С ростом рынка совместного чтения родителями и детьми, родители становятся всё более требовательными к качеству переплёта книг и визуальной креативности. Вырубка и трёхмерное моделирование стали основными способами привлечения внимания юных читателей. Качество и скорость вырубки имеют большое значение для предприятий, поскольку они влияют на производительность и конкурентоспособность на рынке. Крупные машины для вырубки являются самым важным оборудованием в этой области. Они используются для производства широкого ассортимента продукции, включая детские книги, обычные книги, карточки, смарт-карты, игровые карты и так далее. У них также есть три основных преимущества, которые помогают преодолеть традиционное узкое место вырубки и повысить эффективность производства: точная система подачи, автоматическое устройство сбора и функция удаления отходов в реальном времени. Шэньчжэнь, Китай, является одной из основных зон производства оборудования для печати в мире. Более чем за 20 лет накопления технического опыта компания продала крупные вырубные машины на такие рынки, как Европа, США и Юго-Восточная Азия. Оптимизация параметров производительности под конкретные задачи делает их более подходящими для разнообразного, мелкосерийного и многопартионного производства детских книг. В данной статье систематически раскрывается базовая логика работы больших вырубных машин посредством анализа технических трудностей вырубки детских книг, установления логики настройки основных параметров и анализа практических примеров, с целью повышения эффективности производства и предоставления практического технического руководства для специалистов отрасли.
Вырубка детских книг отличается от вырубки обычных книг и периодических изданий с использованием стандартных штампов. Существует три основные технические проблемы, которые напрямую влияют на производительность и процент выхода годной продукции. Эти проблемы вызваны особенностями целевой аудитории и требованиями к дизайну. Во-первых, сложная конфигурация требует очень высокой точности. Фигурные формы детских книг — такие как скруглённые углы, дуги, формы животных и вырезы по сценам — должны иметь гладкие края без заусенцев (чтобы избежать порезов у детей). Также необходимо обеспечить, чтобы погрешность размеров в одной партии книг была не более ±0,1 мм, особенно это касается соединительных элементов раскрывающихся страниц: даже небольшое отклонение приведёт к невозможности сборки. Во-вторых, совместимость материалов является очень сложной задачей — от тонкой внутренней мелованной бумаги плотностью 80 г до картона обложки плотностью 200 г и мелованного картона плотностью 350 г, а также возможного совместного использования специальных материалов, таких как тактильная бумага и флуоресцентная бумага. Это означает, что оборудование для вырубки должно уметь адаптироваться под прочность на растяжение и характеристики резки различных материалов. В-третьих, стабильность массового производства недостаточна. Из-за старения механизма подачи бумаги и неравномерной передачи давления традиционные малые и средние вырубные машины часто приводят к увеличению процента брака. Особенно это проявляется при массовом производстве с дневным объёмом более 10 000 листов, когда количество простоев возрастает.
Благодаря разработке новых ключевых технологий и оптимизации конструкции, большое режущее оборудование с штамповкой решает вышеуказанные отраслевые проблемы. Оборудование оснащено высокочастотной автоматической сервосистемой мощностью 7,5 кВт и импортным датчиком позиционирования по фотоэлектричеству, образуя систему замкнутого управления, точность подачи составляет ±0,01 мм. Механизм пробивки использует жёсткую раму, отлитую за один раз. Это исключает вибрацию рамы при работе на высокой скорости и обеспечивает гладкие, без заусенцев края при фигурной вырубке. В то же время это придаёт готовому изделию ровный рез и уникальную текстуру, делая книгу более премиальной. Чтобы решить проблему адаптации к различным материалам, комплексное индивидуальное решение позволяет устанавливать параметры, такие как зазор между штампами и глубина пробивки, через сенсорную систему в соответствии с физическими характеристиками каждого материала. Это означает, что оборудование может удовлетворять потребности пробивки в различных областях, например, детские книги и промышленные фильтровальные бумаги. Оно действительно способно выполнять множество функций на одном станке, быстро переключать параметры и удовлетворять производственные потребности мелких партий и большого ассортимента. Тысячи производственных предприятий по всему миру протестировали и подтвердили эффективность оборудования, а зрелая техническая система позволяет ему работать непрерывно 24 часа в сутки в условиях повышенных нагрузок. Корпус изготовлен из прочного сплава и оснащён системой автоматической смазки. Среднегодовой процент отказов менее 3%.
Настройка параметров — это наиболее важная часть для изготовления крупная вырубочная машина воспроизведите наилучшую производительность. Чтобы избежать потери эффективности из-за слепой отладки, необходимо создать научную логическую систему «характеристики материала — форма вырубки — подбор параметров». Настройка давления должна основываться на принципе «постепенно». Ключевое значение имеет обеспечение соответствующей толщины и градиента плотности бумаги. Например, давление для обычной тонкой внутренней страницы детской книги (80–120 г) должно поддерживаться в диапазоне от 8 до 10 МПа. Этот диапазон давления гарантирует ровный срез без повреждения бумажных волокон; для толстого картона обложки (300–400 г) из-за высокой плотности материала необходимо увеличить давление до 12–15 МПа и использовать предварительный нагрев для размягчения волокон картона и снижения сопротивления при вырубке; для ламинированных материалов давление необходимо увеличить на 10–15 % по сравнению с базовым значением из-за различий в силе сцепления между поверхностным ламинирующим слоем и бумагой, а также обеспечить равномерное давление по полю за счёт местного увеличения или уменьшения прокладочного листа (например, добавления прокладки толщиной 0,1 мм в месте соединения ламинации), чтобы избежать проблем частичного прорезания или деформации бумаги.
Параметр скорости необходимо изменять в зависимости от сложности вырубки и типа материала. крупная вырубочная машина использует сервосистему мощностью 7,5 кВт, которая позволяет осуществлять бесступенчатое регулирование скорости в диапазоне 0–4500 листов/час. Это означает, что вы можете установить точную скорость, необходимую в зависимости от различных производственных условий. При вырубке обычных прямоугольных внутренних страниц без бигов высокоскоростной режим можно установить на уровне 3000–3500 листов в час. Сверхбольшой формат рабочего стола (в некоторых моделях достигает 1300×960 мм) позволяет обрабатывать несколько макетов одновременно, сокращая количество замен форм. Для фигурных форм и точного бигования (например, складывающихся элементов объемной книги) скорость необходимо снизить до 2000–2500 листов в час, чтобы обеспечить равномерную и стабильную глубину бига и избежать разрывов при складывании. При вырубке многостраничных карточек (например, игровых карточек, прилагаемых к книгам) максимальная эффективность может быть увеличена до 4000 листов в час, а выпуск за одну смену может достигать 32 000 листов. Очень важно обеспечить, чтобы давление ножа составляло не менее 3 мм на радиусе закругленных углов при вырубке, а площадь пустот — не менее 10%.
Средний производитель твёрдых иллюстрированных книг в Европе (с годовой производственной мощностью 5 миллионов экземпляров) на протяжении длительного времени сталкивался с тремя основными производственными проблемами: во-первых, уровень отходов при вырубке обложек нестандартной формы достигал 8 %, и только потери материалов превышали 120 000 евро в год; во-вторых, тиснение фольгой и вырубка осуществлялись в два этапа, требовалось дополнительно задействовать трёх рабочих для перемещения продукции, а поверхность изделий часто царапалась на промежуточных этапах; в-третьих, готовую продукцию необходимо было сортировать вручную — на каждую смену требовалось 6 работников, а эффективность сортировки составляла лишь 800 экземпляров/час. В начале 2024 года компания внедрила комплексное решение на основе крупногабаритной вырубной машины, разработанное компанией из Шэньчжэня, что позволило повысить производительность на 40 %, снизить процент брака до 1,5 %, уменьшить затраты на оплату труда за смену на 50 %, а срок окупаемости инвестиций составил всего 11 месяцев. Основная концепция данного технического решения имеет большую практическую ценность для предприятий по выпуску детских книг.
Согласно размеру обложки детской книги заказчика (320×240 мм), была выбрана широкоформатная вырубная машина с форматом 1300×960 мм. Машина позволяет вырубать листы по четыре в одном (традиционные машины могут вырубать только по два), что повышает производительность за единицу времени. Оборудование оснащено вырубными штампами из карбида вольфрама, которые могут быть изготовлены по индивидуальному заказу в соответствии с уникальной формой детских книг (угол ножа выполнен с закруглённым переходом), а также имеет систему подачи с сервоприводом мощностью 7,5 кВт. Для фигурной формы обложки альбома с ламинацией 350 г в виде льва заранее задана комбинация параметров: давление 14 МПа и скорость 2200 листов/час; положение подачи корректируется в режиме реального времени с помощью фотоэлектрического датчика позиционирования, что обеспечивает контроль погрешности размеров каждой партии продукции в пределах ±0,08 мм и позволяет осуществлять вырубку без заусенцев. Оборудование оснащено высокоточным модулем тиснения и независимым блоком регулирования температуры, который позволяет управлять температурой тиснения по зонам. Процессы тиснения и вырубки, ранее раздельные, теперь объединены в один, что сокращает время промежуточной передачи. Продвинутая технология переключения оборудования обеспечивает минимальное время переключения и наладки двух процессов.
Это решение в полной мере использует преимущества автоматизации крупных машин для вырубки. Оно оснащено интеллектуальной системой автоматической классификации и сортировки, а также устройством сбора готовой продукции на бумаге с двойным режимом работы. В целях соблюдения требований непрерывности номеров страниц внутренних блоков применяется цепной последовательный способ сбора и фотоэлектрический подсчёт, что гарантирует отсутствие смешивания номеров страниц в каждой стопе. Для различных рисунков на обложке используется режим сортировки с визуальным распознаванием, обеспечивающий их автоматическое разделение и хранение. Производительность сортировки увеличена до 2000 листов/час. В оборудование встроена система удаления отходов с использованием разрежения, которая в режиме реального времени удаляет краевые материалы, образующиеся при вырубке, и направляет их в сборный ящик. Также предусмотрена функция автоматической сигнализации, оповещающей пользователя о необходимости очистки при заполнении ящика, что сокращает время очистки после остановки оборудования. Данный пример демонстрирует главное преимущество комплексной индивидуальной настройки. Компания-производитель оборудования спроектировала размещение оборудования и поток материалов с учётом Г-образной планировки цеха заказчика, что позволило обеспечить бесшовное соединение между фронтальным печатным прессом и задним биндером. Расстояние транспортировки материалов сократилось на 60 %. По октябрь 2024 года оборудование непрерывно работает уже девять месяцев, ежедневно эксплуатируясь в течение 20 часов. За это время произошло всего две незначительные неисправности.
В целом, пять основных способов, с помощью которых крупные машины для вырубки оптимизированы для лучшего соответствия процессу вырубки детских книг и могут быть сформулированы следующим образом: во-первых, точная система настройки параметров на основе характеристик материала позволяет снизить уровень отходов за счёт динамического согласования давления и скорости. Во-вторых, комплексный технологический дизайн объединяет смежные процессы, такие как тиснение, чтобы уменьшить потери на промежуточных этапах. В-третьих, универсальность оборудования, способного обрабатывать различные материалы, удовлетворяет потребности разнообразного производства. В-четвёртых, оптимизация последующей обработки — автоматическая сортировка и индивидуальная сборка — повышает уровень автоматизации процесса. В-пятых, высокоточное управление на основе высокочастотной сервосистемы обеспечивает стабильность массового производства. Основное конкурентное преимущество предприятий по производству оборудования в Шэньчжэне заключается не только в преимуществах производительности продукции, но и в глубоком изучении зарубежных рынков. Например, они анализируют стили оформления детских книг в различных регионах (например, в Европе предпочитают сложные сквозные конструкции, а в Юго-Восточной Азии — плотный картон), чтобы предлагать индивидуальные конфигурации оборудования. Для клиентов за пределами США компания создала службу технической поддержки, работающую 24 часа в сутки, и оснастила её системой удалённой диагностики неисправностей, чтобы помогать решать послепродажные вопросы. Двойная гарантия технологий и сервиса сделала вырубные станки Dahe основным инструментом для мировых производителей детских книг в повышении производительности. Это также даёт им возможность копирования технологии.
EN
