关于机械加工中毛刺的影响分析及其控制探讨

2018-12-12杨校可

时代农机 2018年10期

杨校可

（平顶山技师学院，河南平顶 467000）

由于受到生产制造工艺的制约，金属零件在经过机械切削加工后，难以避免地会产生表面毛刺和棱角毛刺，而毛刺会对机械产品的后续加工、装配、使用和运输造成重要影响，轻则导致成本上升，重则甚至可能导致产品报废。传统人们习惯于用手动工具去除毛刺，但这种方法不仅劳动量大，而且效率极低，且毛刺去除质量也不能得到有效保障。鉴于此，有必要对毛刺的产生进行控制。文章对毛刺的形成原因及危害影响进行了分析，并着重探讨了控制毛刺产生的方法，希望对业内同仁能够起到一定的参考和借鉴作用。

1 毛刺的形成及其危害影响分析

经过大量的生产实践发现，机械加工中的毛刺产生与加工材料的延伸率和应变硬化指数相关。延伸率和应变硬化指数越小，那么加工时材料变形吸收的能量就越小，毛刺的形成几率就越低；反之，变形吸收的能量就越大，此时因为切削层被切离的难度增大，所以也就容易形成毛刺。

毛刺是机械加工中难以彻底避免的一种现象，其会对工件的后续加工、装配及使用等带来严重危害，其具体影响如下：（1）毛刺会降低表面加工精度和粗糙度，影响工序质量。（2）毛刺会对下道工序的定位造成干扰，进而影响下道工序的加工质量。（3）机械加工中经常需要对加工成果进行测量，但毛刺的存在会干扰测量精度。（4）机械产品一般都是由众多零部件组装而成，如果这些零部件存在表面和棱角毛刺，那么就会直接影响到装配质量，甚至造成产品无法正常装配。（5）在工件的后续加工和运输中，毛刺还可能对工人和搬运人员造成伤害。（6）有时加工过程会导致毛刺脱落，而毛刺脱落可能会形成亏缺，造成工件的尺寸超差或报废。（7）一些对表面光滑度和尺寸精度要求较高的零件，比如精密导轨，如果其上带有毛刺，就会严重影响到其使用性能。（8）在使用中，毛刺的突然脱落还可能影响到整个设备的正常运行，比如破坏传动的平稳性，导致故障发生。（9）因为要采用毛刺去除工艺，所以会变相增加产品的加工成本；最后，毛刺的存在将直接影响到机械产品的外在美观度。

2 控制毛刺产生的方法

2.1 控制切削深度

根据以往的加工经验，毛刺的高度与切削深度存在一定的关系，二者在一定范围内成正比，所以为了控制毛刺的高度，传统做法是选择较小的切削深度。但切削深度过小会增大切削次数，不仅使生产率降低，还会增大生产成本，而且当切削深度达到一定值后（毛刺转折点），毛刺的高度会急剧降低并保持成一恒值，如图1所示。所以现实中我们需要对机械切削深度进行合理控制，尽量将切削深度控制在毛刺转折点以上，这样既能确保毛刺的高度可以被有效减小，又不会影响到加工成本和效率。

图1 毛刺高度和切削深度的某实验对比关系

2.2 控制切削速度

在机械加工过程中，切削速度也是影响毛刺产生的一个重要因素。当切削速度较大时，切削层来不及变形就会被分离，所以不利于形成毛刺；反之，切削层的变形就会较大，导致切屑不能顺利地分离，就会形成毛刺。因此，需要尽可能地提升切削速度以控制毛刺产生。

2.3 控制刀具的角度

在车削加工时，刀具的负偏角也是影响毛刺产生的一个重要因素，主要体现为残留面积的毛刺。因此，可以通过减小负偏角的方法来对毛刺的产生进行控制。

2.4 控制切削的方向

在进行铣削加工时，通过切削方向和进给方向的合理搭配，可使毛刺产生在不重要的表面上甚至避免毛刺产生。

2.5 控制刀具的锋利程度

当刀具的较为锋利时，切削层还来不及吸收较大能量发生变形就会被分离，就不易产生毛刺；反之，金属切削层会发生较大变形，进而产生滑移或断离，形成较大的毛刺。在金属切削加工时，一定要使用刃口较锋利的刀具。

2.6 控制棱角效应

在对机械零件进行加工时，经常会发现，面与面的棱边很容易产生毛刺，即棱角毛刺，且这种毛刺的大小与棱角取值密切相关。棱角越小时，棱角处的抗弯强度就越低，能量较易被吸收，所以极易产生毛刺；反之，棱边处切削层的抗弯强度会增大，金属切削层还没达到发生弯曲的程度时就会被切除，所以就不会产生毛刺。因此，对棱角进行适当增大也可以控制毛刺的形成。