關(guān)于機械加工中毛刺的影響分析及其控制探討

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（平頂山技師學(xué)院，河南 平頂 467000）

由于受到生產(chǎn)制造工藝的制約，金屬零件在經(jīng)過機械切削加工后，難以避免地會產(chǎn)生表面毛刺和棱角毛刺，而毛刺會對機械產(chǎn)品的后續(xù)加工、裝配、使用和運輸造成重要影響，輕則導(dǎo)致成本上升，重則甚至可能導(dǎo)致產(chǎn)品報廢。傳統(tǒng)人們習(xí)慣于用手動工具去除毛刺，但這種方法不僅勞動量大，而且效率極低，且毛刺去除質(zhì)量也不能得到有效保障。鑒于此，有必要對毛刺的產(chǎn)生進行控制。文章對毛刺的形成原因及危害影響進行了分析，并著重探討了控制毛刺產(chǎn)生的方法，希望對業(yè)內(nèi)同仁能夠起到一定的參考和借鑒作用。

1 毛刺的形成及其危害影響分析

經(jīng)過大量的生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)，機械加工中的毛刺產(chǎn)生與加工材料的延伸率和應(yīng)變硬化指數(shù)相關(guān)。延伸率和應(yīng)變硬化指數(shù)越小，那么加工時材料變形吸收的能量就越小，毛刺的形成幾率就越低；反之，變形吸收的能量就越大，此時因為切削層被切離的難度增大，所以也就容易形成毛刺。

毛刺是機械加工中難以徹底避免的一種現(xiàn)象，其會對工件的后續(xù)加工、裝配及使用等帶來嚴(yán)重危害，其具體影響如下：（1）毛刺會降低表面加工精度和粗糙度，影響工序質(zhì)量。（2）毛刺會對下道工序的定位造成干擾，進而影響下道工序的加工質(zhì)量。（3）機械加工中經(jīng)常需要對加工成果進行測量，但毛刺的存在會干擾測量精度。（4）機械產(chǎn)品一般都是由眾多零部件組裝而成，如果這些零部件存在表面和棱角毛刺，那么就會直接影響到裝配質(zhì)量，甚至造成產(chǎn)品無法正常裝配。（5）在工件的后續(xù)加工和運輸中，毛刺還可能對工人和搬運人員造成傷害。（6）有時加工過程會導(dǎo)致毛刺脫落，而毛刺脫落可能會形成虧缺，造成工件的尺寸超差或報廢。（7）一些對表面光滑度和尺寸精度要求較高的零件，比如精密導(dǎo)軌，如果其上帶有毛刺，就會嚴(yán)重影響到其使用性能。（8）在使用中，毛刺的突然脫落還可能影響到整個設(shè)備的正常運行，比如破壞傳動的平穩(wěn)性，導(dǎo)致故障發(fā)生。（9）因為要采用毛刺去除工藝，所以會變相增加產(chǎn)品的加工成本；最后，毛刺的存在將直接影響到機械產(chǎn)品的外在美觀度。

2 控制毛刺產(chǎn)生的方法

2.1 控制切削深度

根據(jù)以往的加工經(jīng)驗，毛刺的高度與切削深度存在一定的關(guān)系，二者在一定范圍內(nèi)成正比，所以為了控制毛刺的高度，傳統(tǒng)做法是選擇較小的切削深度。但切削深度過小會增大切削次數(shù)，不僅使生產(chǎn)率降低，還會增大生產(chǎn)成本，而且當(dāng)切削深度達到一定值后（毛刺轉(zhuǎn)折點），毛刺的高度會急劇降低并保持成一恒值，如圖1所示。所以現(xiàn)實中我們需要對機械切削深度進行合理控制，盡量將切削深度控制在毛刺轉(zhuǎn)折點以上，這樣既能確保毛刺的高度可以被有效減小，又不會影響到加工成本和效率。

圖1 毛刺高度和切削深度的某實驗對比關(guān)系

2.2 控制切削速度

在機械加工過程中，切削速度也是影響毛刺產(chǎn)生的一個重要因素。當(dāng)切削速度較大時，切削層來不及變形就會被分離，所以不利于形成毛刺；反之，切削層的變形就會較大，導(dǎo)致切屑不能順利地分離，就會形成毛刺。因此，需要盡可能地提升切削速度以控制毛刺產(chǎn)生。

2.3 控制刀具的角度

在車削加工時，刀具的負偏角也是影響毛刺產(chǎn)生的一個重要因素，主要體現(xiàn)為殘留面積的毛刺。因此，可以通過減小負偏角的方法來對毛刺的產(chǎn)生進行控制。

2.4 控制切削的方向

在進行銑削加工時，通過切削方向和進給方向的合理搭配，可使毛刺產(chǎn)生在不重要的表面上甚至避免毛刺產(chǎn)生。

2.5 控制刀具的鋒利程度

當(dāng)?shù)毒叩妮^為鋒利時，切削層還來不及吸收較大能量發(fā)生變形就會被分離，就不易產(chǎn)生毛刺；反之，金屬切削層會發(fā)生較大變形，進而產(chǎn)生滑移或斷離，形成較大的毛刺。在金屬切削加工時，一定要使用刃口較鋒利的刀具。

2.6 控制棱角效應(yīng)

在對機械零件進行加工時，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，面與面的棱邊很容易產(chǎn)生毛刺，即棱角毛刺，且這種毛刺的大小與棱角取值密切相關(guān)。棱角越小時，棱角處的抗彎強度就越低，能量較易被吸收，所以極易產(chǎn)生毛刺；反之，棱邊處切削層的抗彎強度會增大，金屬切削層還沒達到發(fā)生彎曲的程度時就會被切除，所以就不會產(chǎn)生毛刺。因此，對棱角進行適當(dāng)增大也可以控制毛刺的形成。

2.7 改善切削工具

對切削工具進行改善，比如采用組合刀具，可以對毛刺的產(chǎn)生進行有效控制。比如鉆孔、锪孔和圓柱沉孔如果用三把刀分三次完成，那么三者之間的結(jié)合處就容易形成毛刺；而改用將三把刀組合在一起的組合刀具一次完成，那么就不易產(chǎn)生毛刺。

3 結(jié)語

文章對毛刺的形成原因、危害影響及控制方法進行了詳細探討，但控制毛刺最根本的措施還是需要研究推廣新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備，從加工方法和原理上進行革新以消除毛刺影響，是技術(shù)人員未來還需要繼續(xù)努力的地方。