Obróbka CNC części stalowych: zmniejszenie zużycia i pękania narzędzi

Dlaczego występuje zużycie i pęknięcie narzędzi w tokarkach CNC podczas obróbki elementów stalowych

W ramach sześciomiesięcznego programu doskonalenia w dostawcy sprzętu ciężkiego, który obrabiał obudowy ze stali 4140:

• Zużycie wkładów zmniejszyło się 38%

• Liczba alarmów związanych z pęknięciem narzędzi spadła 44%

• Czas cyklu skrócił się 9%

Główne przyczyny występowania tych problemów przed optymalizacją to:

• Nadmierna temperatura na krawędzi tnącej

• Nieodpowiednie powłoki dla stali stopowych

• Przerwane cięcia wynikające z surowców wykonywanych metodą kucia

• Zbyt duża długość wystającej części narzędzia

• Niespójna twardość surowca

---

Typowe wzory zużycia narzędzi podczas obróbki stali

Rozpoznanie typu zużycia to najszybszy sposób wyboru odpowiedniego rozwiązania:

---

Jak zmniejszyć zużycie narzędzi podczas frezowania części stalowych w obróbce CNC

---

Dopasuj prędkość cięcia do gatunku stali

Różne stali wymagają różnych prędkości powierzchniowych:

Wynik na warsztacie:
Zmniejszenie prędkości Vc z 195 → 165 m/min przy obróbce stali 4140 wydłużyło żywotność płytki o 35%.

---

Wybierz odpowiednie powłoki i podłoże

• AlTiN / TiAlN → wysoka temperatura, sucha obróbka / MQL

• Wielowarstwowy TiCN → Cięcia przerywane

• Twarda karbidowa mikroziarnistość → Ustawienia podatne na drgania

Unikaj narzędzi z powłoką DLC przeznaczonych wyłącznie do obróbki aluminium — szybko ulegają uszkodzeniu przy obróbce stali.

---

Popraw odprowadzanie wiórków

Słaba kontrola wiórków przyspiesza zużycie.

Sprawdzone rozwiązania:

• Chłodzenie pod wysokim ciśnieniem (50–80 bar)

• Geometryczne łamacze wiórków

• Zwiększ posuw o 6–10%, aby zwiększyć grubość wiórków

• Wiertła/frezy z chłodzeniem przez narzędzie

---

Jak zapobiegać pękaniu narzędzi podczas frezowania CNC stali

Pęknięcie zwykle wynika z przeciążenia lub drgań , a nie stopniowego zużycia.

---

Skróć i wzmocnij zestawy narzędzi

• Zachowaj wystającą długość narzędzia poniżej 4× średnicy narzędzia

• Używaj uchwytników hydraulicznych lub termicznych

• Przełącz się na wiertła pogłębiające z tłumieniem drgań do głębokich otworów wewnętrznych

Zmierzony postęp: biój spadł z 6 µm do 2 µm.

---

Zmniejsz wcinanie promieniowe

Wysokowydajne frezowanie zapewnia stabilizację obciążeń:

• przesunięcie 10–20%

• Głębokie cięcia wzdłużne

• Tor narzędzia trochoidalny

To zmniejsza szczytowe wartości siły skrawania o 40%w surowcach kute.

---

Monitoruj obciążenie i ustaw alarmy

Użyj czujników obciążenia wrzeciona lub wibracji, aby:

• Zatrzymać maszynę przed uszkodzeniem

• Wywołać aktualizację przesunięć

• Identyfikacja stref niestabilnej prędkości

Jedna fabryka zmniejszyła liczbę katastrofalnych awarii o 52%po aktywowaniu alarmów opartych na obciążeniu.

---

Strategia chłodzenia w celu wydłużenia trwałości narzędzi

---

Etapy planu działania mającego na celu obniżenie kosztów narzędzi

Przed produkcją:

• ✅ Zweryfikuj gatunek stali i jej twardość

• ✅ Wybierz powłokę i podłożę

• ✅ Zaplanuj ścieżki toczenia HEM (High Efficiency Milling)

• ✅ Projektowanie sztywnych uchwytów

Podczas prób:

• ✅ Rejestrowanie trwałości narzędzia na krawędź

• ✅ Pomiar drgań i obciążenia

• ✅ Systematyczna korekta prędkości

W produkcji:

• ✅ Proaktywne wymienianie narzędzi

• ✅ Stosowanie narzędzi tożsamych („rodzennych”)

• ✅ Śledzenie kosztu narzędzi przypadających na pojedynczą część

---

Często zadawane pytania: zużycie narzędzi w toczeniu CNC części stalowych

Jak często należy wymieniać narzędzia?

Dla stali średniowęglowych typowym zakresem jest 250–500 sztuk na krawędź, gdy parametry są zoptymalizowane.

---

Czy zmniejszenie prędkości zawsze wydłuża żywotność narzędzia?

Niekoniecznie — tarcie powoduje nagrzewanie się. Poprawna grubość wióra jest ważniejsza niż niskie obroty na minutę (RPM).

---

Czy twardsza stal może zmniejszyć ryzyko pęknięcia?

Czasem — materiał wstępnie utwardzony daje bardziej spójne rezultaty cięcia niż materiał ulepszony cieplnie (w żelazie), który ulega wytężeniowi podczas obróbki.