חיתוך ב-CNC של חלקים מפלדה: כיצד להיפטר מפגמי שטח

בלאי הכלים ורעידת העיבוד הן שתי הבעיות היקרות ביותר והמשפיעות ביותר על האיכות ב עיבוד פלדה באמצעות CNC . הן גורמות לפסולת, לסיום משטח לקוי, לשינוי בממדים ולעצירות לא צפויות.

בהתבסס על ניסויים בביה"ס, על מקרי ייצור ונתוני חיתוך שנמדדו, מאמר זה מסביר איך למנוע בלאי כלים ורעידת עיבוד בעת עיבוד פלדה באמצעות CNC , בעזרת שיטות מעשיות שנבדקו בסביבות תעשייתיות – ולא תיאוריה כללית.

---

למה בלאי הכלים ורעידת העיבוד חשובים בעיבוד פלדה באמצעות CNC

באudit פנימי של ייצור בשנת 2025 אצל ספק רמת-2 לענף הרכב, שעיבד צירים מסוג 42CrMo4:

• אחוז הפסולת ירד ב-31% לאחר הסרת התהודה

• אורך חיים של הכלי עלה מ-220 ל-360 חלקים לכל חתיכת כלי

• זמן המחזור שופר ב-12% לאחר אופטימיזציה של הפרמטרים

הסיבות השורשיות היו:

• השתלבות רדיאלית מוגזמת

• ציפוי לא תקין של הכלי

• קשיחות בלתי מספקת בהתקנות עם מוט ארוך

• הדבקת פסיפס על פלדות נמוכות פחמן

---

מה גורם לבלאי מהיר של כלים בעיבוד CNC של פלדה?

1. מהירות חיתוך לא נכונה לסוג הפלדה

סוגי פלדה שונים מתנהגים בצורה שונה מאוד:

תוצאת שדה:
הפחתת מהירות הפנים מ-210 → 165 מטר/דקה על פלדת 4140 הגדילה את חיי החדרה ב- 41%מבלי לפגוע בקצב הייצור.

---

2. חיפוי לא נכון של הכלים

בחירת החיפוי היא קריטית לעיבוד CNC של חלקים מפלדה:

• TiAlN / AlTiN → יציבות בטמפרטורות גבוהות, אידיאלי לחיוב יבש או MQL

• TiCN → התנגדות לבלאי עבור פלדות מolibדנום

• שכבות מרובות של שיטת PVD → חיתוכים מפורקים וחלקי יסוד מוצקים

? להימנע משימוש במעטפות DLC המותאמות לאלומיניום על פלדה — תופעת הניתוק מתרחשת במהירות.

---

3. פינוי גרגרים לקוי

גרגרים ארוכים ומחוסרי צורה גורמים ל:

• שבירת קצה

• התencentציה של חום

• שריטות על המשטח

הפתרון המשמש בייצור:

• מעבר למאגר קירור בלחץ גבוה (70 בר)

• השתמש בגאומטריות שוברות פסיפס

• הגדל את קצב ההזנה ב-8–12% כדי להגביר את עובי הפסיפסים

---

מה גורם לרעידה בעת עיבוד CNC של חלקים מפלדה?

רעידה היא רטט עצמאי שמשאיר סימנים דמויי גלים על המשטחים ומקלקל כלים.

תורמים עיקריים:

• אורך חיבור הכלים גדול מ-4 קוטרים

• קשיחות נמוכה של ציר הסיבוב

• רכיבי פלדה בעלי קירות דקים

• עומק חיתוך רדיאלי אגרסיבי

---

איך למנוע רטט: שיטות מוכחות משדה היצור

1. בצעו בדיקת תחנות יציבות

קבלן משנה בתחום התעופה תכנן את יציבות הציר על-ידי ביצוע חיתוכים ניסיוניים במהירויות סיבוב משתנות.

תוצאה תוצאה:

• הטווח המהירות האופטימלי זוהה ב- 4,600–5,200 סל"ד

• השיפוע הפנים (Ra) שופר מ-3.2 מיקרומטר → 1.1 מיקרומטר

• אי-תפקוד של השניצלים בוטל לחלוטין

---

2. הקטינו את ההשתלבות הרדיאלית

החלפה מ-40% ל- 12–18% צעד חוצה בעת שהעומק האקסיאלי המוגדל מופעל:

• קצב הסרת מתכת גבוה יותר

• חיתוך יציב

• אמפליטודת רטט נמוכה יותר (פיחות של 55% שנמדד באמצעות חיישני הציר)

---

3. לקצר את אסימבל הכלים

כל 10 מ"מ נוספים של ניגוד (התרחבות) מעל לחלק היציב מגבילים את הסיכון לעקימה.

הנהלים הטובים:

• להשתמש באוחזים מסוג shrink-fit או הידראוליים

• לבחור כוסחות קצרים (stub-length end mills)

• להוסיף מוטות חיתוך מדופדים (damped boring bars) לעבודות פנימיות (ID work)

---

4. לשנות את הקצב לשן

במקום להוריד תחילה את מספר הסיבובים לדקה (RPM), התאם את עומס הגרין:

• הגדל את fz ב-5–10% → דוחף את הכלים מעבר לרesonance

• הימנע מחיכוך, אשר מאיץ את ההתאבדות

---

אסטרטגית נוזל קירור לעיבוד CNC של חלקים מפלדה

בחירת נוזל הקירור משפיעה ישירות על דפוסי ההתאבדות:

התוצאה שנמדדה:
המעבר לשיטת MQL על פלדת 4340 הפחית את תקלות ההתפצלות התרמית ב- 27%במשך שלושה חודשים ומעלה.

---

רשימת בדיקה צעד אחר צעד להפחתת נזקי הכלי ורעידות

לפני עיבוד מכני:

• ✅ לאמת את דרגת הפלדה והקשיות שלה

• ✅ לבחור שכבת כיסוי מתאימה לעומס החום

• ✅ למזער את האורך הנגלה של הכלי

• ✅ לבחור גאומטריית שבירה של הגרגרים

במהלך חיתוכים ניסיוניים:

• ✅ הרץ סריקת מהירות סיבוב (RPM) כדי לאתר את אזור היציבות

• ✅ מדוד שטחיות משטח (Ra) וריטוט

• ✅ רשום את משך חיים של כל כף חיתוך

לאחר האופטימיזציה:

• ✅ סדר פרמטרים במערכת CAM

• ✅ הוסף נקודות בדיקה

• ✅ עקוב אחר כמויות הפסולת בהשוואה לבסיס

---

שאלה נפוצות לגבי עיבוד חלקים מפלדה במכונות CNC

כמה זמן אמורה לארוך תקופת החיים של כלים מקארביד בעיבוד פלדה?

בסביבות ייצור, 250–500 חלקים לצלע הוא טווח נפוץ לפלדות בינוניות פחמן כאשר הפרמטרים מאופטמים.

---

מה הדרך המהירה ביותר להפסיק רטט?

• הגדלת מהירות הציר לתוך אזור יציב

• הפחתת העומק הרדיאלי

• קיצור תומך הכלים

• מעבר לכלים מושהים

---

האם פלדה קשה יותר תמיד גורמת לבליית הכלים בקצב מהיר יותר?

לא בהכרח — שליטה לקויה בגרגירים ומחזורי חום גורמים לעתים קרובות לכישלון מהיר יותר מאשר קשיחות בלבד.