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機械加工后的毛刺怎么處理?

機械加工后的毛刺怎么處理?

發布日期:2019-06-03 作者: 點擊:

      機械加工后的毛刺很煩人,不怕!這里有方案金屬切削過程常常伴隨著毛刺的生成。毛刺的存在不僅降低了工件的加工精度和表面質量,影響到產品的使用性能,有時甚至會引發事故。對于產生的毛刺問題,人們通常用去毛刺工序來解決。去毛刺是一個非生產性過程,它不僅增加產品成本,延長產品生產周期,而且毛刺去除不當還會導致整個產品報廢,造成經濟損失。

本文首先對影響端銑毛刺形成的主要因素進行系統地分析,并從結構設計到制造加工全過程出發,探討了減小和控制銑削毛刺的方法和技術。


一、端銑加工中毛刺的主要形式

按照切削運動——刀具切削刃毛刺分類體系,端銑過程中產生的毛刺主要有主刃兩側方向毛刺、側邊切出切削方向毛刺、底邊切出切削方向毛刺及切入和切出進給方向毛刺五種形式(見圖1)。

礦山機械加工

圖1 端銑加工形成的毛刺

一般而言 ,底邊切出切削方向毛刺與其它毛刺相比具有尺寸大、去除困難的特點。為此,本文以底邊切出切削方向毛刺作為主要研究對象開展研究。根據端銑中底邊切出切削方向毛刺尺寸和形態的不同,又可將其分為如下三種:I型毛刺(尺寸較大,去除困難,去除費用較高),II型毛刺(尺寸較小,可以不去除或去除容易)和III型毛刺即負毛刺(如圖2所示)。

機械加工

圖2 銑削時底邊切出切削方向毛刺種類

二、影響端銑毛刺形成的主要因素

毛刺的形成是一個非常復雜的材料變形過程。工件材料特性、幾何形狀、表面處理、刀具幾何形狀、刀具切削軌跡、刀具磨損、切削參數及冷卻液的使用等多種因素都直接影響毛刺的形成。圖3為端銑毛刺影響因素框圖。在具體的銑削條件下,端銑毛刺的形態和尺寸取決于各影響因素的綜合作用,但不同的因素對毛刺的形成具有不同的影響。

礦山機械加工

圖3 銑削毛刺形成因果控制圖

1、刀具進入/退出

一般情況下,刀具旋出工件時所產生的毛刺比刀具旋入工件時所產生的毛刺大。

2、平面切出角

平面切出角對底邊切出切削方向毛刺的形成有很大的影響。平面切出角的定義為當切削刃旋出工件終端面時,在過切削刃上一點垂直銑刀軸線的平面內,該點的切削速度(刀具轉速與進給速度的矢量合成)的方向與工件終端面方向之間的夾角。工件終端面的方向為從刀具旋入點指向刀具旋出點。如圖5所示,Ψ為平面切出角,其范圍0°<Ψ≤180°。

試驗結果表明:毛刺高度隨著切削深度的變化而發生形式轉變,即隨著切削深度的增加毛刺由I型毛刺向II型毛刺轉變。通常將產生II型毛刺的最小銑削深度稱為界限切削深度,用dcr 表示。圖6顯示了加工一種鋁合金時平面切出角和切削深度對毛刺高度的影響。

風電機械加工

圖6 毛刺形式與平面切出角和切削深度

由圖6可以看出:平面切出角越大,界限切削深度越大;當平面切出角大于120°時,I型毛刺尺寸較大,向II型毛刺轉變的界限切削深度也大。因此,小的平面切出角利于II型毛刺產生,這是因為Ψ越小,終端面支承剛度相對提高,毛刺越不易形成。


進給速度的大小和方向對合成速度v的大小和方向均會產生一定的影響,進而對平面切出角和毛刺形成產生影響。因此,進給速度與退出邊偏移角α越大,Ψ越小,越利于抑制較大毛刺的形成(如圖7 所示)。

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圖7 進給方向對毛刺形成的影響

3、刀尖退出順序EOS

在端銑過程中,毛刺尺寸在很大程度上取決于刀尖的退出順序。如圖8所示:A點為副切削刃上的點,C點為主切削刃上的點,B點為刀尖頂點。假設刀尖是鋒利的,即不考慮刀尖圓弧半徑。如果B-C邊先退出工件,A-B邊后退出工件,則切屑鉸接在已加工表面上,隨著銑削的進行,切屑被推出工件,形成尺寸較大的底邊切出切削方向毛刺。如果A-B邊先退出工件,B-C 邊后退出工件,切屑鉸接在過渡表面上,被切出工件,形成尺寸較小的底邊切出切削方向毛刺。

試驗表明:

①使毛刺尺寸依次增大的刀尖退出順序ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA。

②EOS所產生的結果是一樣的,只是在相同的退出順序下,塑性材料比脆性材料所產生的毛刺尺寸要大。刀尖退出順序不僅與刀具幾何形狀有關,還與進給量、銑削深度、工件幾何尺寸及切削條件等因素有關,是通過多種因素綜合起來對毛刺的形成施加影響。

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圖8 刀尖退出順序與毛刺的形成

4、其它因素的影響

銑削參數、銑削溫度、切削環境等對毛刺的形成也會產生一定的影響,部分主要因素如進給速度,銑削深度等的影響通過平面切出角理論和刀尖退出順序EOS理論體現出來,此不贅述;

②工件材料塑性越好,越易形成I型毛刺。在端銑脆性材料的加工過程中,如進給量或平面切出角較大,則有利于III型毛刺(虧缺)形成;

③當工件的終端面與已加工平面之間的角度大于直角時,因終端面支承剛度增強,能抑制毛刺的形成;

④銑削液的使用有利于刀具壽命的延長,減小刀具磨損,潤滑銑削過程,進而減小毛刺尺寸;

⑤刀具磨損對毛刺的形成有很大的影響,當刀具磨損到一定程度,刀尖圓弧增大,不僅刀具退出方向毛刺尺寸加大,刀具切入方向也會有型毛刺生成,其機理有待進一步深入研究。

⑥其它因素如刀具材料等對毛刺的形成也有一定的影響。在相同的切削條件下,金剛石刀具較其它刀具更有利于抑制毛刺形成。


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關鍵詞:風電機械加工,礦山機械加工,鈑金加工

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