從源頭控製金屬切削端銑加工中毛刺的產生

金屬（shǔ）切削（xuē）過程往往伴隨著毛刺的產生。毛刺的（de）存在不僅降低工件的加工精度和表麵質量，而且影響（xiǎng）產品的使用性能，有時甚至會造成事故。去毛刺（cì）是一個非生產性的過程，不僅增加了產品成本（běn），延長了產品生產周期，還會導致整個產品報廢，造成經濟損失。先看個去毛刺視頻。這（zhè）種（zhǒng）伸縮手柄也不多見。

既然去毛刺（cì）這麽費力，不如想辦法從（cóng）源頭控製。今天，我們將（jiāng）學習（xí）如何在端銑中減少毛刺。

端銑（xǐ）中毛刺（cì）的主（zhǔ）要形式（shì）

根據切削運動-刀具切削刃毛刺的（de）分類體係（xì），端銑過（guò）程中產生的毛刺主要有五種形式:主刃雙側毛刺、側刃切出切削方向（xiàng）毛刺、底刃切出切削方向毛刺和（hé）切入切出進給方向毛刺。

一般來說，從底邊切出的毛刺與（yǔ）其他毛刺相（xiàng）比，具有尺寸大，不易（yì）去除的特點。因（yīn）此，本文以從底邊切出的切削方向的毛刺（cì）為主要研究對象。根據端銑時從底刃切下的切削方向（xiàng）毛刺的大小和形（xíng）狀不同，可分為以下三種: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，因此可以輕鬆去除（chú）或（huò）不去除)，III型毛刺，即負型毛刺。

影響端銑毛刺形成的主要因素

毛刺的形成是一個非常複雜的材料變形過程。材料特性、幾何形（xíng）狀、表麵處（chù）理、刀具幾（jǐ）何形狀、刀具切削路徑、刀具磨損（sǔn）、切削參（cān）數（shù）、冷卻（què）劑的使用和其他因素直接（jiē）影響毛刺（cì）的形成。圖3是端銑毛刺影響因（yīn）素的框（kuàng）圖。在特定的銑削條件下，端銑毛刺的形狀和大小取決於各種影響因素的綜合作（zuò）用，但不同（tóng）的（de）因素對毛刺的形成有（yǒu）不（bú）同的影響（xiǎng）。

01工具進入/退出

一般來說，刀具（jù）旋出工件時產生的毛刺大於刀具旋入（rù）工件時產生的毛刺。為了將刀具旋出工件（jiàn）端（duān）麵，容易產生較（jiào）大的（de）I型毛刺。當工具（jù）旋入（rù）工件時，產生的毛刺通常是II型毛刺。

02平麵切割（gē）角

平麵切削角（jiǎo）對底刃切削方向的毛刺形成有很（hěn）大影（yǐng）響（xiǎng）。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削速度(刀具轉速和（hé）進給速度的矢量組合)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刀具擰出點。如圖5所示，ψ為平麵切出角，其取（qǔ）值範圍為（wéi）0。

實驗結果表明，毛刺高度（dù）隨切削（xuē）深度的變化而變化，即隨著切削（xuē）深度的增加，毛刺由I型（xíng）毛刺向（xiàng）II型毛刺變化。通常，II型毛刺的最小銑削深度稱為臨（lín）界切削深度，用dcr表示。顯示了加工鋁合金時（shí）平麵（miàn）切削角和切削深度對毛刺高度的影響。

平麵切削角越大，切削深（shēn）度越大。當平麵切削角大於120°時，I型毛（máo）刺的尺寸較（jiào）大，過渡（dù）到II型毛刺的切削深度也較大。因此，小的平麵切削（xuē）角有利於II型（xíng）毛刺的（de）產生，因為ψ越小，端麵支撐剛度（dù）越高，越不容易形成毛刺。

進給速度的大小和方向會（huì）對（duì）合成速度V的（de）大小和方向產（chǎn）生一定的影響，進而影響平麵切削角度和毛刺的形成。因此，進給速度與出（chū）口邊緣的偏離角α越大，ψ越小，有利於抑製較大毛刺的形成。

03點退出序列EOS

在端銑過程中，毛刺的（de）大小很大程度上取決於刀尖的退出順（shùn）序。如圖8:A點是副切削刃上的點，C點是（shì）主切削刃上的點（diǎn），B點（diǎn）是刀尖頂點。假設刀尖是鋒利的，即不考慮刀尖的圓弧半徑。如果B-C刃（rèn）先從工件上退刀，A-B刃後從工件上退刀，切屑就鉸接（jiē）在加工麵上。隨著銑削的進行，切屑被推出工件，形成一（yī）個較大（dà）的（de）底部邊緣，以切除切削方向的毛刺。如果A-B刃先退出工件，B-C刃後退（tuì）出工件，則切屑鉸（jiǎo）接在過渡麵上，工件被切除，形成（chéng）較小的底刃，切除切削方向的毛刺。

試驗表明:①增加毛刺尺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，隻是在同樣的退出順序下，塑（sù）性材（cái）料（liào）產生的毛刺比脆（cuì）性材料產生的毛刺大。

刀尖的退出順序不僅（jǐn）與（yǔ）刀具幾何形狀有關，還與進給（gěi）速度、銑削深（shēn）度、工件幾（jǐ）何尺寸和切削條件等有關。這通過各種因素的組合影響毛刺的形成。

04其他因素（sù）

①銑削參數（shù）、銑削溫度、切削環境等。也會對毛刺形成有一定的影響。一些主要因素，如進給速度、銑削深度等（děng）。，都是通過平麵切削角理論和刀尖退（tuì）出序列的EOS理論來體現的，這裏不再贅述。

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

(3)當工（gōng）件的端麵和加工平麵之間的（de）角度大於直角時，因為端麵的支撐剛性增強，所以可（kě）以抑製毛刺的形成。

④使用銑削液有利於延長刀具壽命，減少刀具磨損，潤滑銑削過程，進一步減小毛刺（cì）尺寸。

⑤刀具磨損對毛刺的形成影響很大。當刀具磨損到一（yī）定程度時，刀尖圓弧增大，不僅使刀具出刀方向的（de）毛刺尺寸增大，還會在刀具切入方向產生異形毛（máo）刺，其機理有待進一步研（yán）究。

⑥其它因（yīn）素，如工具材料，對毛刺的形成也有一定的影響。在相同的切削條件下，金剛石刀具在抑製毛刺（cì）形成方麵比其他刀具更有優（yōu）勢。

控製端（duān）銑毛刺形成的基本（běn）方法

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

01合理的結構設（shè）計

毛刺的（de）形成很大程度上（shàng）受工件結構的影響，不同的工件（jiàn）結（jié）構，加工後（hòu）邊緣（yuán）處毛刺的（de）形（xíng）狀和大小也有很（hěn）大（dà）差異。如果工件的材料和表麵處理是（shì）預先確定的（de），那麽工件的（de）幾何形狀和邊緣是（shì）決（jué）定毛刺形成的重要因素。為了減少毛刺，在工件端麵加倒角。

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。不同形（xíng）狀和大小的毛刺（cì）有不同的（de）工作量和相關費用。因此，選擇合適的（de）加工順序是降低去毛刺費用的有效途徑。

如（rú）果先鑽孔再（zài）銑平麵，容易在孔的圓周上產生較大的切削毛刺；如果在鑽孔前銑平麵，隻會在孔（kǒng）的圓周上切一個小的鑽孔毛刺。同樣，先銑上表麵再銑凹輪廓形成的毛刺比先銑凹輪廓再銑平麵形成的毛刺小。

避免工具退出。

避免退刀是避免毛刺形成的有效方法，因為退（tuì）刀是切削方（fāng）向毛刺形成的主要（yào）因素。通常銑刀旋出工件時產生的毛刺較大，而銑刀（dāo）旋入（rù）工件時產生（shēng）的毛刺較小。所以在加工過程中要盡量防止銑刀擰（nǐng）出（chū）。

04選擇（zé）適當的喂食（shí）路線。

從前麵（miàn）的分析可以看出，當平麵切削角小（xiǎo）於一定值時，毛刺尺寸較小。可以通過改變銑削寬度、進給速度（dù）(大小和方向)和旋轉速度(大小和方向)來改變（biàn）平麵切削角度。因此，通過選擇合適的（de）進給（gěi）路線可以避免I型毛刺的產生。

在傳統的鋸齒（chǐ）形（xíng）進給路線中，陰影部分表（biǎo）示切割方向上可能產生較大毛刺的位置。圖11b采用改進的進給（gěi）路（lù）線（xiàn），可以避免切割毛刺的產生。

05選擇合適的銑（xǐ）削參（cān）數

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

五種特殊去毛刺方法

01電解去毛刺

電解去毛刺是一種（zhǒng）化學去（qù）毛刺方法，可以（yǐ）去除機械加工、磨削、衝壓後的毛刺（cì），對金屬零件的銳（ruì）邊進行倒圓或倒角。

一種通（tōng）過電解去除金屬零件毛刺的電解加工方法，簡稱ECD。工具（jù）的陰極（jí）(一般為黃銅)固定在工件（jiàn）毛刺部分附近，兩者之間有一定的間隙(一般為0.3 ~ 1毫米)。陰極的導電部分對準毛（máo）刺（cì）邊緣，另一個表麵覆（fù）蓋有絕緣層，使得電解集中（zhōng）在（zài）毛刺上。

當機床陰極連接到（dào）DC電（diàn）源的陰極時，工件連接到DC電源的陽（yáng）極。0.1 ~ 0.3 MPa的低壓電解液(一般（bān）為（wéi）硝酸鈉或氯酸鈉（nà）水溶液)在工件和（hé）陰極之間流動。當DC電源接通時，毛刺被陽極（jí）溶解，並被電解液（yè）帶走。

電解（jiě）液有（yǒu）一（yī）定的腐蝕性，工件去毛刺後要清（qīng）洗防鏽。電解去毛刺適用於（yú）十字孔隱蔽部位或形狀複雜的零件去（qù）毛刺，生產效率高。去毛刺時間通常隻需要幾秒（miǎo）到（dào）幾（jǐ）十秒。

這種方法通（tōng）常用於去除齒輪、花鍵、連杆、閥體和曲（qǔ）軸油道的毛刺，以及圓角。缺點是（shì）靠近（jìn）毛刺的部位也會受到電解的影響，表麵會失去原有的光（guāng）澤，甚至影響尺寸精度（dù）。

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工技術。這種（zhǒng）技術特別適合剛（gāng）進入精加工階段的去毛刺，但不（bú）適合加工小而長的孔和無底的金屬模具。

03磁（cí）力研磨去毛刺

磁（cí）力研磨時，工件置於兩個磁極形成的磁場中（zhōng），磁性磨料置於工件與磁極之間的間隙中。在磁場（chǎng）力的作用下，磨料沿磁力線（xiàn）方（fāng）向整齊排列，形成軟硬（yìng）結合的磁性研磨刷。當工件在磁（cí）場中旋轉並軸向振動時，工件（jiàn）與磨料相對運動，磨料刷對工件表麵進行磨削。磁力研磨可以高效快速地對零件進（jìn）行研（yán）磨和去毛刺，適用於各種材質、尺寸和結（jié）構（gòu）的（de）零件。是一種投資少、效率高、應用廣、質量好的整理方法。

目前，國外已能對旋轉體、平（píng）麵零件、齒輪齒（chǐ）和複雜輪廓的內外表麵進行磨削和去毛刺，去除導線和電線上的氧（yǎng）化皮，清（qīng）洗印刷（shuā）電路板（bǎn）等。

04熱去毛刺

熱（rè）去毛刺(TED)是（shì）用氫氧或（huò）氧氣和天然氣的混合物爆燃產生的（de）高溫燒掉毛刺。將氧氣和氧氣或天然氣和氧氣通（tōng）入密閉的容器（qì）中，用火花塞（sāi）點燃，使混合物在瞬（shùn）間爆炸釋放出（chū）大（dà）量熱能，去除毛刺。但工件燒成（chéng）後，其氧化粉末會附著在工件（jiàn）表麵，必須清洗（xǐ）或酸洗。

用5密（mì）耳鐳強（qiáng）超（chāo）聲波去毛刺

密鐳強超聲波去毛刺技術是近年來流行的一種去毛刺方法（fǎ）。僅輔助清洗效率就是普通超聲波清洗機的10 ~ 20倍，而且（qiě）水箱上的小孔分布（bù）均勻，可以在不借助（zhù）清洗劑的情況（kuàng）下，5 ~ 15分（fèn）鍾同時完成超聲波。