Lavorazione CNC di parti in acciaio: ridurre l'usura e la rottura degli utensili

Perché si verificano usura e rottura degli utensili nella lavorazione CNC di parti in acciaio

In un programma di miglioramento della durata di sei mesi presso un fornitore di attrezzature pesanti che lavora alloggiamenti in acciaio 4140:

• Il consumo di inserti è diminuito 38%

• Gli allarmi di rottura utensile sono diminuiti 44%

• Il tempo di ciclo è migliorato 9%

Le cause principali prima dell’ottimizzazione erano:

• Eccessivo riscaldamento del tagliente

• Rivestimento non adatto per acciai legati

• Tagli interrotti causati da getti forgiati

• Eccessiva sporgenza dell’utensile

• Durezza incoerente del materiale grezzo

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Modelli comuni di usura degli utensili nella lavorazione dell'acciaio

Riconoscere il tipo di usura è il modo più rapido per scegliere la soluzione corretta:

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Come ridurre l'usura degli utensili nella lavorazione CNC di parti in acciaio

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Adattare la velocità di taglio alla qualità dell'acciaio

Acciai diversi richiedono velocità di taglio superficiali diverse:

Risultato in officina:
Riducendo la velocità di taglio (Vc) da 195 a 165 m/min sul 4140, la durata degli inserti è aumentata del 35%.

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Selezionare il rivestimento e il substrato appropriati

• AlTiN / TiAlN → Alte temperature, lavorazione a secco o con lubrorefrigerazione minima (MQL)

• TiCN multistrato → Tagli interrotti

• Carburo a grana fine resistente → Configurazioni soggette a vibrazioni (chatter)

Evitare utensili con rivestimento DLC esclusivamente per alluminio: si usurano rapidamente su acciaio.

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Migliorare l’evacuazione dei trucioli

Un controllo scadente dei trucioli accelera l’usura.

Soluzioni collaudate:

• Refrigerante ad alta pressione (50–80 bar)

• Geometrie frangitruciolo

• Aumentare l’avanzamento del 6–10% per ottenere trucioli più spessi

• Frese/alesatori con refrigerazione interna

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Come prevenire la rottura degli utensili nella fresatura CNC su acciaio

La rottura è generalmente causata da sovraccarico o vibrazioni , non da usura graduale.

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Accorciare e rinforzare gli insiemi utensile

• Mantenere la sporgenza inferiore a 4 volte il diametro dell’utensile

• Utilizzare portautensili idraulici o a contrazione termica

• Passare a barre di alesatura ammortizzate per fori profondi

Miglioramento misurato: l’eccentricità è diminuita da 6 µm a 2 µm.

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Ridurre l'ingaggio radiale

Fresatura ad alta efficienza per stabilizzare i carichi:

• avanzamento laterale del 10–20%

• Tagli assiali profondi

• Percorsi utensile trocoideali

Ciò riduce i picchi di forza di taglio di 40%nei grezzi forgiati.

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Monitorare il carico e impostare allarmi

Utilizzare sensori di carico sull’albero motore o sensori di vibrazione per:

• Fermare le macchine prima della rottura

• Attivare l’aggiornamento degli offset

• Identificare le zone di velocità instabile

Un impianto ha ridotto i guasti catastrofici del 52%dopo l'attivazione degli allarmi basati sul carico.

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Strategia refrigerante per una maggiore durata degli utensili

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Piano d'azione passo-passo per ridurre i costi degli utensili

Prima della produzione:

• ✅ Verificare la qualità e la durezza dell'acciaio

• ✅ Scegliere il rivestimento e il substrato

• ✅ Pianificare i percorsi di sgrossatura HEM

• ✅ Progettare dispositivi di fissaggio rigidi

Durante le prove:

• ✅ Registrare la durata utensile per ogni spigolo

• ✅ Misurare vibrazioni e carichi

• ✅ Regolare sistematicamente i regimi di taglio

In produzione:

• ✅ Sostituire gli utensili in modo proattivo

• ✅ Utilizzare utensili gemelli

• ✅ Monitorare il costo degli utensili per singolo pezzo

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Domande frequenti: Usura degli utensili nella lavorazione CNC di parti in acciaio

Con quale frequenza è necessario sostituire gli utensili?

Per gli acciai a medio tenore di carbonio, con parametri ottimizzati è tipico ottenere da 250 a 500 pezzi per spigolo.

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Ridurre la velocità estende sempre la vita utile degli utensili?

Non necessariamente: lo sfregamento provoca un accumulo di calore. Uno spessore del truciolo adeguato è più importante di un numero di giri al minuto (RPM) basso.

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L’uso di un acciaio più duro può ridurre le rotture?

Talvolta sì: il materiale pre-temprato viene lavorato in modo più costante rispetto al materiale ricotto, che indurisce per deformazione durante la lavorazione.