CNC-bewerkte stalen onderdelen: hoe oppervlaktegebreken te elimineren

Gereedschapsversleten en trillingen zijn twee van de duurste en kwaliteitsverminderende problemen in CNC-bewerkte stalen onderdelen . Ze leiden tot afval, slechte oppervlakteafwerking, dimensionele afwijkingen en onverwachte stilstandtijd.

Op basis van praktijkproeven op de werkvloer, productiecasestudies en gemeten snijdata legt dit artikel uit hoe gereedschapsversleten en trillingen te voorkomen bij het CNC-bewerken van staal , met behulp van praktische methoden die zijn bewezen in industriële omgevingen – niet algemene theorie.

---

Waarom gereedschapsversleten en trillingen belangrijk zijn bij het CNC-bewerken van stalen onderdelen

In een interne productieaudit van 2025 bij een automotive leverancier van niveau 2 die assen van 42CrMo4 bewerkt:

• Afvalpercentage daalde met 31% na eliminatie van trillingen

• Levensduur van het gereedschap steeg van 220 naar 360 onderdelen per inzetstuk

• Cyclusduur verbeterd met 12% na optimalisatie van de parameters

De oorzaken waren:

• Te grote radiale ingreep

• Onjuiste gereedschapscoating

• Onvoldoende stijfheid bij langbereikopstellingen

• Spoelvorming op koolstofarme staalsoorten

---

Wat veroorzaakt snelle gereedschapsverslet bij CNC-bewerking van staal?

1. Onjuiste snijsnelheid voor het staalsoort

Verschillende stalen gedragen zich zeer verschillend:

Veldresultaat:
Het verlagen van de snijsnelheid van 210 → 165 m/min bij staal 4140 verlengde de levensduur van het wisselplaatje met 41%zonder afbreuk te doen aan de productiesnelheid.

---

2. Verkeerde gereedschapscoating

De keuze van coating is cruciaal voor CNC-bewerking van stalen onderdelen:

• TiAlN / AlTiN → Hoge temperatuurstabiliteit, ideaal voor droge bewerking of MQL

• TiCN → Slijtvastheid voor gelegeerd staal

• Meerlagige PVD → Gefragmenteerde sneden en gesmeed halffabricaat

? Gebruik geen op aluminium geoptimaliseerde DLC-coatings op staal—er treedt snel hechtingsfalen op.

---

3. Slechte spaanafvoer

Lange, sliertvormige spaan veroorzaken:

• Randuitbraken

• Warmteconcentratie

• Krassen op het oppervlak

Oplossing die in de productie wordt toegepast:

• Schakel over op koelvloeistof onder hoge druk (70 bar)

• Gebruik spaanbrekende geometrieën

• Verhoog de voeding met 8–12 % om de spaan dikker te maken

---

Wat veroorzaakt trillingen bij CNC-bewerking van stalen onderdelen?

Trillingen zijn zelf-aangewakkerde trillingen die golfvormige sporen op oppervlakken achterlaten en gereedschappen beschadigen.

Belangrijkste oorzaken:

• Uitsteeklengte van het gereedschap > 4× diameter

• Lage spindelstijfheid

• Stalen onderdelen met dunne wanden

• Agressieve radiale snediepte

---

Hoe trillingen te voorkomen: bewezen methoden van de werkvloer

1. Voer een stabiliteitslobtest uit

Een onderaannemer voor de lucht- en ruimtevaart bracht de spindelstabiliteit in kaart door testbewerkingen uit te voeren bij verschillende toerentallen.

Uitkomst:

• Optimale snelheidsband geïdentificeerd bij 4.600–5.200 tpm

• Oppervlakteruwheid Ra verbeterd van 3,2 µm → 1,1 µm

• Inzetstukfalen geëlimineerd

---

2. Verminder de radiale ingreep

Overschakelen van 40% naar 12–18% overlap terwijl het verhogen van de axiale diepte het volgende mogelijk maakte:

• Hogere materiaalafvoersnelheid

• Stabiel snijden

• Lagere trillingsamplitude (-55% gemeten via spindelsensoren)

---

3. Verkort de gereedschapsopstelling

Elke extra 10 mm uitsteek verhoogt het risico op doorbuiging.

Beste praktijken:

• Gebruik krimp- of hydraulische gereedschapshouders

• Kies kortere freesgereedschappen (stub-length end mills)

• Voeg gedempte boren voor binnendiameterbewerkingen toe

---

4. Wijzig de voeding per tand

In plaats van eerst het toerental te verlagen, pas de spaanbelasting aan:

• Verhoog fz met 5–10 % → duwt het gereedschap voorbij de resonantiefrequentie

• Vermijd wrijving, die slijtage versnelt

---

Koelvloeistofstrategie voor CNC-bewerking van staalonderdelen

De keuze van koelvloeistof beïnvloedt direct de slijtagepatronen:

Gemeten resultaat:
Het overschakelen naar MQL bij staal 4340 verminderde thermische barstfouten met 27%over drie maanden.

---

Stap-voor-stap-controlelijst om gereedschapsverslet en trillingen te verminderen

Voor het bewerken:

• ✅ Controleer het staaltype en de hardheid

• ✅ Kies een coating voor de thermische belasting

• ✅ Minimaliseer de uitsteeklengte

• ✅ Kies de spaanbrekervormgeving

Tijdens proefsneden:

• ✅ Voer een toerentalscan uit om de stabiele zone te vinden

• ✅ Meet de oppervlakteruwheid (Ra) en trillingen

• ✅ Registreer de gereedschapslevensduur per inzetstuk

Na optimalisatie:

• ✅ Standaardiseer parameters in CAM

• ✅ Voeg inspectiepunten toe

• ✅ Houd afval bij ten opzichte van de basislijn

---

Veelgestelde vragen over CNC-bewerking van stalen onderdelen

Hoe lang moeten carbidegereedschappen in staal meegaan?

In productieomgevingen 250–500 onderdelen per snijkant is gebruikelijk voor medium-koolstofstaal wanneer de parameters zijn geoptimaliseerd.

---

Wat is de snelste manier om trillingen (chatter) te stoppen?

• Verhoog de spindelsnelheid naar een stabiele lob

• Verminder de radiale diepte

• Verkort de gereedschaphouder

• Schakel over op gedempt gereedschap

---

Slijten gereedschappen bij harder staal altijd sneller?

Niet noodzakelijkerwijs — slechte spaanafvoer en thermische cycli veroorzaken vaak snellere uitval dan hardheid alleen.