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1、切削加工中去除毛刺的方法、马金才〔提要〕毛刺是机械加工中经常出现的一种缺陷,是影响加工质盆的因素之一。本文分析了各种切削加工中毛刺的形成情况和刀具几何形状对毛刺的影晌,分别提出了车削、钻削、铣削及齿轮加工中去除毛刺的方法。采用这些方法,可作到工件上不出毛刺、出小毛刺或使毛刺产生在无影响的部位。过去,人们认为毛刺是机械加工中不可避免的一种缺陷,对它束手无策,只能在机械加工之后,再进行一次清除加工。随着科学技术的发展和人们在生产实践中不断总结经验,逐渐认识到,通过改进机械零件外形的设计,合理选用刀具及切削规范,可以在机械产品生产中,对毛刺进行
2、一定程度的控制,作到加工工件不出毛刺、出小毛刺或使毛刺产生在无影响的部位,从而提高加工质量,降低加工成本。机械加工中,促成产生毛刺的因素很多,图1主要因素之一是刀具间题。切削刀具不但其中可能刃磨得绝对锋利,不论使用的是什么样的刃磨方法,最终总会在切削刃上留有10”2。协m的圆角。加之切削过程中磨损钝化和积屑瘤的影响,常使刀具处于负前角条件下工作,促成切削条件恶化,切削阻力增加,切削热增高。此时靠近刀具刃部的金属材料不是处于被切削状态,而是处于被压延状态,如图1所示。产生塑性变形区的金属材料,在切削力作用下,向工件上临近的自由表面蠕动,形成
3、毛刺,如图2所示。这种毛刺生成机理与切削刀具有着密切关系。现将车、钻、铣、切齿等工序中,刀具对毛刺的影响分别叙述如下。一、车削用普通车刀切削外圆时,在加工表面上产生的毛刺是造成实际表面粗糙度大于理论表面粗糙度的原因之一。过去,人们多认为这种情况是由于积屑瘤或机床振动造成的(如图3所图2示)。这里影响毛刺大小的,除工件材质的物理性能因素外,主要是车刀的几何形状与切削用量。科学家们所作的试验表明,在切削速度和走刀量不变的情况下,刀尖角e值和切削深度t值是主要影响因素。从图4中可以看出,毛刺的大小随着切削深度的增加而增大,随着刀尖角的变小,其
4、增大速度加快。当刀尖角0值接近t值的增加而波动。铡孪小,_而且不再随着根据这个道理,我们可以设计出一种改善`“”’时,毛刺的高度表面粗糙度的加工方法,即尽量使刀尖角的e值加大,来减小毛刺的高度.但当e值接近180`时,刀刃与工件的接触部分增大,会引起机床系统的振动,使工件表面质量恶化,甚至达到无法继续进行切削的程度。为了减少震动,获得较好的表面粗糙度,人们广泛采用了苏联克列索夫车刀(如图5所示)。这种车刀的特点是刀具修光刃与工件轴线平行,修光刃长度等于走刀量S的1.5~2倍,即:AB=(1.5~2.。)S。在一般情况下,生产中使用的切削用
5、量为S二0.1~2皿m/rev。这里告诉我们,用克列索夫车刀加工出来的工件,其实际表面粗糙度与理论表面粗糙度相接近,即:h,二五t。故使用大走刀量切削时,用克列索夫车刀加工出来的工件表而质量比用一般车刀好得多。车削加工中,毛刺不只是产生在外圆表面上,同时也产生在端面的棱边上,而且较大。这类毛刺的大小与刀具的儿何形状和切削规范,同样有着密切关系。从图6中可以看出,端面毛刺的高度与刀具主切削刃导角甲和吃刀深度成正比。加工较精密的螺纹时,质检中常因毛刺的存在,而将螺纹量规卡住,影响精度测量。此时了,,尸尸尸洲洲丝哀甲褪!J/。龟挤60一’一闷
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7、l1“咨二址址二扩一一一一州脚ù一一认奇一山à户属日ǎ翅修{。。25卜哈一一一了一切削深度(m贝)图6只需将刀具结构略加改进,如图7所示,即可防止毛刺产生。成批生产中,采用成形刀具加工,不仅效率高,工件尺寸稳定,而且控制毛刺的效率也很好(见图8)。虽然这种刀具的制造和重磨困难一些,但总的经济效益较好。二、钻孔机械加工中,钻孔的工作量是很大的,而且钻孔时产生的毛刺粗大而坚硬,去除毛刺的工作相当繁重,通常靠大量的手工作业来
8、完成。因此,控制毛刺的问题,就显得更加重要。加工一般通孔用的钻头,有标准型的、多段刃的、弧形刃的、螺尖形锥角式的等等,如图9所示:A一标准型钻头;B一弧形刃钻头;C一多段刃钻头;D一螺尖形锥角钻头(加工深孔用);E一螺尖形锥角钻头(加工薄板用)。根据日本宫谷等人对上述五种钻头所作的切削试验表明,由于它们的几何形状不同,控制毛刺的效果也不同,如图l。所示。根据每种钻头控制毛刺的效果好坏所取得的分数来看,它们之间差距悬殊。多段钻头控制毛刺的效果最好,其次是弧形刃钻头,再次是螺尖形锥角钻头。效果最差的是标准型钻头。直刃钻头控制毛刺的效果虽然较差
9、,但其最大的优点是刃磨简便,故得到广泛的应用。使用直刃钻头加工软质材料时,从有利于控制毛刺的角度出发,建议选用螺旋角。一45’~60’,顶角Zk:=120“、240’的钻头为宜。钻削半硬质材料
