого ворса. Реальная скорость резки была близка к максимальной и почти в три раза выше раскроя трёх слоёв осциллирующим ножом.

Сотовый картон стал рядовым материалом, он отличается высокой прочностью при небольшом удельном весе. Первое впечатление — его нельзя резать ножом. Однако реально надо разрезать только верхний и нижний лайнеры, так как внутри — вертикальные соты. Пневматический осциллирующий нож с длинным лезвием и большим ходом справляется с этими материалами. Но скорость резки была ограниченной. Были разработаны конструкции электрических осциллирующих ножей, сочетающие приемлемую частоту колебаний и ход ножа 2–2,5 мм и имеющие достаточную вертикальную силу. Скорость раскроя существенно поднялась, но попытки увеличить её приводили к увеличению пилообразности кромки. На сегодня задача частично решена за счёт разработки лезвия со специальной сложной заточкой. Режущая кромка напоминает вертикальную синусоиду, раскрой происходит при движении вниз и вверх. Такое лезвие позволяет разгоняться примерно до скорости 1 м/с при резке прямых линий. Но для каждого небольшого диапазона толщин нужна своя заточка лезвия.

Что сказать в заключение? Всё искусство раскроя держится на большом практическом опыте и знании, скажем так, «физики» процессов…

Об авторе: Виктор Миленин (vmilenin1954@gmail.com) — эксперт в области цифровой резки и инструментов для конструирования упаковки.