切紙機發展綜述

切紙機是一種常用的紙張加工設備，其應用於生產已有上百年的曆史。它主要用於造紙廠單張紙的裁切加工、印刷企業印前單張紙裁切和印後印刷品的整形加工以及包裝產品中紙蜂窩芯的切製。近年來，切紙機又廣泛應用於商標、不幹膠貼片、卡片、甚至PS版、皮革、硬塑料等非紙材料的裁切。在印刷機械產品家族中，切紙機占有重要的地位，年銷售量僅次於小型平版印刷機。隨著社會經濟的發展和科技的進步，切紙機的社會需求量不斷增加，其自身的高科技含量也大幅提升。
　　一、切紙機的構造特點
　　雖然切紙機的型號繁多，但它們的結構基本相似，都由下列幾個主要部件組成：裁刀、刀條、切紙台、側規、後擋規及壓紙器、機座。裁刀是切紙機的重要部件，裁刀又長又重位於機器的前方，固定在刀架上，當它向底座移動時完成裁切工作。刀片的角度及材料要依據被切材料的特性來選用和調節。刀條是切紙機另一個重要部件，位於切紙台麵上一個溝槽中，正對裁刀下方。作用是防止裁刀每次切過紙疊後與金屬切紙台相撞，否則裁刀就極易變鈍甚至斷裂。側規和後擋規的作用是在裁切之前，調整紙疊的位置，將紙疊準確定位在裁刀下方。側規是固定不動的，而後擋規能移動，可根據不同的裁切長度進行調整。壓紙器是一個與裁刀平行的金屬塊，它有兩個功能：裁切之前將紙疊中的空氣排出；在裁切過程中將紙疊牢牢地固定在原位。切紙台是切紙機的工作台，要求平麵度、平直度精度高，剛性好，保證推紙和裁切的平穩進行，以確保裁切精度。
　　二、國外切紙機發展狀況
　　國際上眾多先進的切紙機中最著名的當數Polar切紙機，它代表了切紙機的發展方向。而包括法國的沃倫貝格(WOHLENBERG)、施耐德(SCHNEIDER)、英國的凱琳琪(CHELLENGE)、日本的伊藤(ITON)等其他品牌切紙機也各有千秋。這?以Polar公司的機型為代表說明國外切紙機的發展曆程。
　　1.機械式切紙機
　　最早的切紙機是機械式切紙機，它采用單導軌結構，結構簡單，調試維修方便，但是這類切紙機沒有高精度的尺寸定位係統和尺寸設置裝置，裁切精度低，不能滿足高檔印刷品裁切的要求。另外這種切紙機衝擊力大、噪音大、安全機構不可靠，容易出現工傷事故，而且沒有自動送紙機構，勞動強度大，生產效率低下。該機型現已被淘汰。
　　2.液壓式切紙機
　　機械式切紙機之後，人們將液壓機構引入切紙機設計出了液壓式切紙機。采用液壓驅動的壓紙器，壓力大而?定，受裁切時衝擊力的幹擾小，有的切紙機的裁刀也使用液壓驅動，裁切準確而穩定。
　　3.數顯和程控式液壓切紙機
　　隨著控製論和電子技術的發展，數顯和程控式液壓切紙機開始成為切紙機的發展主流。1956年波拉公司生產出了第一台磁帶控製的切紙機，開辟了程控切紙機的設計先河。自1997年開始，德國Polar公司在國際性展覽會上幾乎每次都有新機型參展。從基本的Polar E型可編程序式切紙機，很快發展了第一台帶微機控製的Polar EM型切紙機，進而又有Polar ED型切紙機問世。這同時還針對日益蓬勃發展的短版快印市場的需求，推出了全液壓數字式Polar 66型切紙機。
　　Polar E型切紙機是適用於一般裁切業務的可編程式機型，有128 KB存貯容量，約相當於1.2萬個裁切位置。Polar ED型切紙機向用戶提供了多種附加功能包括自動清廢功能(Autotrim)，在高速裁切過程中自動清除廢料，最多可節約30%的時間。同時，可預先在支板上整理標簽，哪怕是最小的標簽，也能快速有效地進行處理。前部工作台可根據裁切尺寸的需要伸縮。裁刀前部的壓緊裝置可將裁刀前麵的小幅麵標簽固定，防止標簽混雜、移動或翻麵，這樣就改善了作業流程，提高了生產率。該機型還配備有在機外進行編程操作的編程軟件，並與數據控製係統聯網。它還具有高精度測量和定位係統，包括直接脈衝發生器、頻率控製的驅動馬達、帶萬向滾珠軸承的高精度主軸及推紙器所使用的精確線性引導係統。旋轉後擋規或傾斜後擋規可將需要裁切的紙疊對齊。定位裝置(Fixornat)可確保紙張固定在裁刀下，就像在印刷機上的定位一樣。導向規在整個加工過程中都發揮作用，直到裁切完畢。裁切位置定位精度達0.01mm，推紙器最高速度為30m/min。該機型的自動壓力調節裝置能確保不同的紙張在各種裁切寬度下均獲得最佳的壓力。這樣就可以加快裁切過程(無需手動調節壓力)，保持穩定的高質量裁切。裁切優化功能使裁刀的裁切動作和後擋規前移動作均得到優化，尤其是在進紙深度較小的情況下，由於後擋規前移時間較早，生產效率得以提高。在Drupa2000展覽會上，波拉公司以Polar ED型切紙機為中心提出了7種裁切係統方案供用戶選擇。它是由高速切紙機和輔助設備相互組合而成的高效網絡化的裁切係統。Polar ED型切紙機還安裝了多種安全裝置，使機器具有極高的安全性，符合歐洲CE安全標準和德國GS安全標準認證。波拉66型切紙機的壓紙和切紙為全液壓及數字化控製，該機可存儲99套切紙程序，6464個程序步驟，換刀和調刀安全迅速，推紙器傳動精度高，裁切運動軌跡得以優化，入切平穩，裁切精度高。
　　以上所有機型均為模塊化設計，控製麵板上的圖形按鈕，使人一目了然，操作簡單、方便。高分辨力彩色屏顯示，備有29種文字的操作信息。當裁切材料發生變化或變形時，可選用相應修正功能，糾正紙張尺寸誤差。自我診斷係統對切紙機所有功能進行連續監視，如有任何錯誤和不正常，便立即有信號和文字顯示，以便操作人員盡快排除故障。
　　Polar公司在高速切紙機和切紙機係統的外部聯網管理上成功應用了PCM-Polar控製管理係統，並於2004年將該係統配置到公司80%的大型高速切紙機上。PCM-Polar控製管理係統具有諸多優點，如可自動生成裁切程序；由攝像機控製切紙機後工作台，使被裁切材料定位對齊；擁有用戶與代理商、生產商在服務中心開辦視頻會議的電子診斷界麵；可利用互聯網下載切紙機升級軟件；可利用印前處理信息和數據控製係統通過集成化的CMMPUCUT軟件實現切紙機的內部網絡化等。如今，Polar新一代切紙機都采用液晶顯示和微機控製，能自動編程控製裁切工藝的操作和速度。其最新的Polar-X和XT型切紙機與E代和ED代產品相比更重也更結實。其78mm和92mm型切紙機有更深的前台，有一個最新的被稱為Optiknife的裁刀更換和調整係統，允許操作者在較低的裁切位置對刀片進行調整，使刀片的更換更為簡單，刀的壽命延長了一倍。此外，智能技術較高的P-NET技術能提供全麵的以太網聯絡功能，這意味著可以將它作為一個中央服務器，自動地對闖紙機等外圍設備進行設置。
　　4.裁切生產線
　　除了發展微機程控切紙機，許多國外廠家還發展了各種規格的裁切生產線以適應不同的生產需要。如海德堡的波拉裁切生產線就有L-137-L、L-R-137-T、T-155-T及L-R-P-137-T等不同規格。這種裁切生產線將各個操作工序，如升起、降下、填料、闖齊、緩衝、切齊、輸送、卸料等，聯結在一起，編入自動控製程序，使整個生產過程自動化。例如，波拉L-R- 137-T裁切生產線，操作人員隻需將待裁切紙張放在傾斜的闖紙台上，剩余的事情就由係統自動完成。先是闖紙台麵振動，使紙張闖齊，接著台麵上升與切紙機工作台對齊，將闖齊的紙張輸送到切紙機，切紙機自動按照規定尺寸連續切紙，切完的紙張再由中轉台自動輸送到卸紙設備Transomat E上，整個裁切過程完全自動化。
　　三、國內切紙機的發展狀況
　　上海申威達公司飛達牌係列切紙機和四川中江利通公司的利通牌係列切紙機，代表了國產切紙機的發展水平。這兩家企業已經不再生產落後的機械式切紙機，而以液壓切紙機、程控切紙機和微機程控切紙機作為現階段主流產品。
　　1.申威達飛達牌係列切紙機
　　申威達飛達牌係列切紙機，通過微機處理及位置檢測裝置進行程序控製，是集機、電、光、液、氣與數字技術為一體的機電一體化產品。其主要特點包括：采用模塊化設計，零部件標準化、設計通用化；壓紙器采用液壓驅動實現無級調壓，壓力大而?定；采用Internet網絡技術、中英文選擇的人機對話界麵，實現遠程故障監控和診斷；采用PLC進行控製，RS485接口進行通訊；當係統出現故障報警時，係統自動彈出故障名和建議處理方式；利用先進的滾珠絲杆和線性導軌結構使推紙器運行平穩、輕快，定位準確，噪聲低，提高了裁切精度；工作台全部鍍鉻並附帶氣墊，使工作台耐磨，不生鏽，推紙輕快；在安全防護方麵，有雙手連動保護按鈕，紅外線光電保護及電子鎖等安全防護裝置，從而保障了操作人員和設備的安全；可循環單次裁切，裁切時具有過載保護功能，換刀輕捷方便。
　　該公司的SQZK程控切紙機是國內切紙機最高水平的典型代表。其外觀、功能、安全性、穩定性已達到國際90年代中期水平。該機的控製係統采用10.4英寸彩色顯示屏，軟盤驅動，存儲的裁切容量巨大。可以進行裁切數據的傳遞或軟件升級；具有裁切尺寸的工作表及裁切線的可視化功能；采用紙疊高度監測裝置及辨刀感應裝置，減少了切紙空行程時間；推紙器與絲杆螺母座采用國際上成熟的剛性連接技術，在推紙調節時，二者之間不產生相對位移；單球麵支撐代替雙球麵支撐的推紙器與絲杆螺母座連接的新方案增加了推紙器抗衝撞力的支撐麵積，提高了抗衝擊能力和穩定性，從而能長期保持裁切精度；配置了壓紙自動閥，使壓紙力可減小到最小而不影響裁切，不會在柔軟裁切物上留下壓痕，還可選配電磁閥，與KM大屏幕控製係統配合，實現壓紙力控製程序化；在115 cm以上尺寸機型上可選配廢邊清除裝置，當壓紙器壓緊紙後，前平板前移，使裁切時廢邊掉入廢紙箱，然後，後前平板與後平板再合攏，使裁切現場清潔而有條理；采用裁切監控裝置，PLC可編程序控製器、無觸點感應開關、壓紙製動器等多種技術措施，以及按要求自由選用的符合CE標準的紅外線光電裝置、電氣元件及移動部件和危險區域的罩殼等，保證了安全防護並通過了歐洲CE認證。
　　飛達牌切紙機還在國產切紙機中率先配備了一係列配套輔機，如升降機、闖紙機氣墊工作台、卸紙機等。規格在1150mm以上的切紙機可配備自動清邊裝置。以規格在1150mm以上的程控機為核心可組成裁切生產線，從而自動完成紙張的裝卸、整理、搬運、堆垛等工作，單機也可任意組合。
　　2.中江利通利通牌係列切紙機
　　四川中江利通公司的利通牌係列切紙機也有多項改進。“雙導軌整體無槽工作台”利用台下兩側麵的兩根導軌進行導向，提高了工作台的剛性，使推紙器衝撞後位移量<0.05mm，精度遠高於行業標準，使切紙機推紙器的抗衝撞能力和穩定性得到很大提高；“平衡式壓紙機構”采用了配重式平衡結構新技術，壓紙器在全行程內壓力均衡穩定，運行平穩，性能可靠，並率先在國內達到了歐洲標準要求的壓紙器壓紙壓力不得超過300牛頓的技術指標；“無間隙電磁離合製動器”具有強大而?定的吸合力、製動力和?定的輸出推力，能保證離合機構始終工作在最佳工作狀態，減少了磨損和維護，功耗低，裁切力大，響應速度快，製動迅速，達到了國際標準。
　　四、切紙機裁切工藝新思路
　　從上麵對切紙機發展狀況的論述，可以看到隨著科技的進步，切紙機發生了巨大變化：由原始的機械式發展到液壓式切紙機，又發展到程控機，進而又發展到液晶顯示和微機控製的智能化切紙機，目前又開始向以微機控製的智能化切紙機為核心，各種輔機組成的自動化紙張裁切生產線發展。這使得切紙機的紙張裁切精度、效率大幅提高。但另一方麵也可以看到為了使機器運行穩定，特別是為降低受較大裁切抗力衝擊的影響，而將機器設計得大而沉重，機器能耗也較大，這主要是其裁切機構沒有實質性變化的原因。為了解決傳統切紙機在裁切過程中裁切抗力較大，易產生“掏刀”故障且刀刃磨損嚴重的問題，自2005年開始，西安理工大學張廣正教授和武吉梅教授突破傳統裁切工藝的限製，進行了振動裁切工藝的研究。該工藝的特點是在紙張裁切過程中，給刀床的裁切運動迭加上一微幅振動，以此緩解刀床在入切時給機器造成的一次性衝擊和過大的裁切抗力，通過搭建振動裁切試驗平台，進行試驗分析發現，振動的引入能夠很好地降低裁切抗力，緩解入切衝擊，使機器工作平穩，提高紙張的裁切質量，並能夠降低能耗，節省材料，減少刀片的傾翻力矩，這為切紙機的設計提供了一條新的思路。