鋁合金機械加工倒擋軸孔正反去毛刺工藝

針對鋁合金機械變速器殼體倒檔惰輪加工中毛刺不易去除的問題，開發了預切削法去毛刺新工藝，並設計了預切（qiē）削正反倒角刀具，實現了無毛刺加工。

前（qián）言

鋁合金變速器殼體內廣泛存在倒檔齒輪，它們的端麵是麵（miàn）對麵排列的。加工過程中產（chǎn）生的毛刺容易進入被加工（gōng）的倒檔齒輪軸孔。加工後清理毛刺時（shí），不僅操作困難，工作效率低（dī），勞動（dòng）強度大，而且清理（lǐ）不徹底（dǐ），容易劃傷端麵，造成產品質量（liàng）事故[1-5]。

由於（yú）公司產品的生產現狀是多品（pǐn）種小（xiǎo）批（pī）量生產（chǎn），簡單的手動去毛刺（cì）工具，如刮刀、油石等被廣泛使用，部分是自主研發的（de）專用手動去毛刺工具，少數（shù）批量產品采用多關節機器人去毛刺[6]。但這些方法都是硬切削去毛刺方（fāng）法，未能深入研究加工中毛刺的形成（chéng）原因和過程，與軟去毛刺方法還有一定差距。

下麵介（jiè）紹一種在（zài）機器上去毛刺（cì）的新工藝。研製了雙向預切去毛刺刀具，實現（xiàn）了反向堵塞孔的雙向無毛刺加工，不僅降（jiàng）低了（le）操作人員的勞動強（qiáng）度和難度，而且提高了作業質量和效（xiào）率。

工（gōng）件機製和（hé）問題描述

換向輪的第一端麵如圖1所示，第二端麵如圖2所示。加工過程中產生的毛刺（cì）容易進入被加工的倒檔齒輪軸孔中；此外，由於該處結構尺寸較小，操作人員使用刮刀、磨石等帶毛刺的工具很難徹底清理幹淨，甚至很容易劃傷第一（yī）端麵和第（dì）二端麵，可（kě）能造成倒檔惰輪裝配（pèi）後卡死或造成變速器異響。這兩個問題在售後反饋中最為突出，也是影響變速器工作性能的關鍵（jiàn）因素（sù）。

現有去毛刺方法

目（mù）前根（gēn）據多品種、小批量的生產特點，大（dà）多采用刮刀、油石、去毛刺工具人工去毛刺。一些小批量產品由機器人去毛刺。

上述去毛刺工具或方法（fǎ）理論上（shàng）可以去除所有毛刺，但由於人工操作質量由人控（kòng）製，因人（rén）而異，去（qù）毛刺後不（bú）僅零件質量差異大，穩定性差，還存在漏工序的風險。並且由於勞動強度大，勞動效率低；機器人去毛刺成本高，在多品種小批量的情況下，實現全部機器人去毛刺是不現實的。

新技術方（fāng）法（fǎ）

4.1理論（lùn）分析（xī）

毛刺的形成機理是由於加工過程中切削狀態的不連續造（zào）成的，毛刺形成後（hòu）容易（yì）卷曲形成（chéng）弧形狀態。當毛刺在沒有任何擠壓或（huò）幹涉（shè）碰撞等作用下形成時，會殘留（liú）在切割後（hòu）的基（jī）板邊緣，形成工件的殘留毛刺；在碰撞或（huò）擠壓的情況下，會形成碎片。基於（yú）此，以圓弧（hú）卷曲毛刺為研究對象（xiàng），采用預切錐麵形成毛刺擠壓麵去毛刺，以下簡稱預切法去毛刺，並進行工藝可行性試驗。圖6是（shì）加工後切屑的狀態，可以簡單理解為毛刺的形狀。

針對倒軸孔毛刺難以去除的問（wèn）題，可以采用預切削的方法來解決。

反向（xiàng）軸孔的直徑為25毫米，反（fǎn）向（xiàng）軸孔兩端麵之間的距（jù）離為42毫米。原加工工藝:立式加工中心加工軸承孔等（děng）→立式加工中心加（jiā）工倒檔軸（zhóu）孔、撥叉（chā）軸孔等→臥式加（jiā）工（gōng）中心加工倒檔軸端麵及周邊（biān）孔等。

毛刺（cì）形成原因分析:由於加（jiā）工反向軸孔端麵時反向軸孔已加工到成品尺寸，加工（gōng）反向軸孔端麵時反向軸孔附近有殘留鋁，加工中產生的切屑無法通過擠壓（yā）或碰撞（zhuàng）去除， 加工反向軸孔端麵時，毛刺（cì）很容易進（jìn）入反向軸孔，由（yóu）於（yú）端銑刀與加（jiā）工麵（miàn）的接觸位置不同，端銑刀的刀尖和刀柄之間（jiān）的徑向變（biàn）形不同，容易造成刀（dāo）具和被加工零件的連續擠壓，導致加工（gōng）後前孔存在毛刺，如圖7所示。

解決方法:由於孔口殘留鋁的存在是毛刺（cì）產生的一部分（fèn）原因，所以可（kě）以通過工藝（yì）安排，對孔口鋁進行一步預處理，消除臥式加工中心產生毛刺的條件，主（zhǔ）動創建毛刺擠（jǐ）壓麵，消除加工過程中產生的毛刺。

改進後的加工工藝為:立式加工中心加工軸承孔→立式加工中心加工倒檔軸孔和（hé）撥叉軸孔、預加工倒檔軸孔倒角→臥式（shì）加工中心加（jiā）工倒檔軸孔端麵和周邊孔等。

根據改進後的加工工（gōng）藝，研（yán）製了預切正反倒（dǎo）角刀（dāo）具(見圖8)。

由於刀（dāo）具最（zuì）大直徑24mm <反（fǎn）向軸孔直徑25mm，傾角135° < 180°，刀具（jù）設計合理，操作安全。

4.2現場測試

新工藝試（shì）驗（yàn）在（zài）該公司的一個殼體（tǐ）生產車間進行。測試參數為:轉速n = 1500r轉/分，進給速度vf = 150mm毫米/分。圖9為立式加工（gōng）中心的預切削刀具係統，圖10為（wéi）工件的預切削狀態，圖11為零件反向軸孔前側的預切削去毛刺效（xiào）果，圖12為零件反向（xiàng）軸孔後側的預切削（xuē）去毛刺效果。

測試結果:預切立式加工中心的反向軸孔去除鋁並形成毛刺擠壓麵後，臥式加工中心加工的反向軸孔端麵無毛刺產生，無毛刺進入（rù）加工的反向軸孔。試驗取得了良好的效果。

切（qiē）削前去毛刺（cì）的擴展應用

在預切法的基礎上，采用預鑄法去毛刺。

預鑄去毛刺機構:在加工好的毛坯上鑄造倒角，通過擠壓加工過程（chéng）中的毛刺（cì）和預（yù）鑄倒角，去除加（jiā）工過程中產生的毛刺，實現無毛刺加工。

預（yù）鑄倒（dǎo）角毛坯如圖，預鑄後零件狀態。

本項目重點研究了（le）反向軸孔正反向去毛刺方法，自主研發了預切削正反向倒角刀具，實（shí）現了反向（xiàng）軸孔無毛刺加工的（de）目標（biāo）。同時，在預切法的基礎上，廣泛采（cǎi）用預鑄法去毛刺，實驗取得了良好的效果。預切割去毛刺在公司實際生產中已經得（dé）到（dào）廣泛應用，預鑄造（zào）也在逐步推廣應用。