切削加工中去除毛刺的方法

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

2、,可以在机 械产 品生产中 ,对毛刺进行一定程度的控制 , 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

3、 ,在切削力作用下 ,向工件上临近的 自由表面蠕动 ,形成毛刺 ,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

4、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 1 80 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

5、与工件轴线平行 , 修光刃 长度等于走 刀量 S 的 1 . 5 2 倍, 即 : A B = ( 1 . 5 2 . 。 )S 。在一般情况下, 生产 中使用的切削用量 为S 二 0 . 1 2 皿m / r e v。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

6、 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6 0 一 一闷r 尸匕 别以二小刁节切 穷哎深 度 t 一( m m)图 4! 乳1 *11 p实际 麦 而粗糙 度图 3图 5月.0,户巧 、.wes卜吸护we|l1“ 咨二址址二扩一一一一州脚一一认奇一山户属日翅修。 。2 5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 ,

7、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 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

8、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 ,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 6 0 , 顶 角Z k : = 1 2 0 “ 、 2 4 0 的钻头为

9、宜 。 钻 削半硬质材料时 , 选用 。 = 3 0 。 S Q , 2 k r = 1 0 0 0 1 5 。 。 钻头为宜。气 动、 液压元件等阀体加工中, 交叉孔很多 , 在两孔相贯的交线上 , 产生的毛刺是很难除掉的。 这里如使用组合钻头加工 , 就可 以有效地控制毛刺 ( 见图1 1 ) 。下面介绍两种适用于批量生产的除毛刺专用工具 , 这类专用工具在 日、 美等 国已 得到有图7工。 灯图8人BCDE自命自自愈图9冒l. 以 下界小甲l、 0.1_ . 犷 /久 ! 1 一-一1 1效的应用。整体式除毛刺 刀这种专用工具效率很高 , 可 以一次除去孔的上下两侧的毛刺 ( 见图1 2

10、 ) 。装配 式除毛刺刀装配式除毛刺刀的结构较整体式的复杂一些 ,但它可根据不同的加工对象更换刀 片 ( 见图 1 3 ) 。滑动顶杆刀片旋转 中心梢 往三、 铣削铣削小平面小面积铣削时 , 使用柱形铣刀比用端铣刀控制毛刺效果好 ( 如 图41 所示 ) 。 用柱形铣刀加工平面时。 垂直于工件 棱边的切削 分力小 ,故产生的毛刺也小。铣削大平面大面 积铣削时), 使用错齿盘铣刀 比用普 通盘铣刀控制毛刺效果好。 错齿盘铣刀 的刀齿分成 A 、 B 两 组 , 将 A 组刀齿沿刀盘径 向向外 ( 进给方向 ) 移动a 量 , B 组刀齿沿刀盘轴 向彻 削深度方向 ) 移动b 量 , 如 图1 5

11、 ( a ) 、 ( b ) 所 示 。已钊大毛刺小图 1 2图 1 4已寥)已厂,下单 刃 刀片上单 刃刀 片进给方 向个图 1 3图 1 s a二。 片 _人之 匀至厂茸” 川 t一 ”;亡幸 !;添澎入 1 n l 少图 1 s b经过这样调 整 ,A 组刀齿切削深度大,完成主要切削量 , 留下的较大 毛刺被 B 组刀 齿连同 最后一 层切削余量切掉。 因 B 组刀齿的切削深度小 ,故产生的毛刺也小 。 铣摺或铣“L ”形平面a 、 右旋立铣刀右旋立铣刀 的端齿为正前角 , 刃 口 锋利 , 切 削 条件好 , 加工件 的表面质量高, 但侧刃 的切削力方向向_ L , 工件 棱边上产生毛

12、刺的地Jj多 ( 参见图1 6 ) 。b 、 左旋立铣刀左旋立铣 刀侧刃 的切削方向向下 , 工件棱边上产生 毛刺的地方少, 而且切屑 向下翻 , 不会遮盖工件表面上的划 线, 适 甲于金 属模加工( 见 图 17 ) 。 但左旋立铣刀 的端 齿为负前角 ,切削条件不佳 ,加工出 来的工件表面 质量 较差。c 、 三面 刃铣刀使用三面刃铣刀加工沟槽 或“L ”型平 面时 ,控制毛刺的效果最好 , 在各个棱线上都不产生毛刺 ( 见图 1 8 ) 。d 、 组合铣刀用普通片铣刀 或键槽铣刀加工沟槽 时 , 在槽 的梭边上产生毛刺, 如图 19 所示。 如改用图20 所示的组合刀具 ,就不会产生毛刺

13、。四、 齿轮加工加工传动齿轮时, 切齿后往往不再进行倒角。 此时为除去齿侧上的毛刺, 在切齿的同时无毛荆( 右旋 J图 1 6无毛 越6 1 2户-大毛封( 左 旋 )图 1 7图 1 8图 1 9七二习公目店二;习二习1二曰g _ 石石石云.叫匾刁t竺刀;上 = 而叫口L一j杆l肠卜目二. _匕,曰日 曰吕留. 曰.叫 舀三】. . 日陌 二二二二f 二二二二t 三皿喊 J 仁蕊图 2 0健图图可借助侧面刮刀将毛刺刮掉 , 如图21 所示。 使用毛刺刮刀时 , 一定要根据齿轮材质 的硬度 , 通过弹簧 来调 整其压力达到适宜程度, 以免压力过大造成 “ 抠肉” , 而过小又刮不掉 毛刺。齿轮

14、端面上的这些 毛刺如果清除不净, 在剃齿时很容易进入剃齿刀 的容屑槽里 , 这是造成剃齿刀损坏的原因之一 。在剃齿中, 如果刀具的往复次数和进给量过大 , 会在齿面上产生塑性流动型毛刺 , 如图纱 件夕犷 博) 讯)/ / / /, /2 所示。 这是造成齿轮断齿的原因之一。 这种毛刺很难用一般方 法除掉 , 有效 的对策是在剃前滚刀 齿形上预加适宜的根切量 , 这样就可 以在剃齿时, 顺利而光滑地进行 , 在齿根部不产生塑性流动型毛刺。( 许祖德技校 )编辑:石 明佼刀 是金属切 削加工 中一 种重要的孔加工工具 。 长期 以 来 , 铰孔 质量 在一定 范 围内还存在一些问题 , 例如 ,

15、 表 面粗糙度达 不 到要求 , 孔表 面容 易产 生拉 沟 痕、 啃 刀 痕等。 其次是铰孔校边度 大 , 尺寸 不稳 定。 此 外 , 铰 刀 衬 用度也差 。原航 空工业部中南传动机械厂最近研制 成一 种新 结构铰 刀 ( 如图 ) , 该铰 刀 采用微量 切削原理 , 在普通铰 刀 的基础上加 以 改进 , 设 计制造成多锥刃 饺刀 。 这种新结构饺刀 铰孔质量高而 稳 定 , 铰 孔精度 可达 H 7 、 H S , 表面 粗糙 度 可达 R o o . 8 ” 0 . 1 协m , 且 使用 寿命长 。 新 结 构铰刀的寿命 虽 随加 工材料、 孔径 大小 及精度要求的 不同 而异 , 但 无 论是 加 工碳 钢、 合金钢、 铸铁 , 还是 铝撰合金 等 , 一 次修磨 使用寿命与普通铰 刀 相 比 , 至 少提高 10 倍 以 上 。新 结构铰 刀 作为一 项 新技 术 , 于 1 9 8 6 年 3 月获湖南省 国防科工 委硕 发的科 技 成 果 一等奖 , 并参加 1 9 8 6 年在 武汉举办的 第二 届 全 国发明展览