控制里孔槽加工中毛刺產生的工藝研究與分析

楊樹義

摘 要：為解決液壓控制閥里孔槽加工過程中產生的毛刺對整個產品性能及壽命的影響，該文通過對現有加工工藝進行理論分析，發現導致里孔槽毛刺產生的具體原因，進而設計研發了一種特殊加工工藝方法。通過設計刀具工裝卡具，配合球形旋轉銼進行車削加工的新思路，從而實現了里槽孔毛刺的有效控制，在保證產品的質量的情況下大大提高了生產效率。

關鍵詞：毛刺；加工工藝；刀具設計；球形旋轉銼

中圖分類號：TH16 文獻標志碼：A

0 引言

在我國的機械加工制造的過程中，會由于加工原因存在一定程度的質量問題，其中就包括了加工零件的毛刺問題。在我國的機械加工制造過程中，加工毛刺問題一直沒有得到大眾的關注和重視，導致了我國很多的加工質量問題是由于加工毛刺的存在引起的。例如我們在加工井下液壓支架設備中的液壓閥時，某一個零部件要求的設計倒角為R=0.2，但是在設計的加工中會由于很多的加工因素導致圓角或者是倒角周邊存在毛刺。同時目前很多的工程設計人員對毛刺的問題也不是非常重視，很多的技術要求中并沒有明確地表示出去毛刺或者是棱邊倒鈍等技術要求。根據多年的工作經驗，加工過程中產生的毛刺問題是一個非常重要的問題，同時加工去毛刺這一步驟也是一項非常重要的加工工藝。在設備液壓系統中，如果部件毛刺脫落就會導致液壓系統出現滑閥卡死問題，嚴重地損傷零部件的表面光潔度，造成液壓系統的密封受到影響。一旦液壓系統的密封受到了損壞，就會直接導致液壓支架運行故障，存在嚴重的安全隱患。因此我們在機械加工的過程中，要對設備的毛刺進行有效處理，既能夠有效地保證設備的加工質量和使用壽命，同時還能夠有效地保護加工人員以及使用人員不被毛刺劃傷。

1 對毛刺問題的重新認識

加工毛刺主要指的是在零部件加工的過程中，在切削設備的作用下，金屬零部件產生的剪切方向的滑移和變形等問題，造成了金屬材料受到壓縮，進而使加工零部件的表面出現一定形式的尖角或者是毛邊等。毛刺主要存在于金屬部件冷加工過程中。作為零部件加工過程中最為常見的加工現象，毛刺問題是目前我國還沒有妥善處理的問題，就連金屬切削理論的研究也未能有效地處理這一問題。在加工過程中，毛刺產生的原因不相同，因此導致的毛刺形狀也不相同，不同形狀的毛刺對于零部件的質量影響也不相同。

2 具體案例分析

如圖1所示，此閥錐是液壓控制閥中工作口承受壓力的主要零件，而寬2.3 mm的里孔槽放置的是φ12×1.9橡膠密封圈，起到密封效果，保證液壓閥工作口的壓力。而在壽命試驗中，發現R0.2處存在高點，檢查發現是加工工程產生的毛刺，橡膠圈和毛刺的擠壓和摩擦造成橡膠圈破損，高壓乳化液通過破損部分穿過密封帶，致使內部壓力降低，這樣密封起不到密封效果，液壓控制閥性能喪失。因此毛刺的有效深控制，是提高產品使用壽命的關鍵點。

2.1 R0.2圓角處毛刺產生的原因

零件在加工制造過程中，本零件材質為：4Cr13，調質硬度為240 HB～260 HB。在生產加工過程中，由于本零件里孔槽寬僅有2.3 mm，現有工藝采用硬質合金刀和自制刀具2種刀具，但是在實際加工工程中，其不足之處制約了產品大批量生產的質量保證及加工效率，因此選擇合適的刀具加工里孔溝槽是本零件能否批量生產的關鍵。

采用硬質合金刀。硬質合金刀具比高速鋼刀具切削速度高4～7倍，刀具壽命高5～80倍，可切削50HRC左右的硬質材料。其工作部分就是產生和處理切屑的部分，包括刀刃、使切屑斷碎或卷攏的結構、排屑或容儲切屑的空間、切削液的通道等結構要素。但硬質合金脆性大，由于本零件里孔小、溝槽深，在此零件加工過程中會造成排屑不順，導致刀具斷裂，增加了生產成本。

采用自制刀具。采用自制的材質為高速鋼的刀具。但是在切削過程中，由于切削層金屬的彈性、塑性變形以及摩擦而產生了大量切削的熱。切槽刀在切槽過程中，由于孔徑小，既要承受很大的切削力，又要受到高溫加熱而氧化，使刀具磨損加劇。刀具磨損后，切削刃變鈍，所以在起刀點生成粗大而又難以去除的毛刺。在現實加工零件中，發現倒角R0.2處產生了高點，在實際使用中會導致O形圈在高壓下被高點切斷，影響了產品的壽命。

2.2 現有工藝的改進

通過上文我們知道，決定采用特制的球形旋轉銼作為控制毛刺的加工刀具。新刀具制作特定的工裝卡具，將其固定在數控機床的動力頭上，使刀具按照工藝設定要求轉速進行毛刺處理。經試驗，生產效率提高了30 %，刀具成本降低了50 %，產品合格率更是達到98 %，實現批量生產的預期效果。與原有加工工藝相比，采用球形旋轉銼的優點體現在以下幾個方面：

相比高速鋼刀具，球形旋轉銼硬度高，耐高溫，避免刀具在經過一定量的切削后，刀具磨損變鈍的問題，提高了使用壽命長，減少加工過程中對刀具檢查及更換的頻率，從而提高了生產效率，其比高速鋼刀具的耐用度高幾十倍。

相比硬質合金刀具，球形旋轉銼韌性更好，在實際加工過程中，不會產生刀具斷裂的問題，在提高效率的前提下保證了生產安全性。

對于在加工過程中由于刀具磨損引起的切削高點，采用原有工藝時需要重新換刀，而采取球形旋轉銼呈現球狀，其周圈分布多個切削刃，當一個切削刃失效后，其余刀刃可以進行正常的加工，等到切削刃全部磨損后再重新磨刀，大大提高了生產效率。

3 結論

毛刺現象既是一個簡單的又是一個復雜的問題，在實際工作中，若控制好毛刺的產生，它會提高產品的質量、降低成本，否則，不但影響生產效率的提高、產品質量好壞，還會影響產品的成本。因此在一個在生產過程中需按照一個合理的步驟進行規范生產，使工件的加工效率、對工具的折損、工人的生產加工工時達到一個合理的平衡點形成一個價值的最大化。因此，必須重視象毛刺這樣的無足輕重的小問題。

參考文獻

[1]徐立錦.工藝設計中的毛刺對策[J].機械制造，1992（8）：13-14.

[2]王吉安.去毛刺技術的選擇及其檢查方法[J].工具技術，2005，39（3）：81-82.

[3]劉維云，李軼祥.機械零件去毛刺工藝[M].北京：中國農業機械出版社，1984.