在追求 CNC 加工精度、效率和平滑度时，正确选择立铣刀至关重要。在影响立铣刀性能的其他因素中，螺旋角是最重要的。因此，这篇基础文章旨在解释有关切削刀具（如立铣刀）的螺旋角的所有信息，以便工程师或机械师可以更好地了解它如何影响他们的工作。通过查看螺旋角的不同方面，从材料去除率到减少工具中的偏转和发热，人们可以更多地了解它们，从而在选择适合特定加工要求的螺旋角时做出明智的决定。让我们一起探索这些数字背后的奥秘，从而在我们对这种称为使用变距立铣刀策略改善表面光洁度的现象进行研究时，为适用于各种行业使用的各种材料的制造方法打开新的大门！
什么是螺旋角？为什么它对立铣刀很重要？
了解加工应用中螺旋角的基础知识
螺旋角 立铣刀 指刀具中心线与刚好接触刀具边缘的水平线之间的夹角，刀具与工件接触时，水平线与刀具中心线之间的夹角。这非常重要，因为它告诉我们在切削操作过程中刀具与工件接触时会发生什么。除其他因素外，该因素还会影响刀具在加工各种材料时的性能。例如，如果选择正确，螺旋角可以大大提高切削速度、热量产生率以及工艺不同阶段的切屑去除能力
立铣刀的螺旋角如何影响切削过程
- 切削力：螺旋角一般大于 45 度，可减少工件和刀具上的轴向力，从而减少偏转并提高尺寸精度。另一方面，较小的螺旋角会增加轴向力，这对于需要强力加工的某些材料非常有用。
- 热量分布：这是热量分布的地方。较高的螺旋角可增强切削区和工件周围热量的快速去除，从而降低因热量而损坏工件或磨损工具的可能性。
- 排屑：螺旋角也会影响切屑形状及其排屑过程。例如，加工过程中，较高的螺旋角可为深槽或槽中的切屑提供更好的排出路径，从而减少重新切削这些切屑产生的热量。
螺旋角变化的意义：低螺旋角与高螺旋角
- 低螺旋角（大约 30 度或更小）： 这些通常用于加工较硬的材料，如高强度金属。原因是较低的螺旋角可以增强切削刃的强度，使其在加工坚硬材料时更耐磨损。然而，也有两个缺点：热量积聚得更快，切屑不容易去除，这会导致表面光洁度较差。
- 大螺旋角（大于 45 度）： 当使用较软、更具延展性的材料（例如铝或塑料）时，最好使用较高的螺旋角，因为它们会在加工过程中发生剪切作用，从而产生更平滑的切口，同时还能减少施加在工件上的力，从而减少毛刺并获得更好的表面光洁度。
总之，人们不能认为立铣刀螺旋角的选择是可选的，而是必须的，否则取决于要加工的材料类型、所需的表面光洁度（我们在这里进行粗加工还是精加工）；刀具寿命。这些标准使我们能够在特定应用中选择铣刀的高螺旋角还是低螺旋角，从而确保我们根据理论和实践从任何给定的工作中获得最佳结果
为您的加工应用选择正确的螺旋角
选择螺旋角时要考虑的因素
找到螺旋刀具的正确尖端角度需要考虑几个重要因素，例如生产率、耐用性和工作质量。了解这些参数后，人们可以轻松地将刀具策略与工作需要保持一致。
工件材质：
- 建议在加工不锈钢或钛等硬脆材料时使用较小的螺旋角，因为它可以为切削刃提供更多支撑，从而减少切屑脱落的机会。
- 另一方面，大螺旋角最适合用于铝和塑料等柔软、延展性好的材料，因为它们能够实现平滑的切割，产生更少的热量，同时留下更干净的表面。
机械加工操作的类型：
当需要进行重型粗加工且单位时间内切削率较高时，较小的螺旋角将能够承受增加的负载而不会失效。
相反，如果希望在轻度精加工操作之后或执行轻度精加工操作时获得最终的表面光洁度质量，则应选择更高的螺旋角，因为这可以减少工件上的切削力，从而获得更好的光洁度并延长刀具寿命。
- 刀具强度和稳定性：降低螺旋角可增加立铣刀的核心强度，从而能够在困难切割时抵抗弯曲。
- 热管理：如果涉及硬化金属，则应考虑尽量降低边缘温度；否则，增加边缘温度将有助于在较软的金属内更快地散热
- 切屑排出：在胶质材料加工或槽口生产过程中，切屑难以足够快地排出；较高的倾斜角度将有助于快速消除这些碎屑，从而避免导致过热的重新切割。
总之，永远不可能存在一个普遍适用的解决方案来确定哪个螺旋角最好，因为这取决于各种因素，包括您正在处理什么、应该如何处理等等。唯一最重要的事情是根据表面光洁度要求、刀具寿命预期甚至预期的生产率水平来调整您的选择，但如果要在寻求更好的加工结果的同时最大限度地提高效率，这必须与其他操作优先级相关。
立铣刀大螺旋角的优势
为什么大螺旋角在立铣刀中特别有用？造成这种情况的原因有很多，所有这些原因都可以大大改善加工过程。第一个原因是它有助于排屑和表面光洁度。它提供了更锐利的切削动作，这使得切屑更容易从切削区排出。因此，它不仅可以防止重新切削切屑（这会使表面光洁度变差），还可以减少热量积聚和刀具磨损，从而提高效率。
此外，在加工过程中，高螺旋角通过减少径向力发挥重要作用。这些力可能会导致刀具断裂，尤其是当刀具很脆弱或用于加工脆性材料时，因此可以延长刀具的使用寿命。此外，高螺旋角刀具可以实现更精确的切割，因为它们通过减少径向力来最大限度地减少偏转。
在涉及高效铣削的应用中，通常首选使用螺旋间角度较大的刀具。这是因为：
- 更好地去除切屑：如果我们希望我们的工具使用寿命更长并防止工件受到污染，就必须有效地去除废料。
- 增强光洁度：高螺旋工具可产生更光滑的表面，从而消除不必要的二次操作。
- 延长工具寿命：发热量低，加上作用力小，因此具有这些独特特性，工具的使用寿命更长。
- 灵活性：此类刀具可用于加工不同类型的金属，使其足够灵活，能够适应广泛应用机械加工的任何情况。
总之，选择大螺旋角立铣刀对于提高切削过程中的各种参数具有战略意义。因此，此类设备可以降低偏转，同时通过提高周围制造的部件的切屑排出率，有助于实现更精细的表面处理。
了解小螺旋角及其应用
由于其独特的几何形状和切削力学，低螺旋立铣刀最适合特定材料和加工条件。这些刀具以角度不超过 30 度而闻名，这会以以下方式影响其性能：
材料和加工条件：
较低的螺旋角非常适合加工较硬的材料，如硬化钢或铸铁。减小的角度会施加更多的轴向力，使其能够更好地切割坚硬的物质。
低螺旋立铣刀的低阻力设计使其非常适合在恶劣的加工条件下使用，例如更高的进给率或在难以加工的金属中进行更深的切割。
对切削力和刀具寿命的影响：
这种铣刀的设计可使切削时的轴向力增大但径向力减小，从而提高加工过程中的稳定性，尤其是在可能存在大量侧向力（如槽或凹坑）的情况下。
由于它具有更高的轴向分量，并且更硬的工件产生的每个切屑后面都有更大的能量水平，这一特性有助于通过适当的抽空进一步优化从难加工金属中形成切屑的过程。
硬化材料提高加工性能：
使用这些刀具处理较硬的工件时，应考虑以下步骤；
- 工具材料：选择由更坚韧、耐磨损的基材制成的工具将进一步延长其使用寿命。
- 涂层：可以选择专为耐热和耐磨而设计的涂层刀片，例如 TiAlN 涂层或 AlTiN 涂层等，它们非常适合切割坚硬的材料
- 切削参数：速度、进给、切削深度均可根据材料硬度和刀具强度进行调整，以免过早磨损，但仍能去除达到所需表面效果所需的足够库存。
- 润滑/冷却液应用：正确的应用方法将有助于适当排出切屑，减少工作区域周围的热量积聚，从而延长使用寿命，同时保持最高效率。
总而言之，选择低螺旋立铣刀是因为其在恶劣条件下切削较硬材料的强度高。通过了解材料选择、涂层选项和切削条件，这些刀具可以大大提高加工效率并延长刀具寿命。
探索可变螺旋立铣刀：何时以及为什么？
可变螺旋立铣刀在机械加工领域是一种新颖的技术，因为它可以最大限度地减少切削时的振动。这种方法涉及对每把新切削刀具使用不同的角度，这有助于打破铣削过程中产生的谐波模式。常见的谐波振动会导致表面光洁度差、刀具寿命缩短和机器性能降低。通过采用一系列螺旋角，这种类型的铣刀可以破坏周期性模式，从而获得更好的光洁度并提高所用刀具的耐用性。
可变螺旋立铣刀与标准选项的比较
与标准固定螺旋立铣刀相比，可变螺旋立铣刀具有多种优势：
- 更少的振动：不同的螺旋角可减少铣削时遇到的共振，从而减少摆动并获得更好的工件光洁度。
- 刀具寿命更长：随着时间的推移，由于振动减少导致整个过程中频率模式较低，可变螺旋立铣刀的磨损比标准立铣刀要少。
- 提高生产率：考虑到这些仪器震动较小，这意味着它们可以以更快的速度和更高的进给率运行，从而可以更快地去除材料，从而减少切割时间。
- 灵活性：可变螺旋立铣刀可适应多种不同类型的材料和加工条件，因此在各种应用中均能始终表现良好。
为复杂多样的材料选择可变螺旋立铣刀
针对特定材料和应用选择合适的可变螺旋立铣刀需要考虑许多因素：
- 材料兼容性：选择与工件材料兼容的刀具材料和涂层。例如，具有 TiAlN 涂层的刀具可与高温合金很好地配合使用。
- 螺旋角变化：螺旋角的变化范围应适合所需应用。较大的变化可为较硬的材料提供更好的减振效果。
- 排屑槽数量：排屑槽数量会影响表面质量和切屑去除率。排屑槽数量越多，表面越光滑，但可能需要更高的机器能力来防止切屑堆积。
- 立铣刀的几何形状：根据正在加工的零件的复杂程度，考虑整体刀具几何形状，包括切削刃设计和端部轮廓；具有圆角或特定后角的刀具可能在复杂或难以触及的特征上表现更好。
总之，可变螺旋立铣刀是加工各种难加工材料时的绝佳选择，因为它们通过将不同的功能组合在一个刀具中来帮助解决这一问题。制造商可以通过了解和调整材料兼容性、螺旋角变化、排屑槽数量和刀具几何形状等因素，大大提高生产率，同时确保良好的表面光洁度和延长刀具寿命。
如何利用正确的螺旋角延长刀具寿命并提高加工效率
图片来源：mmc-carbide.com
为铣刀选择正确的螺旋角是延长刀具寿命和提高加工性能的关键步骤。螺旋角还会影响切削力、切削过程中产生的热量和切屑去除，这些对于刀具磨损率以及进给率都至关重要。在考虑这一决定时，需要考虑一些要点：
- 最佳螺旋角选择： 通常情况下，增加螺旋角（约 45 度或更大）可降低刀具上的冲击力，从而减少热量和磨损。这在加工铝等软材料时尤其重要。然而，中等范围的螺旋角（约 35-40 度）可以更有效地提高不锈钢或钛等坚硬材料的切割效率。
- 进给率和刀具寿命之间的权衡： 螺旋角越大的立铣刀越能支持更高的进给率，因为它们具有高效的排屑能力和较小的切削阻力。这样，它不仅有助于加快加工速度，而且还能最大限度地减少可能损坏刀具的热量积聚。所选的螺旋角应与调整后的进给率相匹配，以使刀具在最佳条件下运行，从而延长其使用寿命。
- 考虑特定应用的要求： 除此之外，在选择应使用的螺旋角值时，加工过程中执行的操作类型起着至关重要的作用。例如，在精加工过程中，人们更喜欢使用较高的螺旋角，因为它们可以提供更好的表面光洁度，而材料去除率较高的粗加工将受益于较低的值，为工具提供更大的刚性。
- 螺旋角如何影响刀具寿命： 关于工具上产生的磨损模式，颤纹总是与以某些频率（称为谐波）发生的振动有关。因此，精心选择的螺旋陡度可以抑制这些点周围的振动，从而显著延长工具寿命。此外，颤纹留下的粗糙表面也会导致磨损过程加快，因此需要根据材料特性和所进行的切割类型选择优化值。
- 螺旋角与刀具寿命的关系： 通过尽量减少由于螺旋陡度选择不当而引起的振动，可以大大延长刀具寿命。颤动不仅会影响平滑度，还会对工具施加额外负载，从而加速其磨损速度。因此，根据加工的工件和应用量身定制的适当螺旋角可以减少此类不利影响，从而确保刀具在较长时间内保持稳定的性能。
总而言之，这可能相当复杂，但只要充分了解立铣刀螺旋角内的各种因素在不同的加工任务中如何相互作用，就可以管理，旨在延长刀具的使用寿命，同时在这种情况下经济高效地使用它们。
参考来源
- 在线文章 - “立铣刀螺旋角基本指南”
- 来源： PrecisionMachiningInsights.com
- 概括： 本指南非常详细，解释了立铣刀螺旋角在加工过程中的重要性。它定义了螺旋角、其在切削动力学中的作用以及它如何影响表面光洁度。作者还比较了不同的螺旋角，以帮助读者确定哪种螺旋角更适合某些材料或操作。对于任何想要了解更多立铣刀设计及其如何提高性能和延长刀具寿命的机械师来说，这都是一本必备书籍。
- 科学期刊文章 - “螺旋角变化对立铣刀性能的影响”
- 来源： 先进制造技术杂志
- 概括： 这篇由顶级制造技术研究人员撰写、同行评审的论文全面研究了螺旋角变化如何影响不同的立铣刀性能。它通过全面的测试和检查，提供了各种螺旋角对刀具磨损、振动和切屑去除率的影响的实验数据。这些发现将帮助我们了解在选择最佳螺旋斜率时应该关注的范围，这将提高切削速度或延长加工过程中使用的所有类型材料的使用寿命。这样的学术著作对于任何从事选择刀具以及在精密制造操作过程中优化程序的人来说都是必读材料。
- 制造商网站 – “MaxCut Tools 的螺旋角选择工具”
- 来源： MaxCutTools.com
- 概括： 精密切削工具的顶级制造商 MaxCut Tools 创建了一个在线选择工具，以帮助工程师和机器操作员根据其特定的加工需求选择最佳的立铣刀螺旋角。这个在线平台解释了各种螺旋角的重要性，并建议了每种螺旋角的使用场合；例如，铣削较硬的材料时使用较小的螺旋角，铣削铝或其他软金属时使用较大的螺旋角。它还列出了所有立铣刀的技术规格和性能数据表，使客户能够根据他们在操作中的需求做出明智的决定。如果您正在寻找通过工具解决方案优化铣削操作的具体建议，那么这绝对值得一试——螺旋角选择工具
常见问题 (FAQ)
问：立铣刀的螺旋角是多少？
答：螺旋角是刀具中心线与切削刃切线之间的夹角。它是决定任何给定切削刀具性能优劣的关键因素之一。
问：为什么螺旋角在机械加工中很重要？
答：在制造过程中，刀具的具体方面需要考虑多个因素，例如排屑、表面质量和轴向力。如果要实现最佳性能，则必须选择适当的值。
问：螺旋角如何影响切削过程？
答：对于铝等材料，角度越大，剪切作用越大，而角度越小，最适合铸铁。换句话说，仅凭这个参数就可以决定操作是否高效。
问：在我的立铣刀中使用不同的螺旋角可以获得哪些优点或好处？
答：通过改变这些参数，您可以期待刀具寿命、表面光洁度和排屑性能的改善。根据您的需要，您可以通过多种方式提高加工性能，只需选择各种类型即可。
问：如何根据我的加工需要选择合适的螺旋角？
答：在确定特定情况下最理想的数量时，需要考虑各种因素，例如所加工的材料、所需的最终质量等，因此，在最终决定在特定条件下哪种数量最有效之前，需要花时间仔细考虑这些因素。
问：请告诉我有关慢螺旋角和高螺旋角的情况。
答：小于 45 度的倾斜角被视为小螺旋角。它们用于重切削和硬质材料。另一方面，大于 45 度的倾斜角被视为大螺旋角，应用于铝等材料的轻切削，以确保更好地去除切屑。
问：为什么机械师会忘记螺旋角？
答：通常，刀具制造商会忽略此参数，因为他们会专注于刀具设计的其他方面。不过，如果您希望刀具工作得更好并实现良好的加工性能，则不仅需要考虑不同的参数，还需要考虑螺旋角。
