Components d'acer mecanitzats per CNC: com eliminar els defectes de superfície

El desgast de les eines i les vibracions (chatter) són dos dels problemes més costosos i perjudicials per a la qualitat en La mecanització d'acer per CNC . Provocaven peces defectuoses, acabat superficial deficient, derivació dimensional i aturades imprevistes.

A partir d’assajos realitzats a la planta, estudis de casos productius i dades de tall mesurades, aquest article explica com prevenir el desgast de les eines i les vibracions (chatter) durant la mecanització d'acer per CNC , mitjançant mètodes pràctics demostrats en entorns industrials — no una teoria genèrica.

---

Per què el desgast de les eines i les vibracions (chatter) són importants en la mecanització d'acer per CNC

En una auditoria interna de producció del 2025 a un subministrador automotiu de nivell 2 que mecanitzava eixos de 42CrMo4:

• La taxa de rebuig va disminuir un 31 % després de l’eliminació de les vibracions (chatter)

• La vida útil de la fresa va passar de 220 a 360 peces per plaqueta

• El temps de cicle va millorar un 12 % després de l’optimització dels paràmetres

Les causes arrel van ser:

• Enganxament radial excessiu

• Recobriment inadequat de la fresa

• Rigidesa insuficient en muntatges amb gran abast

• Soldadura de xip en acers baixos en carboni

---

Què provoca el desgast ràpid de les eines en el mecanitzat CNC d'acer?

1. Velocitat de tall incorrecta per al tipus d'acer

Els diferents acers es comporten de forma molt diferent:

Resultat al camp:
Reduir la velocitat de tall de 210 → 165 m/min en acer 4140 va augmentar la vida útil de la plaqueta en 41%sense sacrificar la productivitat.

---

2. Revestiment incorrecte de l’eina

La selecció del revestiment és fonamental per al mecanitzat CNC de peces d’acer:

• TiAlN / AlTiN → Elevada estabilitat a altes temperatures, ideal per a tall sec o amb lubrificació mínima (MQL)

• TiCN → Resistència a l’abrasió per a aceros aliats

• PVD multicapa → Tall interromput i peces forjades en brut

¿Eviteu utilitzar recobriments DLC optimitzats per a l’alumini sobre acer: la fallada d’adhesió es produeix ràpidament.

---

3. Evacuació deficient de les cargoles

Les cargoles llargues i filiformes provoquen:

• Desgast de la vora de tall

• Concentració de calor

• Ratllades superficials

Solució utilitzada en producció:

• Canvi a refrigerant d'alta pressió (70 bar)

• Utilització de geometries trencadores de cargols

• Augment del avanç en un 8–12 % per engrossir els cargols

---

Què provoca les vibracions quan es fresen peces d'acer amb CNC?

Les vibracions són una vibració autoexcitada que deixa marques ondulades sobre les superfícies i destrueix les eines.

Factors principals:

• Sortida de l'eina > 4 × diàmetre

• Rigidesa reduïda de l'eix portaeines

• Components d'acer de paret prima

• Profunditat de tall radial agressiva

---

Com prevenir les vibracions: mètodes contrastats a la planta de producció

1. Aplicar proves de lòbul d’estabilitat

Un subcontratista aeroespacial va cartografiar l’estabilitat de l’eix portabroca realitzant proves de tall a diferents velocitats de rotació.

Resultat:

• Banda de velocitat òptima identificada a 4.600–5.200 min⁻¹

• La rugositat superficial Ra va millorar de 3,2 µm → 1,1 µm

• S’ha eliminat la fractura de la plaqueta

---

2. Reduir l’engranatge radial

Passar del 40 % al recorregut de pas del 12–18% mentre s’augmenta la profunditat axial:

• Taxa de retirada de metall més elevada

• Tall estable

• Amplitud de vibració inferior (−55 % mesurada mitjançant sensors de l’eix)

---

3. Escurçar el conjunt d’eina

Cada 10 mm addicionals de voladís augmenten el risc de deformació.

Millors pràctiques:

• Utilitzar portaeines per encongiment tèrmic o hidràulics

• Triar freses de longitud reduïda

• Afegir barres d’escarificació amortides per treballs interiors

---

4. Modificar l’alimentació per dent

En comptes de reduir primer les RPM, ajusteu la càrrega de xip:

• Augmenteu fz un 5–10 % → es fa avançar l’eina més enllà de la ressonància

• Eviteu el fregament, que accelera el desgast

---

Estratègia de refrigerant per al mecanitzat CNC de peces d’acer

L’elecció del refrigerant afecta directament els patrons de desgast:

Resultat mesurat:
El canvi a MQL en l'acer 4340 va reduir les fallades per fissuració tèrmica en 27%més de tres mesos.

---

Llista de comprovació pas a pas per reduir el desgast d'eines i les vibracions

Abans de mecanitzar:

• ✅ Verificar la qualitat i la duresa de l'acer

• ✅ Seleccionar el recobriment segons la càrrega tèrmica

• ✅ Minimitzar la sortida de la punta

• ✅ Triar la geometria del trencador de cargols

Durant els tallats de prova:

• ✅ Executa una exploració de RPM per trobar la zona estable

• ✅ Mesura la rugositat Ra i les vibracions

• ✅ Registra la vida útil de la fresa per cada plaqueta

Després de l'optimització:

• ✅ Estandarditza els paràmetres al sistema CAM

• ✅ Afegeix punts d'inspecció

• ✅ Segueix la taxa de rebutjos respecte a la línia base

---

Preguntes freqüents sobre la mecanització CNC de peces d'acer

Quant de temps haurien de durar les eines de carburs en acer?

En entorns de producció, 250–500 peces per cantonada és habitual en acer amb contingut mitjà de carboni quan els paràmetres estan optimitzats.

---

Quin és el sistema més ràpid per aturar les vibracions?

• Augmenteu la velocitat del fus per entrar en una lòbula estable

• Reduïu la profunditat radial

• Acorteu el portaferrament

• Canvieu a ferramenta amortida

---

L’acer més dur sempre desgasta més ràpidament les eines?

No necessàriament: un control deficient de les cargols i els cicles tèrmics sovint provoquen una fallada més ràpida que la duresa per si sola.