Corectarea erorilor dimensionale în prelucrarea pieselor din oțel prin frezare CNC

Erorile dimensionale figurează printre cele mai costisitoare probleme în Prelucrarea pieselor din oțel prin strunjire CNC . Găurile se deplasează din poziția lor nominală, planitatea nu respectă toleranța admisă, alezajele prezintă conicitate, iar piesele care trec verificările în timpul procesului sunt brusc respinse la inspecția finală.

Pe baza jurnalelor de depanare de pe linia de producție, studiilor cu mijloace de măsurare și a proiectelor de îmbunătățire a proceselor din medii de producție, acest articol explică de ce apar erori dimensionale la prelucrarea oțelului — și cum pot fi eliminate prin metode fundamentate pe date și reproductibile .

---

Ce sunt erorile dimensionale în piesele din oțel prelucrate prin frezare CNC?

Erorile dimensionale se referă la orice abatere față de cerințele desenului, inclusiv:

• Aleziuri nesimetrice

• Planeitate depășind specificația

• Derivare a poziției găurilor

• Erori de paralelism

• Variație dimensională de la lot la lot

Într-un program de prelucrare a carcaselor de reductor din oțel AISI 1045:

• Piese respinse eliminate 29%

• Timpul de refacere a scăzut 37%

• Indicele CpK pentru alezajele critice s-a îmbunătățit de la 0,86 → 1,41

după implementarea măsurilor corective de mai jos.

---

De ce apar erorile dimensionale în prelucrarea prin strunjire cu comandă numerică (CNC) a pieselor din oțel

1. Dilatarea termică a mașinii și a piesei

Oțelul se dilată aproximativ 11–13 µm/m/°C . În timpul ciclurilor lungi, căldura generată de axul principal și temperatura piesei pot modifica dimensiunile în afara toleranțelor admise.

Caz măsurat:
Un centru de prelucrare a arătat o deriva de 14 µm pe axa Z după 45 de minute de prelucrare continuă.

---

2. Uzură a sculei și degradarea plăcuțelor

Uzura progresivă a flancului crește forțele de așchiere, provocând devierea sculei și deplasarea caracteristicilor geometrice.

Monitorizarea duratei de viață a sculelor pe oțel 4140 a arătat:

• Derivă dimensională de +0,018 mm după 280 de piese

• Dimensiunile stabile au fost restabilite după indexarea sculei

---

3. Devierea și lungimea în consolă a sculei

Sculele lungi se comportă ca niște arcuri—mai ales la prelucrarea oțelului.

O bară de alezare cu o lungime în consolă de 6× diametrul a produs o conicitate de 0,05 mm ; trecerea la o bară amortizată a redus conicitatea la 0,012 mm.

---

4. Mișcarea dispozitivului sau revenirea piesei

Dacă o piesă se relaxează la eliberarea din dispozitivul de fixare, verificarea în timpul procesului nu va corespunde inspecției finale.

Testele cu celule de sarcină au arătat că reducerea forței de strângere cu 30% a redus eroarea de planeitate la jumătate.

---

5. Material brut neuniform

Variația durității în interiorul barelor sau plăcilor de oțel modifică forțele de așchiere și deviația.

O partidă de oțel 4140 avea o duritate cuprinsă între 270 și 315 HB, ceea ce a provocat o împrăștiere imprevizibilă a dimensiunii alezajului.

---

Cum se corectează erorile dimensionale: Soluții dovedite

---

Controlați temperatura și deriva termică

Stabilizați mediul

• Mențineți temperatura din atelier în limitele ±1,5 °C

• Încălziți mașinile timp de 20–30 de minute

• Evitați variațiile temperaturii lichidului de răcire mai mari de 2 °C

Utilizați detecția și compensarea

• Executați contactul cu caracteristicile critice în mijlocul ciclului

• Aplicați automat corecțiile pentru uzură

• Înregistrați tendințele termice pe schimburi

Rezultatul:
Implementarea detecției în timpul procesului a redus variația dimensiunii alezajelor cu 46%în blocurile de supape.

---

Gestionați proactiv uzura sculelor

Stabiliți limitele de durată de viață ale sculelor

În loc să așteptați apariția unei defecțiuni:

• Urmăriți piesele pe muchie

• Înlocuiți plăcuțele la 70–80% din durata lor de viață

• Utilizați scule gemene în magazin

Alegeți echipamentul corespunzător

• Carbid cu acoperire TiAlN pentru oțeluri aliate

• Plăcuțe de finisare ascuțite pentru oțeluri cu conținut scăzut de carbon

• Geometrii de tip „wiper” pentru stabilitatea dimensiunilor

---

Reduceți devierea sculei

• Reduceți cât mai mult posibil lungimea de fixare

• Trecerea la dispozitive de prindere hidraulice sau cu montare prin contracție

• Reducerea angajării radiale

• Mărirea adâncimii axiale cu traiectorii trocoide

Îmbunătățire măsurată:
Schimbarea dispozitivelor de prindere a redus variația alezajului de la 0,022 → 0,009 mm.

---

Îmbunătățirea strategiei de fixare

• Susținerea pereților subțiri cu plăci de reazem

• Prelucrarea fețelor critice în ultimul rând

• Adăugarea de repere în apropierea zonelor de așchiere

• Utilizarea unor dispozitive de strângere controlate în cuplu

---

Standardizarea materiei prime

• Specificarea domeniilor de duritate în comenzile de achiziție (PO)

• Solicitarea certificatelor de laminare (MTR)

• Eliberarea de tensiuni a semifabricatelor forjate

• Testarea ultrasonică a lingourilor mari

---

Fluxul de lucru pas cu pas pentru depistarea și eliminarea defecțiunilor

Când o caracteristică iese din toleranță:

1️⃣ Verificați temperatura piesei
2️⃣ Examinați muchia sculei sub lupă
3️⃣ Măsurați înconsistența sculei (overhang)
4️⃣ Verificați repetabilitatea dispozitivului
5️⃣ Examinați certificatele de duritate
6️⃣ Ajustați compensarea uzurii sau înlocuiți scula
7️⃣ Reexecutați piesa de testare

---

Lista de verificare a controlului dimensional

Înainte de producție:

• ✅ Încălzirea termică finalizată

• ✅ Repetabilitatea dispozitivului verificată

• ✅ Asamblările sculelor măsurate

• ✅ Valorile stocului CAM corecte

În timpul producției:

• ✅ Înregistrare date SPC

• ✅ Verificare caracteristici critice cu sonda

• ✅ Înlocuirea sculelor conform programului

După fabricație:

• ✅ Realizarea studiilor CpK

• ✅ Actualizarea tendințelor de compensare

• ✅ Revizuirea tabelelor de durată de viață a sculelor

---

Întrebări frecvente despre precizia prelucrării pieselor din oțel prin frezare CNC

Cât de strânse pot fi toleranțele realiste pentru prelucrarea prin frezare CNC a pieselor din oțel?

±0,01 mm este obișnuit pentru procese stabile; ±0,005 mm necesită controlul temperaturii, verificarea cu sonda și scule de înaltă calitate.

---

De ce piesele au dimensiuni diferite când sunt măsurate în afara mașinii?

Contractarea datorată răcirii, eliberarea tensiunii la deschiderea menghinei și deriva termică a mașinii sunt cauze tipice.

---

Conduce întotdeauna o viteză mai mică de așchiere la o precizie mai bună?

Nu — frecarea și acumularea de căldură pot deteriora controlul dimensiunilor. Alimentarea și viteza de așchiere optimizate sunt mai importante decât o turație redusă.