В современной обрабатывающей промышленности,Фрезерные станки с ЧПУШироко используются благодаря своим существенным преимуществам, таким как высокая точность, эффективность и высокая степень автоматизации. Однако для полного использования производительности фрезерных станков с ЧПУ и достижения высококачественной и эффективной обработки решающее значение имеет выбор режущего инструмента. Будучи ключевым компонентом, непосредственно участвующим в процессе резки, разумный выбор режущего инструмента напрямую влияет на качество и эффективность производства конечного продукта. Исходя из этого, в данной статье будут подробно рассмотрены важные аспекты выбора инструмента.Фрезерные станки с ЧПУ.

1. Требования к режущим инструментам при обработке на фрезерных станках с ЧПУ
Благодаря высокой точности, высокой скорости и высокой степени автоматизации,Фрезерные станки с ЧПУпредъявляют более строгие требования к используемому инструменту. Для обеспечения качества обработки и повышения эффективности производства фрезерные станки с ЧПУ должны обладать следующими характеристиками:
（1） Надежность и долговечность
Во-первых, режущий инструмент должен обладать высокой надежностью и долговечностью. В процессе непрерывной обработкиФрезерные станки с ЧПУИнструмент должен выдерживать высокие нагрузки резания и термические воздействия в течение длительного времени. Недостаточная надежность инструмента или низкая его стойкость могут привести к преждевременному износу и разрушению режущей кромки, что не только снижает качество обработки, но и приводит к частой замене инструмента, увеличению простоев и снижению эффективности производства. Поэтому выбор инструментальных материалов с высокой износостойкостью, ударопрочностью и термостойкостью, а также продуманная конструкция инструмента являются ключом к повышению его надежности и долговечности.
（2）Жесткость и прочность
Чтобы соответствовать требованиям большой глубины резания и быстрой подачи при черновой обработке, инструмент должен обладать высокой жёсткостью и прочностью. Большая глубина резания и быстрая подача могут привести к тому, что инструмент будет выдерживать огромные силы резания. Недостаточная жёсткость инструмента приводит к его деформации, что влияет на точность обработки; недостаточная прочность может привести к поломке инструмента и стать причиной несчастных случаев. Поэтому при проектировании и изготовлении инструмента следует принимать меры, такие как оптимизация геометрической формы инструмента и выбор высокопрочных материалов, чтобы обеспечить достаточную жёсткость и прочность инструмента.
（3） Эффективность стружкодробления и удаления стружки
Хорошее стружкодробление и удаление стружки является важным условием для обеспечения нормальной работы станков. В процессефрезерование с ЧПУ, непрерывное образование и накопление стружки. Если инструмент не может эффективно дробить и удалять стружку, она будет наматываться на инструмент или заготовку, что скажется на стабильности процесса резания и даже повредит инструмент и станок. Для достижения хорошего удаления стружки необходимо тщательно продумать параметры формы режущей кромки, переднего и заднего углов инструмента. Кроме того, разумный выбор параметров резания и использование смазочно-охлаждающей жидкости также могут способствовать повышению эффективности удаления стружки.
（4）Простая установка и настройка
Удобство установки и регулировки инструмента имеет большое значение для повышения эффективности производства и обеспечения точности обработки. При обработке на фрезерных станках с ЧПУ, из-за частой замены и регулировки инструмента, если процесс установки и регулировки сложен и громоздок, он приводит к значительным потерям времени. Поэтому для сокращения времени замены и регулировки инструмента и повышения коэффициента использования станка следует выбирать режущие инструменты и держатели инструментов с простой конструкцией, надежным креплением и позиционированием, а также удобной регулировкой.
（5）Высококачественные материалы режущего инструмента
Выбор высококачественных инструментальных материалов — основа повышения производительности инструмента. В настоящее время наиболее часто используемые инструментальные материалыФрезерные станки с ЧПУК ним относятся быстрорежущая сталь, твердые сплавы, сплавы с покрытием, керамика, кубический нитрид бора и алмаз. Различные инструментальные материалы обладают разными эксплуатационными характеристиками, поэтому выбор подходящего инструментального материала следует осуществлять с учетом таких факторов, как материал заготовки, технология обработки и условия резания. Например, режущие инструменты из быстрорежущей стали обладают хорошей прочностью и шлифуемостью, что делает их пригодными для обработки деталей сложной формы и низкоскоростной обработки; режущие инструменты из твердого сплава обладают высокой твердостью и износостойкостью, что делает их пригодными для высокоскоростной и черновой обработки; режущие инструменты с покрытием дополнительно повышают свои эксплуатационные характеристики за счет нанесения на поверхность износостойкого и жаропрочного покрытия, что делает их пригодными для различных условий резания.

2. Классификация фрезерных станков с ЧПУ
Существуют различные типыФрезерный станок с ЧПУИнструменты можно классифицировать по различным типам в соответствии с различными стандартами классификации. Ниже приведены распространённые методы классификации:
（1）Классификация по структуре инструмента
Интегрированные режущие инструменты
Интегрированные режущие инструменты – инструменты, рабочая часть и хвостовик которых выполнены как единое целое, например, концевые фрезы, сверла и т. д. Интегрированный режущий инструмент отличается простотой конструкции и высокой прочностью, но сложен в изготовлении и имеет высокую стоимость. Он подходит для обработки деталей простой формы с высокими требованиями к точности.
Инкрустированные режущие инструменты
Встроенные режущие инструменты — это инструменты, в которых лезвие или зубья встроены в режущее тело, например, вставленные концевые фрезы, токарные инструменты и т. д. Лезвия или зубья встроенных режущих инструментов могут быть изготовлены из различных материалов и иметь различные геометрические формы для удовлетворения различных требований к обработке, а также характеризуются хорошей универсальностью и экономичностью.
Специальный тип режущего инструмента
Специальные режущие инструменты — это инструменты, предназначенные для удовлетворения определенных специальных требований к обработке, такие как формовочные инструменты, композитные инструменты и т. д. Формованные режущие инструменты могут обрабатывать поверхность деталей определенной формы, например, зубчатые фрезы, шлицевые фрезы и т. д. Композитные режущие инструменты могут выполнять несколько этапов обработки за один процесс резки, например, сверление и фрезерование композитными режущими инструментами, расточка и фрезерование композитными режущими инструментами и т. д.
（2） Классификация по материалу инструмента
Режущие инструменты из быстрорежущей стали
Быстрорежущая сталь — это разновидность высоколегированной стали, содержащая значительное количество легирующих элементов, таких как вольфрам, хром и ванадий. Режущий инструмент из быстрорежущей стали обладает высокой прочностью и шлифуемостью, а также способен выдерживать большие ударные нагрузки. Он широко используется для обработки деталей сложной формы, требующих высокой точности, таких как сверла, метчики, фрезы и т. д. В зависимости от эксплуатационных характеристик режущий инструмент из быстрорежущей стали можно разделить на быстрорежущую сталь общего назначения и быстрорежущую сталь высокой производительности.
Универсальная быстрорежущая сталь: ее твердость составляет от 62 до 69HRC, она обладает определенной износостойкостью, высокой прочностью и вязкостью, а скорость резания, как правило, не превышает 45-60 м/мин, что не подходит для высокоскоростной резки.
Высокопроизводительная быстрорежущая сталь: это марка стали с повышенной жаростойкостью и износостойкостью, полученная за счёт повышения содержания углерода и ванадия на основе быстрорежущей стали. Высокопроизводительная быстрорежущая сталь обладает хорошей красностойкостью и сохраняет твёрдость 60HRC при температуре 620-660°C. Её износостойкость в 2-3,5 раза выше, чем у быстрорежущей стали общего назначения. Высокопроизводительная быстрорежущая сталь широко используется для обработки труднообрабатываемых материалов, таких как жаропрочные и титановые сплавы.
Твердосплавный режущий инструмент
Твердый сплав изготавливается методом порошковой металлургии из порошков карбидов металлов высокой твёрдости и температуры плавления (например, карбида вольфрама, карбида титана и т.д.) и связующих веществ (например, кобальта, никеля и т.д.). Режущий инструмент из твёрдого сплава обладает высокой твёрдостью, хорошей износостойкостью и высокой жаропрочностью, а скорость резания составляет 100–300 м/мин, что делает его пригодным для высокоскоростной и черновой обработки. В зависимости от состава и эксплуатационных характеристик режущий инструмент из твёрдого сплава подразделяется на вольфрамокобальтовый (YG), вольфрамокобальтокобальтовый (YT) и вольфрамокобальттанталовый (ниобий)кобальтовый (YW).
Твердые сплавы на основе вольфрам-кобальта (YG): Твердые сплавы YG имеют высокое содержание кобальта и хорошую вязкость, что делает их пригодными для обработки хрупких материалов, таких как чугун и цветные металлы.
Твердые сплавы на основе вольфрама и титана-кобальта (YT): Твердые сплавы YT имеют высокое содержание титана, хорошую твердость и износостойкость и подходят для обработки пластмасс, таких как сталь.
Твердый сплав вольфрам-титантал-(ниобий-кобальт) (YW): Твердый сплав YW сочетает в себе преимущества твердых сплавов YG и YT, обладая высокой твердостью, износостойкостью, жаростойкостью и вязкостью, подходит для обработки различных материалов, особенно трудно поддающихся обработке, таких как нержавеющая сталь и жаропрочная сталь.
Режущие инструменты с покрытием
Покрытие режущего инструмента представляет собой покрытие, наносимое на поверхность твердосплавного или быстрорежущего инструмента из быстрорежущей стали слоем износостойких и термостойких материалов, таких как TiC, TiN, Al2O3 и др. Покрытие режущего инструмента позволяет значительно повысить его поверхностную твердость, износостойкость и жаростойкость, а также увеличить срок его службы. Покрытие режущего инструмента подходит для различных условий резания, особенно для высокоскоростного и сухого резания.
Керамические режущие инструменты
Керамические режущие инструменты в основном изготавливаются из керамических материалов, таких как оксид алюминия (Al2O3) и нитрид кремния (Si3N4), которые спекаются при высоких температурах. Керамические режущие инструменты обладают такими преимуществами, как высокая твёрдость, хорошая износостойкость, высокая термостойкость и хорошая химическая стабильность. Скорость резания может достигать 500–1000 м/мин, что делает их пригодными для высокоскоростной и прецизионной обработки. Однако керамические режущие инструменты обладают высокой хрупкостью и низкой ударопрочностью. При их использовании следует избегать ударных нагрузок.
Режущие инструменты из кубического нитрида бора
Кубический нитрид бора (КНБ) — искусственно синтезированный сверхтвёрдый материал, уступающий по твёрдости только алмазу. Режущие инструменты из кубического нитрида бора обладают такими преимуществами, как высокая твёрдость, хорошая износостойкость, высокая термостойкость и хорошая химическая стабильность. Скорость резания может достигать 1000–2000 м/мин, что делает их пригодными для высокоскоростной и прецизионной обработки материалов высокой твёрдости, таких как закалённая сталь и отбелённый чугун.
Алмазные режущие инструменты
Алмаз – самое твёрдое вещество в природе, и алмазные режущие инструменты обладают чрезвычайно высокой твёрдостью, износостойкостью и теплопроводностью. Скорость резания может достигать 2000–5000 м/мин, что делает их пригодными для высокоскоростной и прецизионной обработки цветных металлов и неметаллов. Однако алмазные режущие инструменты дороги и непригодны для обработки материалов на основе железа, поскольку алмазы вступают в химическую реакцию с железом при высоких температурах.

3. Выбор материалов режущего инструмента для фрезерных станков с ЧПУ
Для обработки на станках с ЧПУ используются различные инструментальные материалы, каждый из которых обладает уникальными эксплуатационными характеристиками и областью применения. При выборе инструментальных материалов необходимо всесторонне учитывать такие факторы, как материал заготовки, технология обработки, условия резания и т. д., чтобы выбрать наиболее подходящий инструментальный материал.
（1） Показатели эффективности режущих инструментальных материалов для обработки металлов резанием
Материал режущего инструмента для резки металла обычно должен обладать рядом эксплуатационных показателей, среди которых наиболее важными являются твердость, прочность, красностойкость, теплопроводность и т. д.
Твёрдость — это способность инструментальных материалов противостоять износу. Чем выше твёрдость, тем более износостойким является инструмент. Прочность — это способность инструментальных материалов сопротивляться разрушению и деформации, а высокопрочные инструменты могут выдерживать значительные силы резания. Красностойкость относится к способности инструментальных материалов сохранять твёрдость при высоких температурах, и инструменты с хорошей красностойкостью подходят для высокоскоростной резки. Теплопроводность влияет на теплоотдачу режущих инструментов. Инструменты с хорошей теплопроводностью могут быстро отводить тепло, выделяющееся при резании, и снижать термический износ инструментов.
（2） Идеальный материал инструмента
Идеальный инструментальный материал должен обладать как твёрдостью, так и прочностью, а также хорошей красностойкостью, теплопроводностью, износостойкостью и вязкостью. Однако на практике сложно найти инструментальный материал, полностью отвечающий всем требованиям, поэтому его выбор необходимо взвешивать и выбирать в соответствии с конкретными условиями обработки.
（3） Материалы режущих инструментов, обычно используемые на практике
В практической обработке наибольшее применение получили режущие инструменты из твердых сплавов и с покрытием, поскольку они обладают отличными комплексными эксплуатационными характеристиками.
Твердосплавные режущие инструменты обладают высокой твёрдостью и износостойкостью, что позволяет использовать их при высокоскоростном резании и черновой обработке. Покрытие твёрдосплавных режущих инструментов на основе твёрдых сплавов позволяет дополнительно повысить их эксплуатационные характеристики и продлить срок службы за счёт нанесения на них слоя износостойкого и жаростойкого покрытия.
Для некоторых труднообрабатываемых материалов, таких как жаропрочные сплавы, титановые сплавы и т. д., режущие инструменты из кубического нитрида бора и алмазные режущие инструменты обладают уникальными преимуществами. Режущие инструменты из кубического нитрида бора обладают высокой твёрдостью и хорошей красностойкостью, что позволяет эффективно резать материалы высокой твёрдости. Алмазные режущие инструменты обладают чрезвычайно высокой твёрдостью и теплопроводностью, что делает их пригодными для прецизионной обработки цветных металлов и неметаллических материалов.
Хотя режущие инструменты из быстрорежущей стали не столь тверды и износостойки, как режущие инструменты из твердого сплава, они все же находят определенное применение при обработке деталей сложной формы и низкоскоростной резке благодаря своей хорошей прочности и шлифуемости.
Керамические режущие инструменты обладают высокой твердостью и хорошей износостойкостью, но они хрупкие и подходят для высокоскоростной резки и прецизионной обработки.
4. Факторы, влияющие на выбор инструмента для фрезерных станков с ЧПУ
При выборе фрезерных станков с ЧПУ необходимо всесторонне учитывать следующие факторы:
（1） Производительность станка
Фрезерные станки с ЧПУ различных типов и спецификаций обладают различными эксплуатационными характеристиками, такими как скорость вращения шпинделя, подача, мощность, крутящий момент и т. д. Выбор режущего инструмента должен соответствовать производительности станка, чтобы полностью раскрыть его потенциал. Например, для высокоскоростных фрезерных станков следует выбирать подходящий режущий инструмент для высокоскоростной обработки, например, инструмент из твёрдого сплава с покрытием, керамический инструмент и т. д.; для высокомощных фрезерных станков можно выбрать режущий инструмент с более высокой прочностью и жёсткостью, например, инструмент из цельного твёрдого сплава.
（2） Материал заготовки
Характеристики обрабатываемых материалов оказывают существенное влияние на выбор инструмента. Различные материалы обрабатываемых материалов обладают разной твёрдостью, прочностью, вязкостью, теплопроводностью и т.д. Например, при обработке хрупких материалов, таких как чугун, можно выбрать режущий инструмент из твёрдого сплава типа YG; при обработке пластичных материалов, таких как сталь, рекомендуется выбирать режущий инструмент из твёрдого сплава типа YT или инструмент с покрытием; при обработке труднообрабатываемых материалов, таких как жаропрочные и титановые сплавы, следует выбирать режущий инструмент из кубического нитрида бора или алмазный инструмент.
（3）Программа обработки
Тип программы обработки (например, черновая, полуточная, прецизионная) и параметры резания (такие как скорость резания, подача, глубина резания) также влияют на выбор режущего инструмента. При черновой обработке следует выбирать режущий инструмент с высокой прочностью и жёсткостью, способный выдерживать большие силы резания, например, твёрдый сплав; при прецизионной обработке следует выбирать инструмент с высокой точностью и хорошим качеством поверхности, например, твёрдый сплав с покрытием или керамический инструмент.
（4） Количество резки
Величина величины резания напрямую определяет силу резания и тепловыделение инструмента. При обработке с большими объемами резания следует выбирать режущие инструменты с высокой прочностью и хорошей термостойкостью; при обработке с малыми объемами резания следует выбирать режущие инструменты с высокой твердостью и хорошей износостойкостью.
5. Этапы и методы выбора режущих инструментов для фрезерных станков с ЧПУ
При выборе фрезерных станков с ЧПУ можно выполнить следующие шаги:
（1）Определение требований к обработке
Во-первых, необходимо уточнить форму, размеры, требования к точности, требования к качеству поверхности и методы обработки (такие как черновая обработка, полуточная обработка и прецизионная обработка) обрабатываемых деталей.
（2） Проанализируйте материал заготовки
Проанализируйте характеристики материала заготовки, включая твердость, прочность, вязкость, теплопроводность и т. д., чтобы определить подходящий материал инструмента.
（3） Выберите тип инструмента
В зависимости от требований к обработке и материала заготовки выберите подходящий тип инструмента, например, концевые фрезы, сверла, расточные резцы и т. д.
（4）Определение параметров инструмента
Определите диаметр, длину, количество кромок, угол наклона винтовой линии, угол в плане, угол в плане и другие параметры режущего инструмента на основе параметров резания и производительности станка.
（5）Выберите бренды и поставщиков режущих инструментов
Определившись с типом и параметрами режущих инструментов, выбирайте известные бренды и надежных поставщиков, чтобы гарантировать качество инструментов и послепродажного обслуживания.

6. Эксплуатация и обслуживание фрезерных станков с ЧПУ
Выбор подходящего инструмента — это только первый шаг. Правильное использование и обслуживание инструмента не менее важны для обеспечения качества обработки и продления срока службы инструмента.
（1） Установка режущих инструментов
При установке инструмента важно обеспечить точность посадки инструмента в держателе, обеспечивая надёжную и точную установку инструмента. При этом следует обращать внимание на направление и положение инструмента, чтобы избежать ошибок установки, которые могут привести к ошибкам обработки или повреждению инструмента.
（2） Выбор параметров резания для режущих инструментов
Рациональный выбор параметров резания — ключ к обеспечению нормальной обработки и продлению срока службы инструмента. Параметры резания включают в себя скорость резания, подачу, глубину резания и т. д. и должны быть комплексно рассмотрены с учетом таких факторов, как материал инструмента, материал заготовки и процесс обработки. Как правило, в пределах допустимого диапазона режущих инструментов следует выбирать более высокие скорости резания и меньшие подачи для повышения эффективности обработки и качества поверхности.
（3） Охлаждение и смазка режущих инструментов
В процессе резания следует использовать соответствующие методы охлаждения и смазки для снижения температуры резания, уменьшения износа инструмента и повышения качества обработанной поверхности. К распространённым методам охлаждения и смазки относятся охлаждение смазочно-охлаждающей жидкостью (СОЖ), воздушное охлаждение, смазка масляным туманом и т. д.
（4）Техническое обслуживание и ремонт режущих инструментов
После обработки следует своевременно очищать режущие инструменты от стружки и масляных пятен, а также проверять степень износа. При наличии износа следует своевременно затачивать или заменять режущие инструменты. Кроме того, для обеспечения производительности и срока службы режущих инструментов необходимо регулярно проводить их техническое обслуживание, например, смазывать антикоррозионным маслом, проверять точность заточки рукоятки и т.д.

7. Заключение
Выбор режущего инструмента для фрезерных станков с ЧПУ – сложная и важная задача, требующая комплексного учета множества факторов, таких как производительность станка, материал заготовки, программы обработки и объемы резания. Правильный выбор и использование режущего инструмента может не только повысить качество обработки и эффективность производства, но и снизить производственные затраты и продлить срок службы станков. Поэтому в условиях реального производства следует выбирать наиболее подходящий инструмент, исходя из конкретных условий обработки и его эксплуатационных характеристик, а также совершенствовать управление эксплуатацией и обслуживанием инструмента, чтобы в полной мере использовать преимущества фрезерных станков с ЧПУ и обеспечить мощную поддержку развития обрабатывающей промышленности.