零件振動去毛刺技術研究

劉大偉

摘 要：隨著鉗工人力資源嚴重不足和時代的不斷發展，信息化、自動化的不斷革新，僅依靠增加勞動力解決瓶頸的手段已經不是唯一途徑，探索新的“機械化”去毛刺技術代替人力加工成為必然需求。本文探索了一般鋁合金零件振動光飾去毛刺的方式和方法，提升了加工效率。

關鍵詞：振動；毛刺；試驗；效率

1 振動試驗設計

1.1 試驗設備及磨料選擇

1.1.1 試驗設備

試驗設備包括：振動光飾機、粗糙度測量儀、影像儀。其主要參數如表1所示；粗糙度測量儀、影像儀用于觀察檢測零件表面情況，可放大120倍并形成清晰圖像。

1.1.2 磨料選擇

磨料是振動光飾技術的中心介質，因此磨料要具備組織結構緊密、顆粒均勻、切削能力好、耐磨性好等特點。本次試驗根據承制零部件材質主要選用了高鋁瓷研磨材料。本次試驗用磨料及規格參數，見表2：

1.2 試驗參數設計

結合現有資源和加工能力，選取鋁合金典型零件為代表進行試驗，根據不同磨料種類設計振動參數如表3所示：

1.3 試驗方案設計

如果試驗參數進行全因子試驗，一組試驗需要3×3×3×3=81次試驗，加工周期長，將嚴重影響試驗進度。經過分析，采用L9（34）正交實驗方式（如表4），以進零件與磨料配比、規格形狀、輔料添加、振動時間作為四個因子，將表2-表4數據分類按數字所示帶入進行試驗，只需完成9次振動試驗即可完成，加工時間減少為全因子驗的十分之一。

2 試驗數據及分析分析

振動光飾主要依靠磨料振動產生磨削來完成，因此選擇磨料規格、配比、輔料時，應根據金屬零件材料、形狀和大小來選擇。針對鋁合金材料我們進行的工藝試驗：

2.1 鋁合金零件試驗

按正交實驗原理采用直觀分析法對試驗結果進行數據處理，計算各因素水平的極差.其中，ki為各因素下各水平對應得的工藝指標均值，R為極差。正交試驗加工去毛刺結果分析見表6。

對于去毛刺效果，由表6的極差分析可看出，各因素對毛刺的影響大小順序為：時間>輔料>配比 >規格。隨著時間延長，去毛刺效果開始變化明顯，但是大于2小時后影響逐漸減少；其次是輔料的添加，直接影響去毛刺效果，添加研磨劑明顯會使研磨速度加快，縮短研削時間；配比由于是選用了參考資料的范圍，所以影響范圍有限。最后是形狀規格的影響，由于鋁合金零件材質較軟，可以看出方形和三角形變化并不明顯，球形次之。

對于零件表面質量效果，由表7的極差分析可看出，各因素對粗糙度的影響大小順序為：配比=輔料>時間>規格。可以直觀的看到，隨著配比增大，去毛刺效果開始變化明顯，但是大于4：1后影響逐漸減少；其次是輔料的影響，研磨劑的添加會直接影響去毛刺效果和零件表面粗糙度效果，會明顯使研磨速度加快，縮短研削時間；時間影響，與配比類似，有一個趨勢，大于2小時，粗糙度變化減緩；最后是形狀規格的影響，可以看出方形由于棱邊明顯且為直棱角，切割效果最好，三角形雖有棱邊但棱角強度小容易磨損，毛刺研削效果次之，球形較差，屬于拋光材料。

根據零件去毛刺效果的正交試驗結果分析，最優加工組合為：A3-B2-C3-D3；根據表面粗糙度的正交試驗結果分析，最優的加工組合是：A3-B1-C3-D3；在磨料規格選擇上結果有微小偏差，基本可以認定一致。但是在實際研削過程中發現振動3個小時后雖然零件毛刺去除干凈且粗糙度很好，但是零件輪廓邊緣會出現0.5mm大小的圓角，處于自由公差的極限，且零件粗糙度要求只有0.8um，如果振動3小時降低了加工效率，所以鋁合金零件的振動時間應該在2小時左右為佳，優化后選擇A3-B2-C3-D2。

實驗驗證

取得的最佳組合A3-B2-C3-D2并不是試驗數據，但比較與之接近的試驗號為7號，該試驗去毛刺效果可以接受，且表面粗糙度合格。為了考察最優方案的再現性，對最終數據進行進一步實際驗證。最終結果零件合格，在實現毛刺快速去除的同時，保證了表面粗糙度為0.8的要求（試驗結果0.4），實現了預期目標。

2.2 磨料應用的注意事項

（1）加工帶有孔、槽等特征的零件時，應選擇規則形狀的磨料，磨塊大小應選擇小于孔徑或槽子尺寸1/3～1/5左右，以使其加工時既能夠進入孔、槽之內，又不至于卡死。

（2）加工帶有螺紋孔的零件時，一定要對螺紋孔進行保護，可用塑料蓋或螺釘旋入保護螺紋。原則上在加攻螺紋前進行振動去毛刺工作。

（3）由于鋁合金零件密度小于磨料，需要加入鋸末等輔料，使零件沉入磨料中進行振動拋光，否則研削效果會極差。

（4）配入研磨液進行的振動拋光時間如果過長（5小時以上），研磨液會凝固粘連在零件表面，很難清洗，需借助超聲波清洗機進行清洗。

（5）磨料不能放的太少，要大于振動盤容積的80%，否則振動光飾機不能發揮充分翻滾的作用，零件振動研削效果會打折扣。

3 總結

通過對具體鋁合金典型零件的去毛刺實踐研究可知：在磨料種類選擇方面，高鋁瓷、高頻瓷等適用于鋁合金及鋼類零件的細磨及精磨拋光；在磨料規格方面，方形、三角形磨料更具有研削效應，去除零件毛邊、毛刺效率高。球形磨料研削性較差，去除毛刺效率低，但是零件表面質量較好，適合精拋光；在輔料（添加劑）選用上，不添加輔料干研磨會使不利于零件毛刺去除且零件會有劃痕，零件表面質量差，添加鋸末后零件研磨發亮，添加研磨夜后零件研磨效果倍增，輔料的添加有助于產品表面質量的提高。