機械零件毛刺去除工藝探析

慕 斌

北京祥安達消防工程有限公司，北京 100086

0 引言

機械零件上存在的毛刺將給零件的表面質(zhì)量、裝配、檢測、使用性能和外觀等多個方面造成極為不利的影響。而單純從事后對毛刺進行去除和處理的工藝較為麻煩，同時難以保證已加工完成的零件性能質(zhì)量。從這個角度來講，有必要在零件出現(xiàn)毛刺之前(事前)對加工工藝設計進行選擇和設計，從源頭上對機械零件的毛刺加以控制。同時，事后去除毛刺的工作量一般較大，不恰當?shù)奶幚矸绞綄е聶C械零件加工成本的迅速增加，選擇一個合理的去除毛刺方式將是降低零件加工成本的重要方途徑。因此，對幾種重要的零件去除毛刺工藝進行論述就顯得極為必要。

1 事前工藝設計去除方式

1.1 對加工工序進行合理的安排

在進行工序安排的時候，應該盡量將那些產(chǎn)生毛刺較多的粗加工工序考前安排，而將那些產(chǎn)生毛刺較少、且尺寸改變較少的加工工序安排在工藝鏈的末端，這樣可以利用后面的工序?qū)⒅肮ば虍a(chǎn)生的毛刺加以消除。例如，在加工某個零件的階梯槽時，如果先加工較淺的槽，然后再加工深槽時，加工過程中產(chǎn)生的大量毛刺將會留在兩槽的交接面處，導致毛刺過多；而如果先加工深槽，然后再加工淺槽，這樣可以在加工淺槽的過程中將產(chǎn)生的槽邊毛刺去掉，有效的改善加工質(zhì)量。

1.2 選擇合理的走刀方向

在零件加工的過程中對走刀方向進行合理的選擇將能有效的控制毛刺的產(chǎn)生。以毛刺的棱角效應為根據(jù)，對加工刀具的走刀方向進行合理的選擇，在加工的過程中將出刀口置于與零件棱角φ(兩相鄰加工面的邊棱交角)值較大的位置，這時可以有效的防止、甚至是完全的消除毛刺的產(chǎn)生。在加工的過程中，即是不能完全的控制毛刺的產(chǎn)生，也應該使得加工的出刀口處于一個容易去除毛刺的部位。以在車床上車削套筒類零件的端部外錐面為例，若采用從外圓面向錐端部走刀的方式，在錐端部的內(nèi)壁將容易產(chǎn)生毛刺；而如果將走刀方向設置為從錐端部的內(nèi)孔向外圓方向走刀時，將能有效的減少加工外圓產(chǎn)生的毛刺數(shù)量，從而達到有效改善加工質(zhì)量的目的。

2 事后去除的相關工藝

事后去除毛刺是機械零件加工過程中最常采用的改善加工質(zhì)量的方式。下面將主要對電化學工藝、熱能工藝以及磨料流三種去除毛刺的工藝進行論述。

2.1 電化學去毛刺

我們可以將電化學去毛刺理解成為一種特殊的電解（Electro-Chemical Machining, ECM）加工方式。該方式可以達到去除毛刺、飛邊和對零件的棱角倒圓等目的。同時，該種方式的適應范圍極廣，可以對幾乎所有的導電性材料進行加工，而且加工速度極快，加工時間基本能控制在5s～30s之間。該去除毛刺的方式是利用技術零件在電解液中能夠發(fā)生陽極溶解的現(xiàn)象而進行的。在對金屬進行陽極溶解的過程中，該金屬陽極的溶解量遵循法拉第定律，表現(xiàn)出去除速度與電流密度直接相關的特性。在加工的過程中，由于零件的陽極形狀和零件陽極之上的各個點和去除過程中陰極的距離不同，導致在電場作用之下零件陽極各點的電流密度是不相同的。尤其是在電化學加工工具的陰極與零件毛刺距離較近，且兩者之間有高速的電解液流過的時候，其去除速度將明顯加快，可以使得毛刺得到迅速的溶解，并且隨著流動的電解液而帶走。而具有毛刺的零件是作為陽極，因此在溶劑的過程中可以在溶解之后形成光滑的圓角，表面質(zhì)量較好，通常主要用于那些對表面質(zhì)量要求高的大型零件進行去除毛刺的加工。

2.2 熱能去除毛刺

利用熱能來去除毛刺，其本質(zhì)是一種較為簡單的化學反應過程。首先應該將需要去除毛刺的零件置于一個堅固的密封空間之內(nèi)。然后在其中加入一定比例的、經(jīng)過完全混合、壓力達到一定標準的H2和O2混合氣體，最后在電火花的點火之下，其中的混合氣體在瞬間發(fā)生爆炸，并釋放出大量的能量，在一瞬間就能將空間中的空氣加熱到3300℃之上。在這個過程中，零件上的毛刺將被迅速的燒掉，進而達到去除毛刺的目的。由于爆炸的過程中，產(chǎn)生的壓力很大，這些高壓空氣可以進入零件的內(nèi)控、槽、深孔以及交叉孔等難以去除毛刺的地方，因此這種方式尤其適合于對形狀復雜的零件進行加工。

在采用熱能進行加工的過程中，用到的設備主要是專用的高溫去毛刺機床，這種機床可以分為固定式、回轉(zhuǎn)臺式兩種。在選型的過程中，首先應該考慮加工過程的安全可靠性、加工工作室的密封能力以及應有的殼罩等安全防護裝置。尤其應該避免在加工過程中出現(xiàn)高壓H2或者是O2的泄露問題。

熱能加工去除毛刺的方式由于去除效果穩(wěn)定、去除質(zhì)量較高，且能保持持續(xù)的加工效率而得到較為廣泛的應用。但是其也表現(xiàn)出了加工成本較高的缺點。因此，這種去除毛刺的方式主要用于各種金屬、橡皮以及塑料等多種結(jié)構(gòu)的零件。尤其是對那些結(jié)構(gòu)復雜的零件，不適合與采用手工或者是電化學去除毛刺的零件，通常可以采用這種方式予以去除。

2.3 磨料流去除毛刺

在采用磨料流對機械零件進行去毛刺加工時，其采用的射流液體主要是由經(jīng)過嚴格配比的聚合物、磨料以及水等組成的。由于在其中加入了適量的聚合物，其中的磨料在液體中處于懸浮狀態(tài)。這對于磨料的均衡性有積極的影響，且能有效的避免堵塞現(xiàn)象。磨料流去除毛刺具有針對性強、材料的浪費較少的特點。而且其中的磨料目數(shù)較高，加工之后能得到較好的表面質(zhì)量。

在采用磨料流去除毛刺時，主要考慮到磨料的類型、射流的壓力、磨料的流速以及射流噴嘴與待加工零件的傾斜角度、距離等相關參數(shù)。在進行加工的過程中應該根據(jù)實際的需要進行合理的選擇。

這種加工方式主要用于精密的微小零件的毛刺去除過程中，諸如液壓閥和燃油系統(tǒng)當中不允許出現(xiàn)毛刺的溝槽、螺紋以及深孔等部位的精加工。同時，在對多種工程塑料類零件進行加工時，同樣可以采用這種方法來進行。值得注意的是，加工過程中對磨料的選取一直是磨料流去除毛刺的關鍵環(huán)節(jié)，它主要是和被加工零件的材料直接相關的。例如，在對鋁、黃銅類零件進行去毛刺時，主要采用氧化鋁作為磨料；而在加工不銹鋼、陶瓷類零件時，主要采用碳化硅作為磨料。同時，這種去除毛刺的方式不容易產(chǎn)生高溫，在加工之后不會產(chǎn)生殘余應力和應變等，具有良好的力學性能。

3 結(jié)論

在去除機械零件的毛刺過程中，應該采取事前控制和事后處理相結(jié)合的方式進行。通過事前合理的機械加工工藝的設計，可以有效的控制產(chǎn)生毛刺的幾率，而事后采取恰到好處的處理措施將有對改善機械加工質(zhì)量具有更加重要的作用。兩者的合理糅合將對改善零件加工質(zhì)量起到積極作用。

[1]徐支鳳.機械零件毛刺去除工藝現(xiàn)狀[J].機床與液壓，2010，4.

[2]黃義俊，彭力明.精密機械零件去毛刺與拋光加工的新工藝應用[J].數(shù)字技術與機械加工工藝裝備，2009，5.