Innowacyjna technologia wibracyjnego krojenia stosów papieru i bloków książkowych

5. Wprowadzenie do krojenia wibracyjnego, definicja i klasyfikacja

W ostatnich latach odnotowuje się intensywne badania i próby praktycznego wykorzystania wibracji narzędzi tnących przy obróbce krojeniem różnorakich materiałów. Wyniki tych badań wykazują znaczne zmniejszenie sił krojenia i polepszenie jakości obróbki przy mniejszym zużyciu energii. Zasługuje na uwagę fakt, że już w latach sześćdziesiątych XX wieku wskazywano na możliwość zastosowania wibracji do krojenia papieru w poligrafii. Podczas wykonanych wtedy prób krojenia papieru metodą wibracyjną  odnotowano zmniejszenie siły krojenia oraz poprawę jakości cięcia, jednak dalszych badań w kierunku przemysłowego zastosowania wibracji narzędzi tnących przy obróbce materiałów papierniczych sposobem krojenia nie prowadzono.

Cięcie wibracyjne - jest to rodzaj obróbki, w którym narzędziu tnącemu nadawane są wymuszone drgania o określonej amplitudzie i częstotliwości. Duży wpływ na efektywność zastosowania obróbki wibracyjnej wykazuje prawidłowy wybór parametrów oraz kierunku działania nadawanych drgań.

Rozróżnia się trzy główne kierunki nadawania drgań narzędziom tnącym w procesie krojenia papieru (rys. 1): wzdłużne (wzdłuż osi Y), zgodne z głównym kierunkiem ruchu narzędzia tnącego; poprzeczne (wzdłuż osi X), prostopadłe do głównego ruchu krojenia w płaszczyźnie cięcia oraz tzw. czołowe (wzdłuż osi Z), w kierunku zmiany grubości warstwy obrabianego podczas obróbki materiału, prostopadłe do płaszczyzny cięcia.

Rys.1. Możliwe kierunki nadawania drgań narzędziom tnącym w procesie obróbki wibracyjnej

Każdy ze schematów ma swoje osobliwości i jest stosowany w zależności od wymagań technologicznych, dotyczących procesu obróbki krojeniem oraz własności obrabianego materiału.

Przyjęto wyróżniać cztery zakresy częstotliwości drgań nadawanych w procesie obróbki wibracyjnej  narzędziom tnącym: poddźwiękowe (do 20 Hz), niskiej częstotliwości (20÷200 Hz), wysokiej częstotliwości (200÷16000 Hz) oraz drgania ultradźwiękowe (ponad 16 kHz). Najczęściej przy obróbce różnych materiałów stosowane są drgania o niskiej oraz ultradźwiękowej częstotliwości. Najwięcej badań dotyczących wykorzystania wibracyjnego krojenia w przemyśle przeprowadzono w zakresie obróbki metali, tworzyw sztucznych, drewna oraz innych trudnych do obróbki materiałów.