慕 斌

北京祥安達(dá)消防工程有限公司，北京 100086

0 引言

機(jī)械零件上存在的毛刺將給零件的表面質(zhì)量、裝配、檢測(cè)、使用性能和外觀等多個(gè)方面造成極為不利的影響。而單純從事后對(duì)毛刺進(jìn)行去除和處理的工藝較為麻煩，同時(shí)難以保證已加工完成的零件性能質(zhì)量。從這個(gè)角度來(lái)講，有必要在零件出現(xiàn)毛刺之前(事前)對(duì)加工工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)，從源頭上對(duì)機(jī)械零件的毛刺加以控制。同時(shí)，事后去除毛刺的工作量一般較大，不恰當(dāng)?shù)奶幚矸绞綄?dǎo)致機(jī)械零件加工成本的迅速增加，選擇一個(gè)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(duì)幾種重要的零件去除毛刺工藝進(jìn)行論述就顯得極為必要。

1 事前工藝設(shè)計(jì)去除方式

1.1 對(duì)加工工序進(jìn)行合理的安排

在進(jìn)行工序安排的時(shí)候，應(yīng)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(gè)零件的階梯槽時(shí)，如果先加工較淺的槽，然后再加工深槽時(shí)，加工過(guò)程中產(chǎn)生的大量毛刺將會(huì)留在兩槽的交接面處，導(dǎo)致毛刺過(guò)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(guò)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(guò)程中對(duì)走刀方向進(jìn)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(yīng)為根據(jù)，對(duì)加工刀具的走刀方向進(jìn)行合理的選擇，在加工的過(guò)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(shí)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(guò)程中，即是不能完全的控制毛刺的產(chǎn)生，也應(yīng)該使得加工的出刀口處于一個(gè)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(shè)置為從錐端部的內(nèi)孔向外圓方向走刀時(shí)，將能有效的減少加工外圓產(chǎn)生的毛刺數(shù)量，從而達(dá)到有效改善加工質(zhì)量的目的。

2 事后去除的相關(guān)工藝

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

2.1 電化學(xué)去毛刺

我們可以將電化學(xué)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(dá)到去除毛刺、飛邊和對(duì)零件的棱角倒圓等目的。同時(shí)，該種方式的適應(yīng)范圍極廣，可以對(duì)幾乎所有的導(dǎo)電性材料進(jìn)行加工，而且加工速度極快，加工時(shí)間基本能控制在5s～30s之間。該去除毛刺的方式是利用技術(shù)零件在電解液中能夠發(fā)生陽(yáng)極溶解的現(xiàn)象而進(jìn)行的。在對(duì)金屬進(jìn)行陽(yáng)極溶解的過(guò)程中，該金屬陽(yáng)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(guān)的特性。在加工的過(guò)程中，由于零件的陽(yáng)極形狀和零件陽(yáng)極之上的各個(gè)點(diǎn)和去除過(guò)程中陰極的距離不同，導(dǎo)致在電場(chǎng)作用之下零件陽(yáng)極各點(diǎn)的電流密度是不相同的。尤其是在電化學(xué)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(guò)的時(shí)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(dòng)的電解液而帶走。而具有毛刺的零件是作為陽(yáng)極，因此在溶劑的過(guò)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(duì)表面質(zhì)量要求高的大型零件進(jìn)行去除毛刺的加工。

2.2 熱能去除毛刺

利用熱能來(lái)去除毛刺，其本質(zhì)是一種較為簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。首先應(yīng)該將需要去除毛刺的零件置于一個(gè)堅(jiān)固的密封空間之內(nèi)。然后在其中加入一定比例的、經(jīng)過(guò)完全混合、壓力達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的H2和O2混合氣體，最后在電火花的點(diǎn)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(gè)過(guò)程中，零件上的毛刺將被迅速的燒掉，進(jìn)而達(dá)到去除毛刺的目的。由于爆炸的過(guò)程中，產(chǎn)生的壓力很大，這些高壓空氣可以進(jìn)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(duì)形狀復(fù)雜的零件進(jìn)行加工。

在采用熱能進(jìn)行加工的過(guò)程中，用到的設(shè)備主要是專用的高溫去毛刺機(jī)床，這種機(jī)床可以分為固定式、回轉(zhuǎn)臺(tái)式兩種。在選型的過(guò)程中，首先應(yīng)該考慮加工過(guò)程的安全可靠性、加工工作室的密封能力以及應(yīng)有的殼罩等安全防護(hù)裝置。尤其應(yīng)該避免在加工過(guò)程中出現(xiàn)高壓H2或者是O2的泄露問(wèn)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(yīng)用。但是其也表現(xiàn)出了加工成本較高的缺點(diǎn)。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(duì)那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，不適合與采用手工或者是電化學(xué)去除毛刺的零件，通?？梢圆捎眠@種方式予以去除。

2.3 磨料流去除毛刺

在采用磨料流對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行去毛刺加工時(shí)，其采用的射流液體主要是由經(jīng)過(guò)嚴(yán)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(duì)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(duì)性強(qiáng)、材料的浪費(fèi)較少的特點(diǎn)。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(shí)，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(guān)參數(shù)。在進(jìn)行加工的過(guò)程中應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)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(guò)程中，諸如液壓閥和燃油系統(tǒng)當(dāng)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(shí)，在對(duì)多種工程塑料類零件進(jìn)行加工時(shí)，同樣可以采用這種方法來(lái)進(jìn)行。值得注意的是，加工過(guò)程中對(duì)磨料的選取一直是磨料流去除毛刺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它主要是和被加工零件的材料直接相關(guān)的。例如，在對(duì)鋁、黃銅類零件進(jìn)行去毛刺時(shí)，主要采用氧化鋁作為磨料；而在加工不銹鋼、陶瓷類零件時(shí)，主要采用碳化硅作為磨料。同時(shí)，這種去除毛刺的方式不容易產(chǎn)生高溫，在加工之后不會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力和應(yīng)變等，具有良好的力學(xué)性能。

3 結(jié)論

在去除機(jī)械零件的毛刺過(guò)程中，應(yīng)該采取事前控制和事后處理相結(jié)合的方式進(jìn)行。通過(guò)事前合理的機(jī)械加工工藝的設(shè)計(jì)，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(duì)改善機(jī)械加工質(zhì)量具有更加重要的作用。兩者的合理糅合將對(duì)改善零件加工質(zhì)量起到積極作用。

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

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