Режущий инструмент стареет и изнашивается. Чрезмерный износ инструмента приводит к его частой замене и к снижению качества поверхности обрабатываемых деталей. При работе на станке с ЧПУ необходимо обеспечить постоянный контроль износа инструмента. Важно вовремя определить износ инструмента, чтобы исключить риск возможных дефектов обработки.

Износ инструмента при обработке с ЧПУ — это постепенная деградация материала режущей кромки инструмента в процессе обработки. Это обычное явление из-за нескольких факторов, таких как повторяющийся контакт с заготовкой, трение и выделение тепла в процессе резки.
Износ инструмента увеличивает силу резания, вибрацию и температуру при концевом фрезеровании и снижает качество поверхности обрабатываемой детали.
Следы инструмента являются наиболее распространенным дефектом механической обработки, который возникает, когда режущий инструмент оставляет следы на поверхности обрабатываемой детали. Это чаще может быть вызвано изношенными инструментами.
Еще одним возможным дефектом механической обработки по причине износа инструмента является высокая шероховатость поверхности.
Износ инструмента снижает остроту режущей кромки. Чрезмерный износ инструмента может привести к его преждевременному выходу из строя и необходимости частой замены.
Поскольку обрабатывающие инструменты со временем изнашиваются, они могут изменять первоначальную форму и геометрию.
Изменение геометрии инструмента может привести к отклонениям от заданных размеров обрабатываемых деталей, а также повлиять на качество обработки поверхности обрабатываемых деталей, что приведет к шероховатости, царапинам или другим дефектам.
По мере того, как инструмент стареет и изнашивается, он теряет свою оптимальную способность удалять материал с заготовки. В результате это приводит к снижению скорости резания. Таким образом износ инструмента снижает производительность резания.
Различают два типа систем контроля и измерения: по работе с режущим инструментом и с обрабатываемым изделием. В комплект системы входит аппаратное и программное обеспечение.
На износ фрезы влияют: скорость резки, скорость подачи, глубина реза, система охлаждения, смазка, жесткость станка, крепление инструмента.
Важную роль в долговечности фрез играют: влажность, температура, пыль и загрязнение.
Самые простые и быстрые способы определения износа и повреждения фрез на станке с ЧПУ:
- визуальный осмотр;
- приборы: микрометры и штангенциркули, которые могут измерять толщину режущей кромки;
- датчики, которые отслеживают давление инструмента, температуру или отклонение.
Регулярное измерение геометрии инструмента помогает обнаружить чрезмерный износ или повреждение.
Датчики могут автоматически корректировать траекторию инструмента или оповещать оператора, когда износ достигает критического уровня.
Диагностировать причину возможно по характеру износа инструмента:
- симметричный износ;
- неравномерный износ;
- образование канавок;
- точечная коррозия;
- следы ожогов.
Лучшие практики мониторинга износа и определения времени замены для дальнейшего успеха фрезерных операций с ЧПУ.
Обратную связь о состоянии инструмента в реальном времени обеспечивает система мониторинга состояния (CMS), которая включает: мониторинг вибрации, мониторинг температуры и анализ звука.
Износ фрезы измеряется шириной фаски износа. Существует некоторой оптимальное значение фаски, по достижении которого дальнейшая работа должна быть прекращена и фреза напрвлена на переточку. Это значение соответствует нормативному износу.
С износом связано понятие стойкость фрезы при фрезеровании. Под периодом стойкости фрезы понимают отрезок времени в минутах, в течение которого фреза может работать без переточки.
Износ фрез при обработке металла происходит вследствие затупления, вызванного трением задней поверхности зуба фрезы об обработанную поверхность и трением сходящей стружки о переднюю поверхность зуба.
Цилиндрические, дисковые, концевые, фасонные и прорезные фрезы, работающие в зоне тонких стружек, изнашиваются в основном по задней поверхности.
Способ определения радиального и осевого износа зубьев фрез на станках с ЧПУ в 2015 году предложил ГОУ ВПО Московский Государственный Технологический Университет «Станкин» (Патент RU 2 594 051 С1).
Одним из способов контроля износа является измерение шума, генерируемого в процессе резания на основе виброакустических сигналов. Анализ характера изменения шума по мере износа инструмента позволяет проводить контроль этого износа.
Еще в 1983 году Козочкин Михаил Павлович предложил устройство для контроля износа режущего инструмента на металлорежущих станках, содержащее пьезоэлектрический датчик вибраций инструмента (Патент № 1744589).
Управление процессом металлообработки на станках с ЧПУ с учетом процесса износа режущего инструмента в реальном времени предложил ГОУ ВПО Московский Государственный Технологический Университет «Станкин» в 2009 году. Группа авторов изобретения представило Устройство контроля износа и прогнозирования остаточной стойкости режущего инструмента для системы ЧПУ станка (Патент RU 2417 140 С1).
С развитием современных производственных технологий линейная и геометрическая точность станков с ЧПУ становится высокой, а функция измерения – более мощной. Использование интеллектуальной функции измерительных датчиков сокращает время обнаружения износа инструмента на 90%.
Для контроля износа режущего инструмента в процессе обработки используют типовые системы самодиагностики встраиваемые в современные системы ЧПУ.

На современном горизонтально фрезерном станке должна быть возможность постоянно контролировать износ инструмента для того, чтобы производить его замену исходя из его износа, либо компенсировать износ за счёт линейного изменения в программе ЧПУ, погружаясь в материал глубже на величину износа.

Влияние износа инструмента на дефекты обработки с ЧПУ : [сайт]. – 2023. – URL: http://proleantech.com/ (дата обращения: 02.09.2023). – Текст : электронный.

Ожидаемый срок службы и замена фрезы : [сайт]. – 2025. - URL: http://acctekcnc. сom/ (дата обращения 17.01.2025). – Текст : электронный.

Износ и стойкость фрез : [сайт]. – 2025. – URL: http:// stanotex.ru / (дата обращения 05.05.2025). – Текст : электронный.

Журавлев Михаил Вячеславович
12 мая 2025 год