毛刺的研究现状及去除技术

成本。Ｒ．Ｂａｌａ ｓｕｂｒａｍａｎｉａｍ利用二次腐蚀原理，采用
金刚砂高速喷射去除交叉孔毛刺，加工效果比较理想。
特殊的钻削方法如低频振动钻削也能够提高加工进
度，减小钻削毛刺。
３．铣削加工毛刺
图５所示为铣削加
工毛刺的形成模型。铣
削加工产生进给方向毛
刺和切削方向毛刺两大
类。由于切削方向毛刺
的尺寸较大，去除较为困
１２７
万方数据
综
述
料、皮革的任何结构形状的工件，特别是形状复杂而用 手工又难去除毛刺的工件，但加工成本较高。
４．磁力研磨去毛刺 磁力研磨去毛刺是一种利用磁场和磁性磨料进行 去毛刺和表面加工的新技术。其原理是将需要去毛刺 的工件放入两磁极形成的磁场中，在工件和磁极的间 隙中放入磁性磨料，当工件在磁场中旋转并做轴向振 动时，在磁场的作用下，工件和磨料发生相对运动，磨 料就对工件表面进行研磨加工，达到去毛刺和抛光的 目的。磁力研磨去毛刺应用面很宽，几乎不受工件的 形状限制。目前，国外都在研究和应用这一技术，已研 制出专用多工位自动磁力研磨机床。 ５．挤压研磨去毛刺 挤压研磨去毛刺是一种比较新的技术，是２０世纪 ７０年代发展起来的一种效率高、适应性强、可控性好 的去毛刺方法，也称为磨料流动加工（ＡＦＭ）。其原理 是采用一种含磨粒的流动状态的粘性磨料，放置在一 个磨料室中，两端各有一个汽缸，使胶状物来回通过被 加工表面，而将毛刺去除。挤压研磨去毛刺适用于要 求严格的精密工件、型腔复杂的脆性工件和薄壁工件。 ６．高科技去毛刺 随着科学技术的发展，越来越多的高新科技被应 用于去毛刺。如激光去毛刺是利用聚焦的激光束产生 的热能熔蚀、气化毛刺；超声波去毛刺是利用超声波所 产生的高频振动清除金属工件表面的毛刺；由微机控 制的机Βιβλιοθήκη Baidu人去毛刺可完成由难加工材料制成的外形复 杂的工件的光整加工，且能够保证工件质量的一致性。 另外，从工艺角度出发，在考虑工件结构设计和工 艺设计的前提下，采用合理的加工方法减少或不产生 毛刺，也是去毛刺技术研究的重点。
Ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｓｔａｔＩ：咚ｏｆ ｂｕｒｒ ａｎｄ ｄｅｂｕｒｄｎｇ ｔｅｃｌＩＩＩｏｌｏ蚪
口Ｃｈｅｎ Ｚｈｅｎｙｕ。Ｗａｎｇ Ｇｕｉｃｈ蛐ｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｄｉ∞惜８ｅｓ ｔｌｌｅ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ８ｔａｔｕｓ。ｔｈｅ ｃｌ鹪ｓｉｆｙ蚰ｄ ｔｌｌｅ ｍａｉｎ ｉｎｎｕｅｎｃｉｎｇ ｆ如ｔ嗍ｏｆ ｔｕｍｉｎｇ、ｄｒｉｌｌｉｎｇ彻ｄ ｎｌｉｍｎｇ ｂｕｒｒ ｒ船ｅａｒｃｈ
削中当毛刺的产生不可避免时，由于Ⅱ型毛刺的尺寸
较小，一般希望形成Ⅱ型毛刺。
２．钻削加工
毛刺
图３所示为钻
进蛤方向毛
削加工毛刺的形 具成模型。钻削加
工产生两种形式
的毛刺：切人进给
方向毛刺和切出
进给方向毛刺。
ａ）Ｉ董毛捌
ｂ）Ⅱ型毛刺
其中切出进给方
图２车削加工毛刺示意
向毛刺尺寸较大、 去除困难，钻削加
工中有关毛刺的问题都是由它引起，因此大部分的研
三、毛刺研究中有待解决的主要问题
金属切削加工所产生的切削毛刺种类很多，虽然 许多工业先进国家对切削毛刺的生成机理和去毛刺技 术进行了大量的理论和实验的研究，但是仍存在着一 些问题有待于进一步的探索和解决。
１．建立国际或行业的毛刺标准 制定合理的毛刺标准有利于提高生产效率、降低 生产成本。由于毛刺形成涉及金属切削学、材料科学、 断裂力学和精密加工学等多个学科领域，且影响毛刺 形成的因素有很多，因此要制定统一的国际或行业的 毛刺标准非常困难。目前，国外的毛刺标准基本上分 为三类，即工业级标准、公司级标准和个别零件标准，
综
述
毛刺的研究现状及去除技术
口陈镇字王贵成
摘要论述车削、钻削、铣削毛刺研究的分类及其主要的影响因素。针对毛刺的危害，介绍几种生产实际中常用的去毛 刺方法。阐述提高毛刺测量技术、扩大毛刺研究领域、制定毛刺标准和建立毛刺形成预报专家系统的必要性。 关键词：金属切削 车削毛刺钻削毛刺铣削毛刺 去毛刺技术 中图分类号：１℃文献标识码：Ａ文章编号：１６７１—３１３３（２００４）０２—０１２６—０３
参考文献
１ Ｋｉｍ，Ｊ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｄｒｉＵｉｎｇ ｈＪｒｒ ｃｏｎｔｍｌ ｃｈａｎ ｆｏｒ ｌｏｗ ａｌｌｏｙ ｓｔｅｅｌ，ＡＩＳＩ ４１ １８．Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｍｃｅｓｓｉｎｇ ７ｒｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２００１．１１３
２ Ｋｉｍ，Ｊ．Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｍｌ ｏｆ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｂｕｒｒ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｌ— ＳＩ ３０４Ｌ蛐ｄ ＡＩＳＩ ４１ １８ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｂｕｒｒ ｃｏｎｔＩＤｌ ｃｈａｒｔｓ．Ｉｎ． ｔｅｍａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｍａｌ ０ｆ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｏｏｌｓ＆Ｍ舳ｕｆａｃｔｕｒｅ．２００１．４ｌ
｝ 同家ｆＩ然科学基金资助项目（５０２７２０６６） １２６
曩代爿垃工穗加叫ｆ２ Ｊ
万方数据
综述
毛刺（Ⅲ型）。其中优质均匀毛刺和均匀毛刺相对较
小，而且毛刺高度和厚度沿着孔边缘均匀分布；冠形毛
刺较大，且沿着孔边缘不规则分布，它是影响工件加工
精度的主要原因之一。
在不锈钢钻削实验中，Ｋｉｍ，Ｊ．认为，影响钻削毛
图ｌ 切削运动－刀具切削刃毛刺分类体系示意
一、金属切削毛刺的研究 １．车削加工毛刺 车削加工毛刺生成机理的研究比较多。图２所示 为车削加工毛刺的形成模型。车削加工中产生的毛刺 主要是进给方向毛刺，有两种具体形态，一种被称为Ｉ 型毛刺，这种毛刺的高度日随切削深度口。的增加而增 大，并且毛刺高度日与毛刺根部厚度曰的比值比较 大。由于Ｉ型毛刺直接影响了工件的加工精度，因此 必须减小或抑制。另一种毛刺形态被称为Ⅱ型毛刺， 该毛刺的高度尺寸几乎与切削深度无关，是由Ｉ型毛 刺在其根部厚度较小处断裂、脱落后形成。通常，在车
刺形成的主要因数是切削条件（进给量，，切削速度秽
和转速ｎ）和钻头直径ｄ。经验公式Ｆ。＝∥ｄ，Ｓ＝以凡
（其中，。是无量纲的进给参数，Ｓ是切削速度参数，口
是协调系数）直观地体现了各影响因数对钻削毛刺的
关系。图４所示是根据试验数据绘制的钻削毛刺控制
图（ＤＢｃｃ），使用者可以依据图中的Ｆ。和ｓ关系来预 报和控制毛刺的形态。
钻削毛刺由 ｌ
于其位置和形态
彳
的特殊性，常常难
墨 ＼
∞
以去除。为了有
效抑制或减小钻
削毛刺，改进切削 参数、提高加工精 度和有效去除毛
凡
图４钻削毛刺控制图
刺的方法相继产生。ｓｕｎｇ Ｌｉｍ Ｋｏ使用一种新概念钻
头（ｓＨＤ ｄｒｉｌｌ）替代传统的高速钢麻花钻（Ｈｓｓ ｄｒｉｕ），
不仅提高工件的加工精度，也提高生产效率，降低生产
金刀具更好地减小毛刺形成。Ｎ啪ｙ蛐ａｓｗ帅ｉ，Ｒ．开发
了一种有关表面铣削加工的最小化毛刺形成算法，模 拟过程证实了刀具位置、刀具几何角度和刀具与工件 的相对运动方向等是非常重要的铣削参数，通过调整 这些参数，能够使一次毛刺的尺寸最小化。
二、去毛刺技术
去毛刺是一项重要的生产工序，已经由传统的手 工去毛刺向专用机床、自动化去毛刺的方式发展。据 粗略统计，１９７２年，去毛刺的方法还只有２０种，１９８０ 年增加到６０多种，现在则已经超过了８０种。在生产 实际中，常用的去毛刺技术有以下几种。
难，因此大部分的研究主
要集中在切削方向毛刺。 切削方向毛刺有两种主 要形式：一种为随切削深
喧崎
度增加而尺寸增大的一 Ｄ）一次毛刺
ｂ）二次毛刺
次毛刺；另一种是当切削 深度超过某一界限值后
图５铣削加工毛刺示意
毛刺高度尺寸急剧减小的二次毛刺。
为了分析理解铣削毛刺生成机理和抑制或最小化
铣削毛刺，国外许多专家和学者针对铣削加工做了详
１．滚筒研磨去毛刺 这是国内目前应用很普遍的去毛刺方法。它是将 工件与一定比例的磨料、添加剂等放在滚筒内，当滚筒 滚动时，工件和磨料不断地碰撞而磨削掉毛刺和飞边。 这种设备价格便宜，生产效率高，适合于去除刚性较好 的各种工件和冲压件的毛刺以及锻、铸毛坯件的飞边 和毛刺。目前国内、外还发展了多滚筒去毛刺技术。 ２．电化学去毛刺 电化学去毛刺又称电解去毛刺，是一种高效率、高 精度的工艺方法。其基本原理是利用电能、化学能进 行阳极溶解来达到去毛刺的目的，是电解加工发展而 来的一项新工艺。电化学去毛刺具有去毛刺质量高、 效果稳定、生产效率高、使用范围广、容易掌握等特点， 常用于工件内部深处、狭长部分和形状复杂等部位的 精密工件的去毛刺。 ３．热能去毛刺 热能去毛刺又称高温去毛刺，是一种简单的化学 反应过程。其原理是将需要去毛刺的工件放在坚固的 密封室内，然后送人一定体积比的并经充分混合的具 有一定压力的氢和氧，经火花塞点火后，混合气体瞬时 爆炸，放出大量的热，将工件表面、棱边和内部孔槽附 着的毛刺熔化清除。热能去毛刺适用于各种金属、塑
３ Ｓｕｎｇ“ｍ Ｋｏ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｕｒｒ ｆｏ咖ａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｗｉｔｈ ａ ｎｅｗ·
ｃｏｎｃｅｐｔ ｄｒｉｌｌ．Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００ｌ， １１３ ４ Ｒ．Ｂａｌ船ｌｌｂｍｍ蚰ｉａｍ．Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ａｂｒ鹊ｉｖｅ ｊｅｔ ｄｅｂｕＩ矗ｎｇ ｏｆ ｃｒｏｓｓ—ｄｒｉｌｌｅｄ ｈｏｌｅｓ，１９９９，９１ ５ ０１ｖｅｒｓ，Ｏ．Ｉｎｎｕｅｎｃｅ ｏｆ ｅｘ“ａｎｄｅ ａｎｄ ｔｏｏｌ ｎｏｓｅ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｏｎ ｂｕｒｒ
ｃｏ啪ｎ ｂｙ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒｓ．Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｂｕｒｒ ｉｍｐｅｒｉｌ，ｉｔ ｉｎⅡＤｄｕｃｅ ｓｅｖｅ飓ｌ ｄｅｂｕ而ｎｇ ｍｅ山ｏｄｓ ｉｎ
ｕ舱蚴ｄ ｅｘｐ“Ｈｔ鹪ｍａｔ ｉｔ ｉ８ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ
ｓｔ锄ｄ８Ｉｄｉ枷ｏｎ ｔｏ ｉｎｃｒｅ鹳ｅ ｂｕｒｒ ｍｅｔｒｉｃａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ粕ｄ ｅｘｔｅｎｄ ｂｕｒｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｆｕｌ ｆｉｅｌｄｓ．Ａｎｄ ｉｔ ｉ８ ｅｓ舱曲ａｌ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔ｝Ｉｅ
０ｆ ｂｕｒｒ
锄ｄ ｔｈｅ ｆｏ陀ｃ酗ｔ ｅｘｐｅｒｔ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｂｕｒｒ ｆｏ叻ａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ啪ｒｄｓ：Ｍｅ啊ｃｕｎｉｎｇ ＴＩｌｍｉ哩ｂ岍Ｄ棚唱ｂｕ盯ＭｉＩＩｉｎｇ ｂｕｌｌｒ Ｄｅｂ明衄ｇ ｔｅｃｈ∞ｌｏ舒
根据切削运动一刀具切削刃毛刺分类新体系，金属 切削毛刺可分为两侧方向毛刺（Ｓ）、进给方向毛刺（Ｆ） 和切削方向毛刺（ｙ）三大类六种形式。图１所示为切 削运动－刀具切削刃毛刺分类新体系示意图。
而国内尚无适用范围广泛的国家级毛刺标准，有待制 定和完善，从而缩短与工业先进国家的差距。
２．研究的领域尚需扩大 目前对切削毛刺的研究都是针对于某些特殊的工 件材料，在特定的切削条件下所做的实验研究，缺乏足 够的实验数据来建立完整的切削毛刺生成机理和切削 毛刺形成的预报专家系统。 ３．测量方法与测量设备有待改进 由于切削毛刺具有微小型、易脱落和所处位置特 殊等特点，一般的测量技术难以精确地测量切削毛刺 的高度和厚度，给生产加工带来了许多困难。在２０００ 年９月召开的第５届国际去毛刺和表面精整大会上， 讨论了以ＩＳ０９０００为基础的毛刺检查标准，给毛刺的 测量带来了较为可靠的依据。
究主要集中在切出进给方向毛刺。
由于钻削加工是非常
复杂的过程，加利福尼亚
大学的Ｋｉｍ，Ｊ．针对每种
特定的钻削参数进行了一
系列的实验，推导出一个
比较可靠的钻削毛刺预报
和控制的分析模型。根据 方向毛刺 毛刺的形状、尺寸和所处
图３钻削加工毛刺示意 位置的不同，钻削毛刺可
以分为优质均匀毛刺（Ｉ型）、均匀毛刺（Ⅱ型）和冠形
现代■麓Ｉ穗猢４ １２）
细的实验研究。０１ｖｅｒａ Ｏ．通过中碳钢的铣削实验研 究认为，铣削毛刺的形成与切出角和刀具几何形状有 关。在精密加工情况下，当切出角大于９０。且刀具钝 圆半径较大时，会形成尺寸较大的一次毛刺；在粗加工 时，切出角影响毛刺的类型，而刀具钝圆半径影响毛刺 的尺寸。Ｔｓａｎｎ Ｒｏｎｇ Ｌｉｎ进行了不锈钢的表面铣削实 验后认为，铣削毛刺的高度很大程度上取决于加工工 艺，同时也提出铣削毛刺的形成趋势与刀具切削刃的 破损程度密切相关。ｌ（ｉｍ利用金刚石端铣刀对铝合金 进行了铣削加工，结果表明，金刚石刀具能够比硬质合