Оснастка для линии продольной резки: распорные и прорезиненные кольца

Данные по изготовлению

Стандартные диапазоны для распорных и прорезиненных колец и разделительных дисков. Посадочное отверстие и класс допуска должны соответствовать имеющемуся валу, а не каталожному размеру.

Допуск по толщине: величина, задающая ширину штрипса

Ширину не выставляют, её набирают. Между двумя ножами стоит ряд распорных колец, и ширина штрипса равна сумме их фактических толщин. Отсюда следует расчёт, которого нет на большинстве страниц поставщиков: допуск по толщине одного кольца это не допуск набора, он умножается на количество деталей.

Конкретно: при допуске ±0.0015 mm на кольцо набор из двадцати колец в худшем случае даёт ±0,03 мм. С этим можно работать. Если бы тот же ряд был собран из деталей с допуском в десять раз грубее, то есть ±0,015 мм на кольцо, тот же набор дал бы ±0,30 мм, и любое жёсткое требование по ширине потеряно, притом что на линии ничего не настроено неправильно. Число во втором случае взято для иллюстрации, арифметика в нём не условная: n деталей умножают допуск одной детали на n.

Практических следствий два. Первое: допуск по толщине должен стоять в заказе, причём как класс, а не как пожелание. Второе: считать нужно по фактическим размерам, а не по номиналу, потому что перешлифованное кольцо уже не той толщины, что написано в каталоге.

Допуск отверстия и допуск толщины это разные ошибки

Их путают постоянно, а картина отказа у них совершенно разная. Допуск по толщине действует вдоль оси вала: он смещает ширину. Допуск посадочного отверстия действует радиально: он даёт зазор между кольцом и валом, а из зазора получаются биение и неравномерная нагрузка по набору. Набор может быть абсолютно точным по ширине и при этом бить, если отверстия великоваты.

Биение не видно на остановленной линии. Оно проявляется, когда агрегат выходит на скорость: набор начинает работать, кромка периодически ухудшается, заусенец гуляет, хотя ни одна настройка не менялась. Тот, кто в этот момент начинает подгонять зазор ножей, лечит симптом.

Поэтому посадочное отверстие заказывают не номиналом, а посадкой. И поэтому ножи, распорные кольца, прорезиненные кольца и разделительные диски должны иметь единый допуск отверстия: они сидят на одном валу, и поведение всего набора определяет та деталь, которая сидит свободнее всех.

Набор с прокладками или шлифовка в окончательный размер

Классический способ набирает ширину из комплекта стандартных колец, а остаток добирает прокладками. Способ работает, но стоит денег в двух местах. Первое это переналадка: каждую прокладку нужно найти, измерить, надеть, а при разборке снова разложить, и так по нескольку раз на вал. Второе это цепь допусков: каждый лишний стык приносит свою плоскопараллельность и свой допуск по толщине.

Кольца, шлифованные в окончательный размер, переворачивают ситуацию. Кольцо шлифуется на нужную ширину, вместо того чтобы собирать её из нескольких деталей. Тот же размер получается из пяти деталей вместо четырнадцати, цепь допусков соответственно короче, и исчезает целый класс ошибок: не та взятая прокладка. Две одинаковые на вид прокладки различаются сотыми, и в собранном наборе это уже не видно.

Недостаток нужно назвать так же прямо: набор, шлифованный в размер, рассчитан на семейство ширин. Тому, кто постоянно режет новые, не повторяющиеся ширины, по-прежнему нужен ступенчатый базовый комплект. То есть решение зависит от того, как часто повторяются одни и те же ширины, а не от того, какой вариант лучше вообще.

Прорезиненные кольца не держат размер

У прорезиненных распорных и выталкивающих колец задача очерчена чётко: они цепляют отрезанный штрипс, отжимают его от режущей кромки и гасят вибрацию. Закалённый стальной сердечник при этом несёт нагрузку, а резина работает по поверхности полосы.

Чего они не могут, так это задавать критический размер, и дело тут не в качестве изготовления, а в свойствах материала. Резина проседает под нагрузкой: ширина в сборе под осевым усилием это не ширина в свободном состоянии. К этому добавляются остаточная деформация после длительного сжатия и обычный износ рабочей поверхности. Кольцо, установленное сегодня в размер, через несколько недель под затяжкой уже не в размере.

Отсюда правило сборки: размер задают стальные кольца, прорезиненные работают рядом. Тот, кто добирает ширину резиновым кольцом просто потому, что оно подошло, собирает ширину, которая со временем меняется, и потом ищет ошибку не там, где она есть. Твёрдость резины по Шору A выбирают по материалу и скорости полосы, а не по точности размера, потому что точнее по размеру кольцо от этого не станет.

Разделительные диски и выталкивающие кольца между ножницами и моталкой

За дисковыми ножницами все штрипсы какое-то время идут вместе, и развести их до моталки это отдельная задача. Разделительные диски держат их на отдельных дорожках, чтобы при смотке они не накладывались друг на друга. Если один штрипс пойдёт поверх соседнего, при намотке кромку нижнего сомнёт, и дефект окажется на готовом рулоне, а не на ножницах.

Определяющее свойство разделительного диска это плоскостность. Слегка повело диск, и он начинает метить кромку задолго до того, как выглядит повреждённым, причём дефект всегда на одном и том же штрипсе. Это, кстати, упрощает диагностику: картина, которая касается только одной позиции, относится к оснастке этой позиции, а не к линии.

Выталкивающие кольца работают раньше, прямо у режущей кромки, и не дают полосе подняться или намотаться на вал. Обе детали делят вал с ножами и распорными кольцами, а значит шлифуются по тому же допуску отверстия; иначе они внесут в набор ровно то биение, которого распорные кольца должны избегать.

Длина набора и прогиб вала: почему широкий рулон меняет требования

Есть механическое ограничение, о котором в разговоре про допуски забывают. Вал с набором это балка на двух опорах, и прогиб под нагрузкой растёт очень быстро с ростом пролёта между подшипниками. Чем шире обрабатываемый рулон, тем длиннее набор, тем больше неподдерживаемый пролёт и тем сильнее вал уходит в середине под усилием резания.

Практическое следствие в том, что прогиб проявляется не по всей ширине одинаково. Крайние резы у опор остаются в допуске, а середина набора уходит: заусенец в средних штрипсах больше, чем в крайних, при совершенно одинаковой оснастке. Тот, кто в этой ситуации перебирает кольца, ищет не там. Проверять нужно диаметр вала, состояние подшипников и суммарное усилие резания, то есть количество одновременно работающих пар ножей.

Отсюда же следует, почему для широкого формата важнее жёсткость и посадка, чем для узкого. Диапазон толщин и ширин холоднокатаного листового проката задаёт ГОСТ 19904; чем ближе заказ к верхней границе по ширине, тем меньше запаса остаётся по прогибу и тем меньше допустимо любое дополнительное радиальное биение от свободно сидящих колец. На узкой линии тот же комплект с тем же допуском отработает без замечаний, на широкой он же вылезет на средних резах.

Несколько типоразмеров валов на одном производстве

На многих предприятиях линии продольной резки покупались в разное время и у разных изготовителей, и это оставляет после себя вполне конкретную проблему: в одном цехе оказывается несколько типоразмеров ножевых валов, различающихся посадочным диаметром, шпоночным пазом и допустимой длиной набора. Оснастка от одной линии физически не подходит к другой, а внешне детали похожи.

Дальше происходит предсказуемое. Кольца хранятся в общей кладовой, маркировка стирается, и при переналадке в набор попадает деталь от соседней линии. Если посадочный диаметр отличается, это заметят сразу. Если он совпадает номинально, но отличается классом допуска, деталь наденется, а линия начнёт бить на скорости, и связать это с переналадкой уже никто не сможет.

Организационное решение простое и дешёвое, но его нужно принять один раз: оснастка разделяется физически по линиям, маркируется по посадочному диаметру, и в заказе всегда указывается, для какой линии предназначен комплект. При заказе у поставщика имеет смысл заказывать комплект на конкретную линию целиком, а не докупать отдельные кольца в общую кучу, иначе через год состав набора уже никто не восстановит.

Что нужно указать в заказе

Запрос обрабатывается без уточнений, если в нём есть перечисленное ниже. Если чего-то нет, поставщик догадывается, и догадка приходится ровно на то место, где потом уже не исправить.

• Посадочный диаметр с классом допуска, а не только номинал.
• Размеры шпоночного паза: ширина и глубина.
• Требуемая толщина каждого кольца и допустимое отклонение.
• Наружный диаметр колец и разделительных дисков.
• Количество по каждой толщине и текущий состав набора.
• Материал, толщина полосы и скорость линии, для выбора твёрдости резины.
• Для какой из линий предназначен комплект, если их несколько.

Частые вопросы

Как допуск по толщине распорных колец влияет на ширину штрипса?

Напрямую и накопительно. Ширина равна сумме фактических толщин всех деталей между двумя ножами, поэтому допуск одной детали умножается на их количество. При ±0.0015 mm на кольцо набор из двадцати колец в худшем случае даёт ±0,03 мм. При допуске в десять раз грубее это было бы ±0,30 мм, и жёсткое требование по ширине выполнить уже нельзя.

Чем допуск отверстия отличается от допуска по толщине?

Они дают разные отказы. Допуск по толщине действует вдоль оси и смещает ширину полосы. Допуск посадочного отверстия действует радиально, даёт зазор на валу и, как следствие, биение и неравномерную нагрузку. Набор может быть точным по ширине и всё равно бить, если отверстия великоваты. В заказе их нужно указывать раздельно.

Почему прорезиненные кольца нельзя использовать для набора ширины?

Потому что резина проседает под нагрузкой: ширина под осевой затяжкой не равна ширине в свободном состоянии. Добавьте остаточную деформацию после длительного сжатия и износ рабочей поверхности, и кольцо, установленное в размер, через несколько недель уже не в размере. Размер всегда задают стальные распорные кольца, а прорезиненные цепляют, гасят вибрацию и отжимают полосу.

Что даёт набор, шлифованный в размер, без прокладок?

Меньше деталей и короче цепь допусков. Та же ширина получается примерно из пяти колец вместо четырнадцати деталей с прокладками. Это сокращает переналадку и убирает класс ошибок с неправильно взятой прокладкой, поскольку две одинаковые на вид прокладки различаются сотыми. При постоянно новых, не повторяющихся ширинах ступенчатый базовый комплект всё равно нужен.

Почему на широкой линии заусенец больше в средних штрипсах?

Скорее всего из-за прогиба вала. Вал с набором это балка на двух опорах, и прогиб растёт с длиной пролёта между подшипниками. У опор резы остаются в допуске, а середина уходит, поэтому картина проявляется именно на средних штрипсах при одинаковой оснастке. Проверять нужно диаметр вала, подшипники и суммарное усилие резания, а не перебирать кольца.

Можно ли ставить кольца от одной линии на другую?

Только если совпадают посадочный диаметр, класс допуска и шпоночный паз. Опасен случай, когда номинал совпадает, а класс допуска отличается: деталь наденется, а линия начнёт бить на скорости, и связать это с переналадкой будет уже трудно. На производстве с несколькими линиями оснастку нужно разделять физически и маркировать по посадочному диаметру.

Для чего нужны разделительные диски?

Они держат отрезанные штрипсы на отдельных дорожках между ножницами и моталкой, чтобы при смотке полосы не накладывались друг на друга. Если один штрипс пойдёт поверх соседнего, кромку нижнего сомнёт при намотке. Ключевое свойство это плоскостность: слегка повёрнутый диск метит кромку задолго до того, как выглядит повреждённым, и всегда на одном и том же штрипсе.

Что указать в запросе на изготовление колец?

Посадочный диаметр с классом допуска, размеры шпоночного паза, требуемую толщину каждого кольца с допуском, наружный диаметр, количество по каждой толщине и текущий состав набора. Для прорезиненных колец дополнительно материал, толщину полосы и скорость линии, потому что по ним выбирается твёрдость резины.