วิธีการกำจัดและปรับกระบวนการเพิ่มประสิทธิภาพของครีบตัดริบบิ้นในเครื่องตัดริบบิ้น

บทคัดย่อ: ในกระบวนการตัดริบบิ้น ครีบตัดขอบเป็นปัญหาทั่วไปที่ส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์และผลลัพธ์การพิมพ์ในภายหลัง บทความนี้เริ่มต้นจากการวิเคราะห์สาเหตุของการเกิดครีบ และวิเคราะห์ปัจจัยที่มีอิทธิพลอย่างเป็นระบบ เช่น สภาพของเครื่องมือ พารามิเตอร์การตัด คุณลักษณะของวัสดุ และความแม่นยำของอุปกรณ์ พร้อมทั้งเสนอมาตรการแก้ไขและแผนการปรับปรุงกระบวนการที่เหมาะสม เพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการควบคุมคุณภาพของผู้ผลิตริบบิ้น

1. บทนำ

ริบบิ้น (ริบบิ้นถ่ายเทความร้อน) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการพิมพ์บาร์โค้ด การทำฉลาก และสาขาอื่นๆ การตัดริบบิ้นเป็นกระบวนการสำคัญอย่างหนึ่งในการผลิตริบบิ้น และคุณภาพการตัดนั้นส่งผลโดยตรงต่อรูปลักษณ์ ความเสถียร และอายุการใช้งานของหัวพิมพ์ เศษคมจากการตัดไม่เพียงแต่จะทำให้ขอบไม่เรียบและสารเคลือบหลุดลอกเท่านั้น แต่ยังอาจทำให้หัวพิมพ์เป็นรอยระหว่างการใช้งาน ซึ่งก่อให้เกิดอุบัติเหตุร้ายแรงด้านคุณภาพได้ ดังนั้น การกำจัดเศษคมจากการตัดริบบิ้นจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในทางวิศวกรรม

2. สาเหตุหลักของการเกิดหนาม

2.1 ปัจจัยด้านเครื่องมือ

• การเคลือบผิวเครื่องมือ:เมื่อใช้งานเป็นเวลานาน ขอบของมีดกลมหรือมีดแบนจะเกิดการสึกหรอในระดับจุลภาค ทำให้ไม่สามารถตัดได้อย่างเรียบเนียนอีกต่อไป

• ระยะห่างของเครื่องมือไม่เหมาะสม: ปริมาณการซ้อนทับหรือช่องว่างด้านข้างระหว่างใบมีดบนและล่างไม่ได้ปรับให้เข้ากับความหนาของวัสดุ ส่งผลให้เกิดการฉีกขาดแทนที่จะตัด

• วัสดุของเครื่องมือไม่ตรงกัน •สำหรับริบบิ้นที่มีการเคลือบผิวหรือมีฟิล์มฐานที่มีความเหนียวสูง เครื่องมือ HSS ทั่วไปมักเกิดรอยขรุขระจากการยึดเกาะได้ง่าย

2.2 การตั้งค่าพารามิเตอร์การตัดไม่เหมาะสม

• ความผันผวนของการควบคุมแรงตึงแรงดึงในการคลายหรือม้วนริบบิ้นมากเกินไป/น้อยเกินไป ทำให้ริบบิ้นยืดหรือหย่อนตรงจุดตัด ส่งผลต่อความเรียบร้อยของการตัด

• ความเร็วในการตัดที่สูงเกินไป:ที่ความเร็วสูง วัสดุไม่มีเวลาที่จะแตกตัวอย่างสม่ำเสมอ และง่ายต่อการเกิดครีบหรือการจับตัวเป็นก้อนหลอมเหลว (เมื่อผลกระทบจากความร้อนมีนัยสำคัญ)

• แรงกดบนลูกกลิ้งไม่สม่ำเสมอ: ทำให้ริบบิ้นเลื่อนไปด้านข้างบริเวณขอบของใบมีดตัด

2.3 คุณสมบัติของวัสดุ

• แผ่นรองพื้นแบบริบบิ้น (ไมลาร์) มีความบาง (โดยทั่วไปหนา 4.5–6 ไมโครเมตร) และมีความเหนียวสูง ซึ่งจำเป็นต้องมีการตัดที่รวดเร็วและแม่นยำ

• ความแตกต่างในการยึดเกาะระหว่างชั้นหมึกเคลือบและชั้นรองพื้นอาจทำให้เศษหมึกเคลือบติดอยู่ตามขอบระหว่างการตัด

2.4 ความแม่นยำของอุปกรณ์ไม่เพียงพอ

• ปัจจัยทางกล เช่น การเบี่ยงเบนของเพลาใบมีด การสึกหรอของแบริ่ง และความแข็งแรงไม่เพียงพอของตัวจับยึดเครื่องมือ ทำให้แนวการตัดไม่ตรงกัน

• การสะสมของไฟฟ้าสถิตดึงดูดฝุ่นและเส้นใย ทำให้เกิด "หนามปลอม"

3. มาตรการเฉพาะในการกำจัดหนาม

3.1 การเลือกและการบำรุงรักษาเครื่องมือ

• เลือกใช้เครื่องมือที่ทำจากวัสดุแข็งพิเศษเช่น ใบมีดวงกลมที่ทำจากคาร์ไบด์หรือเซรามิก ซึ่งมีความทนทานต่อการสึกหรอดีกว่าเหล็กกล้าความเร็วสูงทั่วไป

• ลับคมเป็นประจำ:แนะนำให้ลับคมใบมีดแบบออนไลน์หรือออฟไลน์ทุกๆ 100,000 เมตรของการตัด หรือเมื่อคุณภาพของการตัดลดลง เพื่อรักษาความคมของใบมีด (รัศมีคมใบมีด ≤ 5 ไมโครเมตร)

• ปรับระยะห่างของเครื่องมือให้เหมาะสม:

◦ การกรีดด้วยมีดวงกลม: โดยทั่วไปแล้วส่วนที่ซ้อนทับกันจะอยู่ที่ 10%–20% ของความหนาของวัสดุ และระยะห่างด้านข้างจะถูกควบคุมไว้ที่ 0.005–0.02 มม.

◦ การกรีดด้วยมีดโกนเลือกใช้ใบมีดด้านเดียวที่มีมุมเหมาะสม และรักษาความสะอาดของร่องใบมีดอยู่เสมอ

3.2 การปรับพารามิเตอร์กระบวนการตัดให้เหมาะสมที่สุด

3.3 เทคโนโลยีช่วยเหลือ หมายถึง

• อุปกรณ์กำจัดไฟฟ้าสถิต:แท่งกำจัดไฟฟ้าสถิตแบบกระแสสลับหรือแบบพัลส์จะถูกติดตั้งก่อนและหลังคมมีดเพื่อป้องกันการดูดซับเศษฝุ่น

• อุปกรณ์เป่าลม/ดูดฝุ่น: อากาศอัดสะอาดที่มีแรงดัน 0.3–0.5 MPa จะถูกเป่าไปยังคมมีด และหัวฉีดแรงดันลบจะดักจับฝุ่นละอองและเศษโลหะขนาดเล็ก

• การตรวจจับรอยหยักออนไลน์ระบบตรวจสอบด้วยเลเซอร์หรือระบบตรวจสอบด้วยภาพถูกนำมาใช้เพื่อให้ข้อมูลป้อนกลับอย่างทันท่วงที เพื่อปรับพารามิเตอร์หรือแจ้งเตือนเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงเครื่องมือ

3.4 การบำรุงรักษาความแม่นยำของอุปกรณ์

• ตรวจสอบการเบี่ยงเบนในแนวรัศมีของเพลาเครื่องมือเป็นประจำ (ควรมีค่า ≤ 0.01 มม.) และความเรียบของตัวจับยึดเครื่องมือ

• ระบบเซอร์โวใช้ในการขับเคลื่อนเพลาเครื่องมือด้านบนและด้านล่างอย่างอิสระ เพื่อหลีกเลี่ยงการไม่ประสานกันของเฟสที่เกิดจากช่องว่างของเฟือง

• สำหรับเครื่องตัดแผ่นโลหะขนาดกว้าง แนะนำให้ติดตั้งระบบตั้งค่าเครื่องมืออัตโนมัติเพื่อลดข้อผิดพลาดจากการปรับแต่งเครื่องมือด้วยตนเอง

4. กรณีศึกษาและผลกระทบ

ผู้ผลิตริบบิ้นรายหนึ่งได้ปรับปรุงเครื่องตัดริบบิ้นแบบเดิมและดำเนินการดังต่อไปนี้เพื่อแก้ไขปัญหาขอบไม่เรียบของริบบิ้นเคลือบแว็กซ์ที่มีความหนา 4.5 ไมโครเมตร:

1. เปลี่ยนใบมีดกลมเหล็กกล้าความเร็วสูงธรรมดาเดิมด้วยใบมีดกลมคาร์ไบด์เคลือบ (เคลือบ TiAlN)

2. ลดความเร็วในการตัดจาก 400 เมตร/นาที เหลือ 220 เมตร/นาที

3. เพิ่มแท่งไอออนอากาศและอุปกรณ์ดูดสุญญากาศแบบคมมีด

4. ตรวจสอบการเบี่ยงเบนรัศมีของเครื่องมือทุกสัปดาห์

ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่า ความยาวของครีบโลหะลดลงจากค่าเฉลี่ยเดิม 0.15–0.3 มม. เหลือต่ำกว่า 0.05 มม. อัตราการร้องเรียนของลูกค้าลดลง 76% และอายุการใช้งานของเครื่องมือตัดเพิ่มขึ้นประมาณ 40%

5. บทสรุป

การกำจัดเสี้ยนจากการตัดขอบในเครื่องตัดริบบิ้นต้องอาศัยการปรับปรุงประสิทธิภาพร่วมกันจากสี่มิติ ได้แก่ เครื่องมือ กระบวนการ อุปกรณ์ และระบบเสริม กุญแจสำคัญคือการรักษาความคมของเครื่องมือ การปรับระยะห่างและความตึงที่เหมาะสม การควบคุมไฟฟ้าสถิตและฝุ่น และการบำรุงรักษาความแม่นยำของเครื่องจักรอย่างสม่ำเสมอ สำหรับผลิตภัณฑ์ริบบิ้นคุณภาพสูง (เช่น ริบบิ้นที่ทำจากเรซินหรือวัสดุผสม) ควรพิจารณาเทคโนโลยีแบบไม่สัมผัส เช่น การตัดด้วยเลเซอร์หรือการตัดด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ เพื่อกำจัดความเสี่ยงของการเกิดเสี้ยนที่เกิดจากการตัดเชิงกลอย่างสมบูรณ์

เอกสารอ้างอิง

[1] Zhang Lifeng, Wang Jianguo. การวิจัยเกี่ยวกับการควบคุมคุณภาพขอบในกระบวนการตัดวัสดุฟิล์มบาง[J]. วิศวกรรมบรรจุภัณฑ์, 2020, 41(11): 178-183.

[2] Chen Hong, Li Weidong. กระบวนการผลิตและการวิเคราะห์ข้อบกพร่องทั่วไปของริบบิ้นถ่ายโอนความร้อน[J]. เทคโนโลยีการพิมพ์, 2019(8): 45-48.

[3] Zhao Mingyuan. อิทธิพลของพารามิเตอร์ของชุดเครื่องมือตัดเฉือนความแม่นยำต่อคุณภาพการตัดขอบ[D]. มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีซีอาน, 2018: 32-45.

[4] Li Zhiqiang, Liu Wei. การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการกำจัดไฟฟ้าสถิตในการตัดขดลวด[J]. เทคโนโลยีไฟฟ้าสถิต, 2021, 35(2): 22-26.

[5] Zhang Hua. การวิจัยเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพและการลดการเกิดครีบของระบบควบคุมแรงดึงของเครื่องตัดความเร็วสูง[J]. การออกแบบและการผลิตเชิงกล, 2022(5): 112-116.

[6] ISO 18947:2014 วัสดุการถ่ายภาพ – ริบบิ้นถ่ายโอนความร้อน – การกำหนดขอบที่ฉีกขาดและเศษวัสดุ[S]