¿Cómo reducir el desperdicio de material en las máquinas cortadoras mediante la optimización de parámetros?

Reducir el desperdicio de material en las máquinas de corte mediante la optimización de parámetros es un proyecto sistemático que involucra múltiples aspectos, como equipos, materiales, procesos y personal. A continuación, se detallan estrategias y pasos que pueden ayudarle a reducir significativamente el desperdicio y mejorar la eficiencia de la producción.

1. Comprensión de la fuente de identificación de residuos

En primer lugar, es necesario aclarar los principales tipos de desperdicio de material en el proceso de corte para optimizarlos de forma específica:

1. Recortes de cantos: Son las secciones a ambos lados de la materia prima que deben cortarse para obtener el ancho deseado del producto terminado. Esto es inevitable, pero puede minimizarse.

2. Desperdicio de empalme: al reemplazar una bobina nueva, las dos bobinas de material deben conectarse en el extremo del extremo, y esta conexión (traslape o tope) se convertirá en desperdicio después del corte.

3. Desperdicios de Puesta en Marcha/Montaje: Materiales que no cumplen con los estándares de calidad que se generan durante la etapa de puesta en marcha del equipo cada vez que se enciende la máquina y se modifican las especificaciones del producto (como ancho, diámetro).

4. Desperdicio de cabeza y cola: La parte de cada rollo maestro que no se puede utilizar debido a un bobinado desigual o una mala calidad.

5. Defectos de proceso generados durante el proceso de corte: incluyendo bordes de corte desiguales, correas serpenteantes (serpentinas), rayones superficiales, deformación por tracción, correas rotas, etc.

6. Desperdicio del núcleo: La bobina deja material en el núcleo que no se puede seguir cortando.

2. Estrategias de optimización de parámetros clave

Para las fuentes de desperdicio mencionadas anteriormente, aquí hay formas específicas de reducirlas mediante la optimización de parámetros:

1. Optimización del ancho

Esta es la forma más directa y eficaz de reducir el desperdicio de recortes.

Utilice un software optimizado de filas de herramientas: No dependa de cálculos manuales. Con un software profesional de optimización de corte, introduzca el ancho del rollo maestro y el ancho del producto terminado para todos los pedidos, y el software calculará automáticamente la combinación de filas de herramientas con la menor tasa de desperdicio. Sus principios básicos son:

◦ Maximizar el ancho total: la suma de todos los anchos del producto terminado + el espesor del cortador debe ser infinitamente cercana al ancho maestro.

◦ Reducir el número de cuchillas: Reducir al máximo el número de cuchillas de corte con la premisa de cumplir con el pedido, porque por cada corte adicional, hay un descarte más (pérdida de corte).

• Consolidación de pedidos y secuenciación de producción: Concentra la producción de pedidos de un mismo material y especificación, brindando más posibilidades de combinación de ancho al software de optimización para encontrar una mejor solución.

2. Optimización del control de tensión

La tensión inadecuada es la causa principal de defectos en el proceso, como meandros, deformaciones por tracción y roturas de correas.

• Ajuste preciso por zona: la máquina cortadora moderna tiene múltiples puntos de control, como tensión de desenrollado, tensión de corte, tensión de bobinado, etc. La tensión de cada zona debe ajustarse y ajustarse de forma independiente según las características del material (por ejemplo, película, papel, lámina), espesor y ancho.

◦ Tensión de desenrollado: generalmente aumenta gradualmente a medida que disminuye el diámetro del rollo (control de tensión cónica) para mantener la tensión constante.

◦ Tensión de corte: debe ser suficiente para garantizar que el material esté recto, pero no debe ser demasiado grande para evitar que el material se estire.

◦ Tensión de rebobinado: la más crítica. También se suele utilizar el control de conicidad, y la tensión se reduce gradualmente a medida que aumenta el diámetro del bobinado para evitar arrugas (patrón margarita) o el colapso del núcleo del material interior.

• Utilice sistemas de control de tensión automático: siempre que sea posible, utilice sistemas de control de tensión de circuito cerrado equipados con servomotores o embragues de polvo magnético, que son más precisos y estables que el control de freno mecánico.

3. Optimización de la configuración de la cuchilla

El estado del inserto afecta directamente la calidad del corte y la vida útil de la herramienta.

Selección del tipo de cuchilla: Elija la cuchilla más adecuada (cuchilla recta, cuchilla redonda, de un solo filo, de doble filo) y el material (acero al carbono, cerámica, acero de tungsteno) según el material. Por ejemplo, las cuchillas de cerámica son más ligeras y resistentes al desgaste, lo que las hace ideales para cortar películas delgadas y materiales con alto contenido de fibra.

• Superposición y ángulo de la hoja:

◦ Cizalla circular: Ajusta el solapamiento y la profundidad de corte entre las cuchillas superior e inferior. La profundidad de corte suele ser de 1/2 a 2/3 del espesor del material, y el solapamiento es mínimo. Los parámetros deben ajustarse según la dureza del material.

◦ Corte recto: Ajuste el ángulo y la altura de la cuchilla. Unos parámetros incorrectos pueden provocar rebabas en los bordes de corte, pérdida de pólvora e incluso un desgaste prematuro de la cuchilla.

Mantenimiento riguroso de las cuchillas: Inspeccione, afile o reemplace las cuchillas con regularidad. Un cuchillo sin filo rasgará el material en lugar de cortarlo, lo que provocará una mala calidad del filo y un exceso de polvo.

4. Optimización del bobinado

La calidad del bobinado afecta la tasa de calificación del producto final.

Perfil de presión: En equipos con bobinado de rodillos, optimice la curva de presión del rodillo. La presión inicial debe asegurar que el núcleo pueda morder el cabezal del material, y luego la presión debe cambiar gradualmente para evitar situaciones de tensión interna y holgura externa.

Perfil cónico: Establece con precisión la curva cónica para la tensión de retracción. Cada material tiene valores de conicidad óptimos diferentes, que deben determinarse mediante registros experimentales.

• Parámetros de alineación: asegurar el paralelismo y la alineación entre el eje de rebobinado, el rodillo de presión y el rodillo guía, que es la base para evitar serpenteos.

5. Optimización del empalme

Reducir el desperdicio articular.

• Utilice empalmadores de cinta de alto rendimiento: invertir en empalmadores de cinta automáticos de alta calidad puede lograr anchos de solape más estrechos (o incluso conexiones a tope), reduciendo la longitud de desecho por empalme.

• Operación conjunta estandarizada: Los operadores están capacitados para formar un proceso de operación estandarizado para garantizar que cada unión esté firme y alineada, y se evite el primer éxito, evitando desperdicios repetidos causados ​​por fallas en las uniones.

3. Más allá de los parámetros: gestión de sistemas y actualización tecnológica

La optimización de parámetros es fundamental, pero también requiere de apoyo administrativo y técnico:

1. Datos y seguimiento:

◦ Instalar un sistema de monitoreo en línea (como una cámara CCD) para detectar la calidad del borde de corte y los defectos de la superficie en tiempo real y encontrar anormalidades a tiempo.

◦ Registrar datos de desperdicio (metros o kilogramos) para cada producción, analizar las tendencias de desperdicio y encontrar la causa raíz de los problemas.

2. Capacitación del personal y procedimientos operativos estándar:

◦ Capacitación integral a los operadores para comprender el impacto de cada parámetro en la calidad del producto y el desperdicio.

◦ Establecer procedimientos operativos estándar (SOP), especialmente para pasos clave como cambios de herramientas, puesta en marcha y empalme, para reducir el error humano.

3. Mantenimiento preventivo:

◦ Realice el mantenimiento periódico de la máquina cortadora y compruebe el estado de los rodillos guía, los rodamientos y los sistemas de transmisión. Un funcionamiento correcto del dispositivo es fundamental para garantizar la estabilidad de los parámetros.

4. Actualizaciones tecnológicas:

Considere actualizar sus equipos antiguos. Las máquinas cortadoras modernas suelen estar equipadas con:

▪ Sistema de registro totalmente automático: Para materiales estampados, reduce el desperdicio por desalineación.

▪ Sistema de servoaccionamiento más sofisticado: proporciona una respuesta de tensión más estable y más rápida.

▪ Sistema de control central integrado: los parámetros de proceso preestablecidos se pueden recuperar con un solo clic, lo que reduce el tiempo de puesta en servicio y los desechos.

Resumen: Pasos de acción

1. Medir la línea de base: comenzar midiendo con precisión la cantidad actual de desechos de distintos tipos para identificar las principales fuentes de desechos.

2. Invertir en software: Introducir un software de optimización de corte para priorizar el desperdicio de planificación del ancho.

3. Ajuste fino: concéntrese en la tensión, el bobinado y los parámetros de la cuchilla, realice pruebas DOE (Diseño de experimento), encuentre la mejor combinación de parámetros para diferentes materiales y guárdelos como recetas.

4. Mantenimiento intensivo: Establecer un estricto programa de mantenimiento para herramientas y equipos.

5. Capacitar al equipo: Permitir que el operador pase de la “simple ejecución” a “entender la optimización”.

6. Mejora continua: recopilar datos de forma continua y revisarlos periódicamente para identificar oportunidades de optimización adicional.

A través de la optimización integral de parámetros y la mejora de la gestión mencionadas anteriormente, el desperdicio de material de la máquina cortadora se puede reducir de manera sistemática y continua, lo que se puede transformar directamente en considerables beneficios económicos.