Méthode d'élimination et optimisation du processus de découpe des rubans dans une machine à refendre les rubans

Résumé : Lors du refendage de rubans, les bavures de coupe constituent un problème courant qui affecte la qualité du produit et les résultats d’impression ultérieurs. Cet article analyse systématiquement les facteurs influents, tels que l’état de l’outil, les paramètres de refendage, les caractéristiques du matériau et la précision de l’équipement, en partant des causes de ces bavures. Il propose ensuite des mesures d’élimination et des schémas d’optimisation du processus afin de fournir des références pour le contrôle qualité des fabricants de rubans.

1. Introduction

Le ruban (ruban de transfert thermique) est largement utilisé pour l'impression de codes-barres, la fabrication d'étiquettes et d'autres applications. Le refendage est une étape clé de la production de rubans ; la qualité de cette opération influe directement sur l'aspect du produit, sa stabilité et la durée de vie de la tête d'impression. Les bavures de coupe entraînent non seulement des bords irréguliers et un décollement du revêtement, mais peuvent également rayer la tête d'impression lors de son utilisation, provoquant ainsi des problèmes de qualité importants. Par conséquent, l'élimination des bavures lors du refendage du ruban revêt une importance technique capitale.

2. Les principales causes des bavures

2.1 Facteurs liés aux outils

• Passivation des outils :Après une utilisation prolongée, le tranchant d'un couteau rond ou plat subira une usure microscopique, rendant impossible la réalisation de coupes nettes.

• Dégagement d'outil incorrectLe degré de chevauchement ou de jeu latéral entre les lames supérieure et inférieure n'est pas adapté à l'épaisseur du matériau, ce qui entraîne un déchirement au lieu d'une coupe.

• Incompatibilité des matériaux d'outillagePour les rubans avec revêtements ou films de base à haute ténacité, les outils HSS ordinaires sont sujets aux bavures d'adhérence.

2.2 Le réglage des paramètres de refendage est déraisonnable

• Fluctuations du contrôle de la tensionLa tension de déroulement ou d'enroulement est trop forte/trop faible, ce qui provoque un étirement ou un relâchement du ruban au point de coupe, affectant la netteté de la coupe.

• Vitesse de découpe excessive :À grande vitesse, le matériau n'a pas le temps de se briser uniformément, et il est facile de former des bavures ou une agglomération de matière fondue (lorsque l'effet thermique est important).

• Pression inégale sur le rouleau: provoque un glissement latéral du ruban au bord de la lame de coupe.

2.3 Propriétés des matériaux

• Le substrat en ruban (mylar) est mince (généralement 4,5 à 6 μm) et possède une grande ténacité, ce qui nécessite un impact instantané strict de la coupe.

• Les différences d'adhérence entre les couches d'encre et les couches de fond peuvent entraîner l'adhérence des copeaux de revêtement aux bords lors du découpage.

2.4 Précision insuffisante de l'équipement

• Des facteurs mécaniques tels que le faux-rond de l'arbre de coupe, l'usure des roulements et une rigidité insuffisante du porte-outil font que la trajectoire de coupe ne coïncide pas.

• L’accumulation d’électricité statique attire la poussière et les fibres, formant de « fausses bavures ».

3. Mesures spécifiques pour éliminer les bavures

3.1 Sélection et entretien des outils

• Choisir des outils en matériau ultra-dur: comme les lames circulaires en carbure ou en céramique, qui présentent une meilleure résistance à l'usure que l'acier rapide ordinaire.

• Affûtage régulier :Il est recommandé d'affûter en ligne ou hors ligne tous les 100 000 mètres de refendage ou lorsque la qualité de la coupe se détériore afin de conserver le tranchant (rayon du tranchant ≤ 5 μm).

• Optimiser le dégagement des outils :

◦ Découpe au couteau circulaireLe chevauchement est généralement de 10 à 20 % de l'épaisseur du matériau, et le jeu latéral est contrôlé à 0,005–0,02 mm.

◦ Découpe au rasoirChoisissez une lame à un seul tranchant, inclinée selon un angle approprié, et veillez à ce que la rainure du couteau reste propre.

3.2 Optimisation des paramètres du processus de refendage

3.3 Moyens de technologies d'assistance

• Éliminateur d'électricité statique :Des tiges éliminatrices d'électricité statique (CA ou pulsée) sont installées avant et après le tranchant pour empêcher l'adsorption de débris.

• Appareil de soufflage/aspiration: 0,3–0,5 MPa d'air comprimé propre est soufflé vers le tranchant du couteau, et la buse à pression négative recueille les poussières fines et les bavures.

• Détection des bavures en ligneUn système d'inspection laser ou visuelle est utilisé pour fournir un retour d'information en temps opportun afin d'ajuster les paramètres ou de signaler les changements d'outils.

3.4 Maintenance de la précision des équipements

• Vérifiez régulièrement le faux-rond radial de l'arbre porte-outil (il doit être ≤ 0,01 mm) et la planéité du porte-outil.

• Un servomoteur est utilisé pour entraîner indépendamment les arbres d'outils supérieur et inférieur afin d'éviter la désynchronisation de phase causée par l'entrefer.

• Pour les machines à refendre de grande largeur, il est recommandé de configurer un système de réglage automatique des outils afin de réduire les erreurs de réglage manuel.

4. Procédure et effets

Un fabricant de rubans a transformé la machine à refendre d'origine et a pris les mesures suivantes pour résoudre le problème des bavures sur les bords du ruban cireux d'une épaisseur de 4,5 μm :

1. Remplacer le couteau rond ordinaire en acier rapide d'origine par un couteau rond en carbure revêtu (revêtement TiAlN) ;

2. Réduisez la vitesse de refendage de 400 m/min à 220 m/min ;

3. Ajouter une tige d'air ionique et un dispositif d'aspiration sous vide à lame de couteau ;

4. Effectuer un contrôle hebdomadaire du faux-rond radial de l'outil.

Les résultats ont montré que la longueur de la bavure a été réduite de la moyenne initiale de 0,15 à 0,3 mm à moins de 0,05 mm, le taux de réclamations des clients a été réduit de 76 % et la durée de vie de l'outil de refendage a été prolongée d'environ 40 %.

5. Conclusion

L'élimination des bavures de coupe sur les machines de refendage de rubans exige une optimisation collaborative selon quatre axes : outils, procédés, équipements et systèmes auxiliaires. Il est essentiel de maintenir l'outil affûté, d'ajuster le jeu et la tension, de maîtriser l'électricité statique et la poussière, et d'assurer un entretien régulier de la précision des machines. Pour les rubans haut de gamme (par exemple, à base de résine ou hybrides), il convient d'envisager des technologies sans contact telles que le refendage laser ou le refendage assisté par ultrasons afin d'éliminer totalement le risque de bavures inhérent à la coupe mécanique.

Références

[1] Zhang Lifeng, Wang Jianguo. Recherche sur le contrôle de la qualité des bords dans le processus de découpe des matériaux en couches minces[J]. Packaging Engineering, 2020, 41(11): 178-183.

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[6] ISO 18947:2014, Matériaux d'imagerie – Ruban de transfert thermique – Détermination de l'effilochage et des débris des bords[S].