Обробка сталевих деталей на ЧПК: зменшення зносу й поломок інструменту

Чому виникає знос і поломка інструментів при ЧПУ-обробці сталевих деталей

У рамках шестимісячної програми покращення на підприємстві-постачальнику важкого обладнання, що обробляє сталеві корпуси зі сталі 4140:

• Споживання пластин зменшилося 38%

• Кількість сигналів тривоги про поломку інструменту знизилася 44%

• Цикловий час скоротився 9%

Основними причинами до оптимізації були:

• Надмірне нагрівання різального краю

• Непідхоже покриття для легованих сталей

• Переривчасте різання через ковані заготовки

• Велика виступаюча частина інструменту

• Нестабільна твердість сировинного матеріалу

---

Типові види зносу інструментів при обробці сталі

Визначення типу зносу — найшвидший спосіб вибрати правильне рішення:

---

Як зменшити знос інструменту при ЧПУ-обробці сталевих деталей

---

Підберіть швидкість різання відповідно до марки сталі

Різні марки сталі вимагають різних швидкостей обробки поверхні:

Результат у цеху:
Зниження швидкості різання (Vc) з 195 до 165 м/хв на сталі 4140 збільшило термін служби пластини на 35%.

---

Виберіть правильне покриття та основу

• AlTiN / TiAlN → Висока температура, суха обробка / МКП

• TiCN багатошарове → Прерваний різ

• Мікрозернистий твердий сплав з підвищеною в’язкістю → Налаштування, схильні до вібрацій

Уникайте інструментів із DЛП-покриттям лише для алюмінію — вони швидко виходять із ладу при обробці сталі.

---

Поліпште видалення стружки

Незадовільне керування стружкою прискорює знос.

Доведені рішення:

• Охолоджувальна рідина під високим тиском (50–80 бар)

• Геометрії для ламання стружки

• Збільште подачу на 6–10 %, щоб ущільнити стружку

• Свердла/фрези з охолодженням через інструмент

---

Як запобігти поломці інструменту при ЧПУ-обробці сталі

Поломка зазвичай виникає через перевантаження або вібрацію , а не поступове зношування.

---

Зменшіть довжину виступу й посиліть збірки інструментів

• Зберігайте довжину виступу меншою за 4 діаметри інструменту

• Використовуйте гідравлічні або термічні (зі стисканням за рахунок теплового розширення) патрони

• Перейдіть на демпфуючі розточні стержні для глибоких отворів

Виміряне покращення: биття знизилося з 6 мкм до 2 мкм.

---

Зменшити радіальне зачеплення

Високоефективне фрезерування стабілізує навантаження:

• крок переведення 10–20 %

• Глибокі осьові різи

• Трохоїдні траєкторії руху інструменту

Це зменшує піки різальних зусиль на 40%у кованих заготовках.

---

Контроль навантаження та налаштування сигналів тривоги

Використовуйте датчики навантаження шпинделя або вібрації для:

• Зупинки верстатів до руйнування

• Активації оновлення зміщень

• Визначте зони нестабільної швидкості

Один завод зменшив катастрофічні відмови на 52%після активації тривожних сигналів, що залежать від навантаження.

---

Стратегія охолодження для тривалішого терміну служби інструментів

---

Покроковий план дій щодо зниження витрат на інструменти

Перед випуском продукції:

• ✅ Перевірте марку сталі та її твердість

• ✅ Виберіть покриття та основу

• ✅ Сплануйте траєкторії грубого фрезерування з високою ефективністю (HEM)

• ✅ Розробити жорстку пристосову для фіксації

Під час випробувань:

• ✅ Записувати термін служби інструменту на кожне різальне ребро

• ✅ Вимірювати вібрацію та навантаження

• ✅ Систематично коригувати швидкості

У серійному виробництві:

• ✅ Превентивно замінювати інструменти

• ✅ Використовувати аналогічні інструменти

• ✅ Відстежувати вартість інструментів на деталь

---

Часті запитання: знос інструментів при ЧПУ-обробці сталевих деталей

Як часто слід замінювати інструменти?

Для сталей середнього вуглецевого складу типовим є виготовлення 250–500 деталей на один різальний край за умови оптимізації параметрів.

---

Чи завжди зниження швидкості подовжує термін служби інструменту?

Не обов’язково — тертя призводить до нагрівання. Наявність правильної товщини стружки важливіша, ніж низькі оберти на хвилину (RPM).

---

Чи може більш тверда сталь зменшити кількість поломок?

Іноді — попередньо загартований матеріал обробляється більш стабільно, ніж відпалений заготівельний матеріал, який зазнає наклепу під час обробки.