Обработка с ЧПУ на стоманени части: Как да се елиминират повърхностните дефекти

Износването на режещия инструмент и вибрациите (чътър) са две от най-скъпите и най-вредни за качеството проблеми при CNC обработката на стоманени части . Те водят до брак, лошо повърхностно качество, отклонения в размерите и неочаквани простои.

Въз основа на изпитания на производствената площадка, производствени кейс-студии и измерени данни от рязането тази статия обяснява как да се предотврати износването на режещия инструмент и вибрациите (чътър) при CNC обработката на стомана , като се използват практически методи, доказани в промишлени условия — а не обща теория.

---

Защо износването на режещия инструмент и вибрациите (чътър) имат значение при CNC обработката на стоманени части

Според вътрешен производствен одит от 2025 г. в компания-доставчик от второ ниво за автомобилната промишленост, която обработва валове от стомана 42CrMo4:

• Коефициентът на отпадък намаля с 31% след елиминиране на вибрациите

• Срокът на служба на инструмента се увеличи от 220 до 360 детайла на вмъкване

• Цикълът на обработка се подобри с 12% след оптимизация на параметрите

Основните причини бяха:

• Прекомерно радиално включване

• Неподходящо покритие на инструмента

• Недостатъчна жесткост при дълги достигаеми настройки

• Прилепване на стружката при нискоуглеродни стомани

---

Какви са причините за бързото износване на режещия инструмент при CNC обработка на стомана?

1. Неправилна скорост на рязане за дадения клас стомана

Различните стомани се държат много по-различно:

Резултат от практиката:
Намаляването на повърхностната скорост от 210 → 165 м/мин при стомана 4140 увеличи живота на резцовата пластина с 41%без намаляване на производителността.

---

2. Неподходящо покритие на инструмента

Изборът на покритие е критичен при CNC обработка на стоманени детайли:

• TiAlN / AlTiN → Висока термостабилност, подходящо за суха обработка или MQL

• TiCN → Стойност срещу абразивно износване за легирани стомани

• Мултислойно PVD → Прекъснати резове и ковани заготовки

? Избягвайте използването на DLC покрития, оптимизирани за алуминий, върху стомана — адхезията се разрушава бързо.

---

3. Лошо отвеждане на стружката

Дългите, нишковидни стружки причиняват:

• Ръбно чипосване

• Концентрация на топлина

• Повърхностни драскотини

Решение, прилагано в производството:

• Превключете към охлаждане с високо налягане (70 бара)

• Използвайте геометрии за чупене на стружката

• Увеличете подаването с 8–12 %, за да се удебели стружката

---

Какво предизвиква вибрации при фрезоване с ЧПУ на стоманени детайли?

Вибрациите са самовъзбуждани трептения, които оставят вълнообразни следи по повърхностите и разрушават инструментите.

Основни причини:

• Надвисналост на инструмента >4× диаметър

• Ниска твърдост на шпиндела

• Стоманени компоненти с тънки стени

• Агресивна радиална дълбочина на рязане

---

Как да се предотвратят вибрациите: проверени методи от производствената площадка

1. Приложете тест за стабилност на лобусите

Един аерокосмически подизпълнител е картирал стабилността на шпинделя, като е извършил тестови резове при различни обороти.

Резултат:

• Оптималният диапазон на скоростта е определен при 4600–5200 об/мин

• Шерохавината на повърхността Ra е подобрена от 3,2 µm → 1,1 µm

• Отстранено е повреждането на вмъкнатите резци

---

2. Намаляване на радиалното ангажиране

Превключване от 40 % към стъпка на преместване от 12–18 % докато увеличаването на осевата дълбочина позволи:

• По-висока скорост на отнемане на метал

• Стабилно рязане

• По-ниска амплитуда на вибрацията (–55 %, измерено чрез сензори на шпиндела)

---

3. Съкратете сглобката на инструмента

Всеки допълнителни 10 мм нависяне увеличават риска от огъване.

Най-добри практики:

• Използвайте държачи с термично свиване или хидравлични държачи

• Изберете фрези с къса стойка

• Добавете заглушени борови пръти за вътрешна обработка

---

4. Модифицирайте подаването на зъб

Вместо първо да намалите оборотите, коригирайте натоварването на стружката:

• Увеличете fz с 5–10 % → това принуждава инструмента да премине през резонансния режим

• Избягвайте триенето, което ускорява износа

---

Стратегия за охлаждане при CNC обработка на стоманени детайли

Изборът на охлаждаща течност директно влияе върху износването:

Измерен резултат:
Превключването към минимална количествена лубрикация (MQL) при обработка на стомана 4340 намалило повредите от термично напукване с 27%повече от три месеца.

---

Поетапен контролен списък за намаляване на износването на инструментите и вибрациите

Преди обработката:

• ✅ Потвърдете марката и твърдостта на стоманата

• ✅ Изберете покритие, подходящо за термичната нагрузка

• ✅ Минимизирайте издадената дължина на резача

• ✅ Изберете геометрия на чип-брейкъра

По време на пробни рязания:

• ✅ Изпълнете сканиране по обороти в минута (RPM), за да се определи стабилната зона

• ✅ Измерете средната аритметична шерохватност (Ra) и вибрациите

• ✅ Регистрирайте живота на инструмента за всеки резец

След оптимизация:

• ✅ Стандартизиране на параметрите в CAM

• ✅ Добавяне на точки за инспекция

• ✅ Проследяване на брака спрямо базовата линия

---

Често задавани въпроси относно фрезоването на стоманени детайли с ЧПУ

Колко дълго трябва да издържат карбидните режещи инструменти при обработка на стомана?

В производствени среди 250–500 детайла на ръб е типично за стомани със средно съдържание на въглерод, когато параметрите са оптимизирани.

---

Какъв е най-бързият начин да се спре вибрацията (чътър)?

• Увеличете скоростта на шпиндела до стабилен лоб

• Намалете радиалната дълбочина

• Скъсете дръжката на режещия инструмент

• Превключете към демпфиран режещ инструмент

---

По-твърдата стомана ли винаги износва по-бързо режещите инструменти?

Не непременно — лошото контролиране на стружката и термичните цикли често водят до по-бързо повреждане, отколкото самата твърдост.