金（jīn）屬端銑加工中如（rú）何減少毛刺的產生

端銑中毛刺的主要形式

根據切削運動-刀具切削刃毛刺的（de）分類體係，端銑過程中產（chǎn）生的毛刺主（zhǔ）要有五種形式:主（zhǔ）刃雙（shuāng）側毛刺、側刃切出切（qiē）削方向毛刺、底（dǐ）刃切（qiē）出切削方向毛刺和切入切出進給方向毛刺。

一般來說，從（cóng）底邊切出的毛刺與其（qí）他毛刺相比，具有尺寸大，不易去除的特點。因此，本文以從底（dǐ）邊（biān）切出的切削方向的毛刺為主要研究對（duì）象（xiàng）。根據端銑時從底刃切下的（de）切削方向毛刺的大小和形狀不同，可分為以下（xià）三種:I型毛刺(尺寸較大，不易去除，去除費用較高)，II型毛刺(尺寸較小，因此可以（yǐ）輕鬆去除或不去除)，III型毛刺，即負型毛刺。

影響端銑毛刺形成的主（zhǔ）要因素（sù）

毛刺的形（xíng）成（chéng）是一個非常複雜的材料變形過程。材料特性、幾何形狀、表麵處（chù）理、刀（dāo）具幾何形狀、刀具切削路徑、刀具磨損、切削參數、冷卻劑的使用和其他因素直接影響（xiǎng）毛刺的形成。圖3是端銑毛刺影響因素的（de）框圖。在特定的銑削條件下，端銑毛（máo）刺的形狀和大小取決於各種影（yǐng）響因素的綜合作用，但不同的因素對毛刺（cì）的形成（chéng）有不（bú）同的影響（xiǎng）。

01工（gōng）具進入/退（tuì）出

一（yī）般來說（shuō），刀具旋出工件時（shí）產生的毛刺大（dà）於刀具旋入工件時產生的毛（máo）刺。如圖4所示，圖4a是刀具旋出時工件的端（duān）麵，容易產生較大的I型毛刺。當刀具（jù）旋轉進入工件（jiàn）時，產生的毛刺通常是II型毛刺。

02平麵切割角

平麵切削角（jiǎo）對底刃切削方向的毛刺形成（chéng）有很大影響。平麵切出角定義為當切削刃旋轉出工件端麵時，在垂直於銑刀軸線的平麵內，通過切削刃的一點的切（qiē）削速度(刀具轉速（sù）和進給速度的（de）矢量組合)方向與工件端麵方向之間的角度。工件端麵的方向是從刀具擰入點到（dào）刀具擰出（chū）點。如圖5所示，ψ為平麵切出角，其取值範圍為0。

實驗（yàn）結果表明，毛刺高度隨切削深（shēn）度的變化而（ér）變化，即隨著（zhe）切削深度的增加，毛刺（cì）由I型毛刺向II型毛刺變（biàn）化。通常，II型毛刺的最小銑削深度稱（chēng）為臨界切削（xuē）深度，用dcr表示。圖6示出了當加工鋁合金時平麵切削角度和切（qiē）削深度對毛刺高度的影響。

可以看出，平麵切削角越大，切削深度越大。當平麵切削角大於120°時，I型毛刺的尺寸較大，過渡到II型（xíng）毛刺的切削深度也較大。因此，較小的平麵切削角有利於II型毛刺的產（chǎn）生，因為ψ越小，端麵（miàn）支撐剛度越（yuè）高，毛刺越不容易形成。

從圖5可以看出，進給速度的大小和方向會對合成速（sù）度V的大小和方向產生（shēng）一定的影響，進而影響平麵切削角度和毛刺的形成。因（yīn）此，進給速度與出口邊緣的偏（piān）離角α越大（dà），ψ越（yuè）小，有利於抑製較（jiào）大毛刺的形成(如圖7)。

03點退出序列EOS

在端（duān）銑過程中，毛刺（cì）的（de）大小很大程度上取決於刀尖的退出順序。如圖8:A點是（shì）副切（qiē）削刃上（shàng）的點，C點是（shì）主切削刃上的點，B點是刀尖頂點。假設刀尖（jiān）是鋒利的，即不考慮刀尖的圓弧半（bàn）徑。如果B-C刃先從工件上退刀，A-B刃後從工件上退刀，切屑就鉸（jiǎo）接在加工麵上。隨著（zhe）銑削的進（jìn）行，切屑被推出工件，形成一個較大的（de）底部邊緣，以切除（chú）切削方向的毛刺。如果A-B刃先退出工件，B-C刃後退出工（gōng）件，則切屑鉸接在過渡麵上，工件被切除（chú），形成較小的底刃，切除切削方向的毛刺。

試驗表明:①增（zēng）加毛刺尺（chǐ）寸的刀尖退出順序依次為ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA。②②EOS產生的結果是一樣的，隻是在同樣（yàng）的（de）退出順序下，塑性材料產（chǎn）生的毛刺比（bǐ）脆性材料產生的（de）毛刺大。

刀（dāo）尖的退出（chū）順序不僅與刀（dāo）具幾何形狀有關，還與進給速度、銑削深度、工件幾何尺寸和切削條件等有關。這通過各種因素的組合影（yǐng）響毛刺的形成。

04其（qí）他（tā）因素

①銑削參數、銑削溫度、切削環境等。也會（huì）對（duì）毛刺形成有一定的影（yǐng）響（xiǎng）。一些主要因素，如進給速度、銑削深度等。，都是通過平（píng）麵切削角理論和刀尖退出序列（liè）的EOS理論來體現的，這裏不再贅述。

②工件材料的塑性越好，越容易形成I型毛刺。在端銑脆性材料的過程中，如果進給速度或平麵切削角較大，則有利於III型毛刺(缺陷)的形成。

(3)當工件（jiàn）的端麵和加工平（píng）麵之間的角度大於直角時，因為端麵的支撐剛性增強，所（suǒ）以可以抑製（zhì）毛刺的形成。

④使用銑削液有利於延長刀具壽命，減少刀具磨損，潤滑銑削過（guò）程，進一（yī）步減小毛刺尺寸。

⑤刀具（jù）磨損對毛刺的形成影（yǐng）響很大。當刀（dāo）具磨損到一定程（chéng）度時，刀尖圓弧增大，不僅使刀具出刀方向的毛刺尺寸增大（dà），還會在刀（dāo）具切入方向產生異形毛刺，其機理有待（dài）進一步（bù）研究（jiū）。

⑥其它因素，如工具材料，對毛刺的形成也有一定的影響。在相（xiàng）同的切削條件下，金剛石刀具在抑製毛刺形成方麵比其（qí）他刀具更有優勢。

控製端銑毛刺（cì）形成的基本方法

端銑毛刺的形成受多種因素的影響，不僅（jǐn）與具體的銑削工藝有關，還與工件結構、刀具幾何形狀等（děng）因素有關（guān）。為了減少端銑時的毛刺，需要從多方麵控（kòng）製和減少毛刺。

01合理的結構設計

毛刺的（de）形成很大程度上受工件結構的影響，不（bú）同的工件結構，加工後邊緣處毛刺的形狀和大小也（yě）有很大差異。如果工件的材料和（hé）表麵（miàn）處理是預先確定的，那麽工件的幾（jǐ）何形狀和邊緣是決定毛刺形成的重要因素。圖9顯示了在工（gōng）件的端麵上添加倒角以減少毛刺。

圖9添加出口邊緣（yuán）的倒角方法

02適當的處理順序

加工順序對端銑毛刺的形狀和大小也有一定的影響。不同（tóng）形狀和大小的毛刺有不同的工作量和相關費用。因此，選擇合適的加工順序是降低去（qù）毛刺費用的有效途徑。圖10示出了如何（hé）通過采用適當的加工（gōng）順序來控（kòng）製較大毛刺的產生。

圖10加（jiā）工順序控製方法的選擇

在圖10a中，如果先鑽孔再銑平麵，容易在孔圓周上產生較大的銑削毛刺；如果在鑽孔前銑平麵，隻會在孔的圓周上切一個小的鑽孔毛刺。類似地，在圖10b中，通過首先銑削上表麵然後銑（xǐ）削凹形輪廓形成（chéng）的毛刺（cì）小於通過首先銑削凹形輪廓然後銑削平麵形成的毛刺。

避免（miǎn）工具退出。

避免退刀是避免毛刺形成的（de）有效方法，因為退刀是切削方向毛刺形成的主要因素。通常（cháng）銑刀旋出（chū）工（gōng）件時產生的毛刺較大，而銑刀旋入工件時產生的毛刺較小。所以在加工過程中要盡量防止銑刀擰出。如圖4所示，圖4b中產生的毛刺小於圖4a中（zhōng）產生的毛刺（cì）。

04選擇適當的喂食路線。

從前麵的分析可以看出，當平麵切削角小於一定（dìng）值時，毛刺尺寸較（jiào）小。可以通過改變銑削寬度、進給速度(大小和方向)和旋轉速度(大小和方向)來改變平麵切削角度。因此，通過選擇合適的進給路線可以避免I型毛刺（cì）的產生(見（jiàn）圖11)。

圖11控製進給路線的方法

圖11a示出了傳統的鋸齒形進給路（lù）線，並且圖中的陰影部分指示切割方向上可能產（chǎn）生較大毛刺的位置。圖11b采用（yòng）改進的進給（gěi）路線，可（kě）以避免切割毛刺的產（chǎn）生。雖然圖11b中的走刀（dāo）路線比（bǐ）圖11a略長，銑削時間也多一點，但是（shì）采用圖11a，由於不需要額外的去毛刺工序，所以去毛刺的（de）時（shí）間要多一（yī）點(雖然沒有（yǒu）太多陰影（yǐng）部分，也就是圖中產生毛刺的（de）部分，但實際去毛刺（cì）時毛刺所在的所有（yǒu）邊緣都必須完成)。所以綜合（hé）來說，圖（tú）11b的送料路線在控製毛刺方（fāng）麵比圖11a的好（hǎo）。

05選擇合適的銑削（xuē）參數

端銑參數(如每齒進給量（liàng）、端銑寬度、端銑深度和刀具幾何角度等。)對毛刺形成（chéng）有一定影響。表1列出了選擇端銑參數以減小毛刺尺寸的幾個原則（zé）。

表1毛刺的類型和處理方法

五種特殊去（qù）毛刺方法

01電解（jiě）去毛刺

電解（jiě）去（qù）毛刺是一種（zhǒng）化學去毛刺方法，可以去除（chú）機械加（jiā）工（gōng）、磨削、衝壓後的毛（máo）刺，對（duì）金屬零件的銳邊進行倒圓或倒角。

一種通過（guò）電解去除金（jīn）屬零（líng）件毛刺的電解加工方法，簡稱ECD。工具的（de）陰極(一般為黃銅)固定在工（gōng）件（jiàn）毛（máo）刺部（bù）分附近，兩者之間有一定的間隙(一般為0.3 ~ 1毫（háo）米)。陰極的導電部分對準毛（máo）刺邊緣，另一個表麵覆蓋有絕緣層，使得電（diàn）解集中在毛刺上。

當機床陰極連接到DC電源的陰極時，工件連接到DC電源的陽極。0.1 ~ 0.3 MPa的低壓電解液（yè）(一（yī）般為硝酸鈉或氯酸鈉水溶液)在工件和陰極（jí）之間流動。當DC電源接通時，毛（máo）刺被陽極（jí）溶解，並被電解液帶走。

電解液有（yǒu）一（yī）定的腐蝕性（xìng），工件去毛刺後要清洗防（fáng）鏽（xiù）。電解去毛刺適用於十字孔隱蔽部位或形狀複雜的零件去毛刺，生產效率高（gāo）。去毛刺時間通常隻需要幾秒到幾十秒。

這種方法通常用於去除齒輪、花鍵、連杆、閥體和曲軸油道的毛刺，以及圓角（jiǎo）。缺點是靠近毛刺的部位也會受到電（diàn）解的影（yǐng）響（xiǎng），表（biǎo）麵會失去原（yuán）有（yǒu）的光澤，甚至影響尺寸精度。

02磨料流去毛刺

磨料流加工(AFM)是國外70年代末發展起來的一種新型去毛刺光整加（jiā）工技術。這（zhè）種技術（shù）特（tè）別適合剛進入精加工階段的去毛刺，但不適合加工小而長（zhǎng）的孔和無底的（de）金屬模具。

03磁力研磨去毛刺

磁力研磨時，工件置於（yú）兩個磁極形成的磁場中，磁性磨料置於工件與磁極之間的（de）間隙中。在磁場力的作用（yòng）下，磨料沿磁力線方向整（zhěng）齊排列，形（xíng）成（chéng）軟硬結合的磁性研磨刷。當工件在磁場中旋轉並軸（zhóu）向振動時，工件（jiàn）與磨料相對運動，磨（mó）料刷對工件表麵（miàn）進行磨削。磁力研磨可以高效快速地對零件進行研磨和去（qù）毛刺，適用於各種材質、尺寸和結構的零件。是一種投資少、效（xiào）率高、應用廣、質量好的整理方法。

目前，國外已能對旋（xuán）轉體、平麵零件、齒輪齒和複雜輪廓的內外表（biǎo）麵進行磨削和去毛（máo）刺，去除導（dǎo）線和（hé）電線上的氧化皮，清洗印刷電路板等。

04熱去毛刺

熱去毛刺(TED)是用氫氧或氧氣和天然氣的混合物爆燃產生的高溫燒掉毛刺。將氧（yǎng）氣和氧氣或天然氣和氧氣通入密閉的容器中，用火花塞點燃，使混合物在瞬間爆炸釋放出大量熱能，去除毛刺。但工件燒成後，其氧化粉末會附著在工件表麵，必須清洗或酸洗（xǐ）。

用5密耳鐳強超聲波去毛刺

密鐳強超聲波去毛刺技（jì）術是近年（nián）來流行的一種去毛刺方法。僅輔助清洗效率（lǜ）就是普通超聲波清洗機的10 ~ 20倍（bèi），水箱上均（jun1）勻分布（bù）小孔，無需清洗（xǐ）劑的幫助，5 ~ 15分鍾即可同時完成超聲（shēng）波。