金屬端（duān）銑加（jiā）工（gōng）中如何減少毛刺的產生

端銑中毛刺（cì）的主要形式（shì）

根據切削運動-刀具切削刃毛刺的分類體係，端銑過程中（zhōng）產生的毛刺主要有五種形式:主刃雙側毛刺、側刃切出切削方向（xiàng）毛刺、底刃切出切削方向毛刺和切入切出進給（gěi）方向毛刺（cì）。

一般來說，從底邊切出（chū）的毛刺與其他毛刺相比，具有尺寸大，不易去除的特點。因此，本文以從底邊切出的切削方向的毛刺為主要研（yán）究對象。根據（jù）端銑時從底刃切（qiē）下的（de）切削方向毛（máo）刺的大小和形狀不同，可（kě）分為以下三種:I型毛刺(尺寸較大，不易去（qù）除，去除費用較高)，II型毛刺(尺寸較小，因此可以輕鬆去（qù）除或不去除)，III型毛刺（cì），即負型毛刺。

影（yǐng）響端銑毛刺形成的主要因素

毛刺的形成是一個非常（cháng）複雜的材料變形過程（chéng）。材料特性、幾何形狀、表麵處（chù）理、刀具幾何形狀（zhuàng）、刀具切削路徑、刀具磨損、切削參數、冷卻劑的（de）使用和其他因素直接影響毛刺的形成。圖3是端銑毛刺（cì）影響因素的框圖。在特定的銑削（xuē）條件下，端銑毛刺的形狀和大小取（qǔ）決於各種（zhǒng）影響（xiǎng）因素的綜合作（zuò）用，但不同的因素對毛刺的形成有不同的影響。

01工（gōng）具進入/退出

一般來說，刀具旋出工件時產生的毛刺大於刀具旋入工件時產生的（de）毛刺。如圖4所示，圖4a是刀具旋出時工（gōng）件的端麵（miàn），容易產生較大的I型毛刺。當刀具旋轉進入工件時，產生的毛刺通常是II型毛（máo）刺（cì）。

02平麵（miàn）切割角

平麵切削角對底刃切削方向的毛刺形成有很（hěn）大影響。平麵切出角定義為當切削刃旋轉出工（gōng）件端麵時，在垂直於銑刀軸線的平麵內，通（tōng）過切（qiē）削刃（rèn）的一點的切削速度(刀具轉速和進給速度的矢量組合)方向與工件端麵方（fāng）向之間的角（jiǎo）度。工件端麵的方向是從（cóng）刀具擰入點到刀具擰出點。如圖5所示，ψ為平麵切出角，其取值範圍為0。

實驗結果表明，毛刺高度隨切削深度的變化而變化，即隨著切（qiē）削（xuē）深度的增加，毛（máo）刺由I型毛刺向II型毛刺變化。通常（cháng），II型毛刺（cì）的最小銑削深度稱為臨界切削深度，用dcr表示。圖（tú）6示出了當加工鋁合金時平麵切削角度和切削深度對毛刺高度的影響。

可以（yǐ）看出，平麵（miàn）切削角越大，切削深度越大。當平麵切削角大於120°時，I型毛刺的尺寸較（jiào）大，過渡到II型毛（máo）刺的切削深度也較大。因此（cǐ），較小的平麵切削角有利於II型毛刺的產生，因為ψ越小，端（duān）麵支撐剛度越（yuè）高，毛刺越不容（róng）易形成。

從圖5可以看出（chū），進給速度的大小和方向會對合成速度（dù）V的大（dà）小（xiǎo）和（hé）方向產生一定的影響，進而影響平麵切削角度和毛刺的形成。因此，進給速度與出口邊緣的偏離角α越大（dà），ψ越小，有利於抑製（zhì）較大毛刺的形成（chéng）(如圖7)。

03點退出序列EOS

在端銑過程中（zhōng），毛刺的大小很大程度上（shàng）取決於刀尖的退（tuì）出（chū）順序。如圖8:A點是副切削刃上的點，C點是主切削刃上的點，B點是刀尖頂點。假設刀尖是鋒利的，即（jí）不考慮刀尖的圓弧半徑。如果（guǒ）B-C刃（rèn）先從工件上退刀，A-B刃後從工件（jiàn）上退刀，切屑就鉸接（jiē）在加工麵上。隨著銑削（xuē）的（de）進行，切屑被（bèi）推出工（gōng）件，形（xíng）成一個較大的底部邊緣，以切除切削方向的毛刺。如果A-B刃先退（tuì）出工件，B-C刃後（hòu）退出工件（jiàn），則切屑鉸接在過渡麵上，工件被切除，形成較小的底刃，切除切削方向的毛（máo）刺。

試驗（yàn）表明:①增加毛刺尺寸的刀尖退出順（shùn）序依次為ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA。②②EOS產生的結果是一樣的，隻是在同樣的（de）退出順序下，塑（sù）性材（cái）料產生的毛刺比脆性材料（liào）產（chǎn）生的毛刺大。

刀尖的退出順序不僅與刀具幾何形狀有（yǒu）關，還與進（jìn）給速度、銑削深度、工件幾何尺寸和切削（xuē）條（tiáo）件等有（yǒu）關（guān）。這通過各種因素（sù）的組合影響毛刺的形成。

04其他因素

①銑削參數、銑削溫度、切削環境（jìng）等。也會對毛刺形成有一定的影響。一（yī）些主要因素，如進給速度、銑削深度等。，都是通過平麵切（qiē）削角理論（lùn）和刀（dāo）尖退出序列的EOS理論來體現的，這裏不再贅述。

②工件材料的塑性越好（hǎo），越容易形成I型毛刺。在端銑脆性材料的過（guò）程中，如果（guǒ）進給（gěi）速度（dù）或平麵切削角較大，則有利於III型毛刺(缺陷)的形成。

(3)當工件的端麵和加工（gōng）平麵（miàn）之間的角度大於直角時，因為端（duān）麵的支撐（chēng）剛性增強，所（suǒ）以可以抑製毛刺的形成。

④使用銑削液有利（lì）於延長刀具壽命（mìng），減少刀具磨損，潤滑（huá）銑削過程，進一步減小毛刺尺寸。

⑤刀具磨損對毛刺的形成影響（xiǎng）很（hěn）大（dà）。當刀（dāo）具磨損到一定程度時，刀尖圓弧增大，不僅使（shǐ）刀具（jù）出刀方向的毛刺尺寸增大，還會在刀具切入方向產生異形毛刺，其（qí）機理有待進一步研究。

⑥其它（tā）因素，如（rú）工具材料，對毛刺的（de）形成也有一定的影響。在相同（tóng）的切削（xuē）條件下，金剛石刀具在（zài）抑製（zhì）毛刺形成方麵比（bǐ）其他刀具更有優勢（shì）。

控製端銑毛刺形成的（de）基本方（fāng）法

端銑毛（máo）刺的形成受多種因素的影響，不僅與具體的銑削（xuē）工藝有關，還與工件結構、刀具幾何形狀等因素有（yǒu）關。為了減少端銑時的毛刺，需要從多方麵控製（zhì）和減少毛刺。

01合理的結構（gòu）設計

毛刺的（de）形成很大程度上受工件結構的影響，不同（tóng）的工件結構，加工後邊緣處毛刺的形狀和大小也有很大差異。如果工（gōng）件的材料和表麵處理是預先確（què）定的（de），那麽工件的幾何形狀和邊緣是決定毛刺形成的重要因素。圖9顯示了在工件的端麵上（shàng）添加倒角以減少毛刺。

圖9添加出口（kǒu）邊緣（yuán）的倒角方法

02適當的處理順序

加工順序對端銑毛刺的（de）形狀和大小也有一定的影響。不同形狀和大（dà）小的毛刺有不同的工作量和相關費用。因此，選擇合適的加工順序（xù）是降低去毛（máo）刺費用的有效途徑。圖（tú）10示（shì）出了（le）如何通過采用適當的加工順序來控製較大毛刺的產生。

圖10加工順序控製方法的選（xuǎn）擇

在圖10a中，如果先鑽孔再銑平麵，容易在（zài）孔圓周上產生較大的銑削毛刺；如果在鑽孔前銑（xǐ）平麵，隻會在孔的圓周上切一個小的鑽孔毛刺。類似地，在圖10b中，通過首先銑（xǐ）削上表麵然（rán）後銑削凹形輪廓形成的毛刺（cì）小於（yú）通過首先銑削凹形輪廓然後銑削平麵形成的毛刺。

避免工具退出（chū）。

避免退刀是避免毛刺形成的有效方法，因為退刀是切削（xuē）方向毛刺（cì）形成的主要因素。通常銑刀旋出工件時產生的毛刺較大，而銑刀旋入工件時產生的毛（máo）刺較小（xiǎo）。所以在加工過程中要盡量防止銑（xǐ）刀擰出。如圖4所示，圖4b中產生的毛刺小（xiǎo）於圖4a中產生的毛刺。

04選（xuǎn）擇適當的（de）喂食路（lù）線。

從前麵的分析可以看出，當平麵切削角小於一定值時，毛刺尺寸較小。可以通過（guò）改變銑削寬度、進給速度(大小（xiǎo）和方向)和旋（xuán）轉速度(大小和方向)來改變（biàn）平麵（miàn）切削角度（dù）。因（yīn）此，通過選擇合適的進給路線可以避免I型毛刺的產生(見（jiàn）圖11)。

圖11控製（zhì）進給路線（xiàn）的方法

圖11a示出了（le）傳統的鋸齒形進給路線，並且圖中的陰影部分指示切割方向上可能產生較大毛刺的位置。圖（tú）11b采用改進的進給路（lù）線，可以避免切割毛刺的產生。雖然圖（tú）11b中的走刀路線比圖11a略長，銑削時間也多一點，但（dàn）是采用圖11a，由於不需要額外的去毛（máo）刺工序（xù），所以去毛刺的時間要多一點(雖然沒有太多陰影部分，也就是圖中產生毛刺的部分（fèn），但實際去毛刺時毛刺所在的所有邊緣都必（bì）須完成)。所以綜合來說，圖11b的送料路線在控製毛刺（cì）方麵比圖11a的好。

05選（xuǎn）擇合適的（de）銑削參數

端銑參數(如每（měi）齒進給量、端銑（xǐ）寬（kuān）度、端銑深度和（hé）刀具幾（jǐ）何角度等。)對毛刺形成有（yǒu）一定影響（xiǎng）。表1列出了選擇端銑參數以減小毛刺尺寸的幾個原則。

表1毛刺的類（lèi）型和處理方法

五種特殊去毛刺方法

01電解去毛刺

電解去（qù）毛刺是一種化學去毛刺方法，可以去除機械加工、磨削、衝壓（yā）後的毛刺，對（duì）金屬零件的銳邊進行（háng）倒圓或倒角（jiǎo）。

一種通（tōng）過電解去除金屬零件毛刺的電（diàn）解加工方法，簡稱ECD。工具的陰極(一般為黃銅)固（gù）定在工件毛刺部分附近，兩者之間有一定的間隙(一般為0.3 ~ 1毫米)。陰極的導電部（bù）分對準毛刺邊緣，另一個表麵覆蓋有絕緣層，使得電解集中在毛（máo）刺上。

當機床陰極連接到DC電（diàn）源的陰極時，工件連接到DC電源（yuán）的陽極。0.1 ~ 0.3 MPa的低壓電解液(一般（bān）為硝酸（suān）鈉或氯（lǜ）酸鈉水溶液)在工件和陰極之間流（liú）動。當（dāng）DC電源接通時，毛刺被陽極溶解，並被電（diàn）解液帶走。

電解液有一（yī）定的腐蝕（shí）性，工（gōng）件去毛刺後要清（qīng）洗防（fáng）鏽。電解（jiě）去毛刺適用於十字孔隱蔽部位（wèi）或形狀複（fù）雜（zá）的零件（jiàn）去毛刺（cì），生（shēng）產效（xiào）率高。去毛刺時間通常（cháng）隻需要幾秒到幾十秒。

這（zhè）種方法通常用於去（qù）除齒輪、花鍵、連杆、閥（fá）體和曲軸油道的毛刺，以及圓角。缺點（diǎn）是（shì）靠近毛刺的部位（wèi）也會受到電解的影（yǐng）響，表麵會失去原有的光澤，甚至（zhì）影響（xiǎng）尺寸精度（dù）。

02磨料流去（qù）毛刺

磨料流加工(AFM)是國外70年代（dài）末發展起（qǐ）來的（de）一種新型去毛刺光整加（jiā）工（gōng）技術。這種（zhǒng）技（jì）術特別適（shì）合剛進入精加工階段（duàn）的去（qù）毛刺，但不適合加工小而長的孔和無（wú）底的金屬（shǔ）模具。

03磁力研磨去毛刺

磁（cí）力研磨時，工件置於兩個磁極形成的磁場中，磁性磨料置於工件與磁極之間的間隙中。在磁場力的作用下，磨（mó）料沿磁力線方向整齊排列，形（xíng）成軟硬結合（hé）的磁性研磨刷。當工（gōng）件在磁場（chǎng）中旋轉並軸向振動時（shí），工件與磨料相對運動（dòng），磨料刷（shuā）對工件表麵進行磨削。磁力研磨可以高效快速地對零件進行研磨和去毛刺，適用於（yú）各種材質（zhì）、尺寸和結構的零件。是一種（zhǒng）投資（zī）少、效率高（gāo）、應用廣、質量好的整理方法。

目前，國外已能對旋轉（zhuǎn）體、平麵（miàn）零件、齒輪齒和複雜輪廓的內外表麵進（jìn）行磨削和去毛刺，去除導線和電線上的氧化皮，清洗印刷電路板等。

04熱去毛刺

熱（rè）去（qù）毛刺(TED)是用氫（qīng）氧或氧氣和天然（rán）氣的混合物爆燃（rán）產生的高溫燒掉（diào）毛刺。將氧氣和氧氣或（huò）天然氣和氧氣通入密閉的容器（qì）中，用火花塞點燃，使混合物在瞬（shùn）間爆炸釋放出大量熱（rè）能，去除毛刺。但工件燒成（chéng）後，其氧化粉末會附（fù）著在工件表麵，必須清洗或酸洗。

用5密耳鐳強超聲波去毛刺

密鐳強超聲波去毛刺技術是近年來流行的一種去毛刺方（fāng）法。僅輔助清洗效率（lǜ）就（jiù）是普通超聲（shēng）波清洗機的（de）10 ~ 20倍，水箱上均勻分布小孔，無需清洗劑的（de）幫（bāng）助，5 ~ 15分鍾即可同時完成超聲（shēng）波。