控制里孔槽加工中毛刺產(chǎn)生的工藝研究與分析

楊樹義

摘 要：為解決液壓控制閥里孔槽加工過程中產(chǎn)生的毛刺對整個產(chǎn)品性能及壽命的影響，該文通過對現(xiàn)有加工工藝進(jìn)行理論分析，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致里孔槽毛刺產(chǎn)生的具體原因，進(jìn)而設(shè)計研發(fā)了一種特殊加工工藝方法。通過設(shè)計刀具工裝卡具，配合球形旋轉(zhuǎn)銼進(jìn)行車削加工的新思路，從而實現(xiàn)了里槽孔毛刺的有效控制，在保證產(chǎn)品的質(zhì)量的情況下大大提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：毛刺；加工工藝；刀具設(shè)計；球形旋轉(zhuǎn)銼

中圖分類號：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

在我國的機械加工制造的過程中，會由于加工原因存在一定程度的質(zhì)量問題，其中就包括了加工零件的毛刺問題。在我國的機械加工制造過程中，加工毛刺問題一直沒有得到大眾的關(guān)注和重視，導(dǎo)致了我國很多的加工質(zhì)量問題是由于加工毛刺的存在引起的。例如我們在加工井下液壓支架設(shè)備中的液壓閥時，某一個零部件要求的設(shè)計倒角為R=0.2，但是在設(shè)計的加工中會由于很多的加工因素導(dǎo)致圓角或者是倒角周邊存在毛刺。同時目前很多的工程設(shè)計人員對毛刺的問題也不是非常重視，很多的技術(shù)要求中并沒有明確地表示出去毛刺或者是棱邊倒鈍等技術(shù)要求。根據(jù)多年的工作經(jīng)驗，加工過程中產(chǎn)生的毛刺問題是一個非常重要的問題，同時加工去毛刺這一步驟也是一項非常重要的加工工藝。在設(shè)備液壓系統(tǒng)中，如果部件毛刺脫落就會導(dǎo)致液壓系統(tǒng)出現(xiàn)滑閥卡死問題，嚴(yán)重地?fù)p傷零部件的表面光潔度，造成液壓系統(tǒng)的密封受到影響。一旦液壓系統(tǒng)的密封受到了損壞，就會直接導(dǎo)致液壓支架運行故障，存在嚴(yán)重的安全隱患。因此我們在機械加工的過程中，要對設(shè)備的毛刺進(jìn)行有效處理，既能夠有效地保證設(shè)備的加工質(zhì)量和使用壽命，同時還能夠有效地保護加工人員以及使用人員不被毛刺劃傷。

1 對毛刺問題的重新認(rèn)識

加工毛刺主要指的是在零部件加工的過程中，在切削設(shè)備的作用下，金屬零部件產(chǎn)生的剪切方向的滑移和變形等問題，造成了金屬材料受到壓縮，進(jìn)而使加工零部件的表面出現(xiàn)一定形式的尖角或者是毛邊等。毛刺主要存在于金屬部件冷加工過程中。作為零部件加工過程中最為常見的加工現(xiàn)象，毛刺問題是目前我國還沒有妥善處理的問題，就連金屬切削理論的研究也未能有效地處理這一問題。在加工過程中，毛刺產(chǎn)生的原因不相同，因此導(dǎo)致的毛刺形狀也不相同，不同形狀的毛刺對于零部件的質(zhì)量影響也不相同。

2 具體案例分析

如圖1所示，此閥錐是液壓控制閥中工作口承受壓力的主要零件，而寬2.3 mm的里孔槽放置的是φ12×1.9橡膠密封圈，起到密封效果，保證液壓閥工作口的壓力。而在壽命試驗中，發(fā)現(xiàn)R0.2處存在高點，檢查發(fā)現(xiàn)是加工工程產(chǎn)生的毛刺，橡膠圈和毛刺的擠壓和摩擦造成橡膠圈破損，高壓乳化液通過破損部分穿過密封帶，致使內(nèi)部壓力降低，這樣密封起不到密封效果，液壓控制閥性能喪失。因此毛刺的有效深控制，是提高產(chǎn)品使用壽命的關(guān)鍵點。

2.1 R0.2圓角處毛刺產(chǎn)生的原因

零件在加工制造過程中，本零件材質(zhì)為：4Cr13，調(diào)質(zhì)硬度為240 HB～260 HB。在生產(chǎn)加工過程中，由于本零件里孔槽寬僅有2.3 mm，現(xiàn)有工藝采用硬質(zhì)合金刀和自制刀具2種刀具，但是在實際加工工程中，其不足之處制約了產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的質(zhì)量保證及加工效率，因此選擇合適的刀具加工里孔溝槽是本零件能否批量生產(chǎn)的關(guān)鍵。

采用硬質(zhì)合金刀。硬質(zhì)合金刀具比高速鋼刀具切削速度高4～7倍，刀具壽命高5～80倍，可切削50HRC左右的硬質(zhì)材料。其工作部分就是產(chǎn)生和處理切屑的部分，包括刀刃、使切屑斷碎或卷攏的結(jié)構(gòu)、排屑或容儲切屑的空間、切削液的通道等結(jié)構(gòu)要素。但硬質(zhì)合金脆性大，由于本零件里孔小、溝槽深，在此零件加工過程中會造成排屑不順，導(dǎo)致刀具斷裂，增加了生產(chǎn)成本。

采用自制刀具。采用自制的材質(zhì)為高速鋼的刀具。但是在切削過程中，由于切削層金屬的彈性、塑性變形以及摩擦而產(chǎn)生了大量切削的熱。切槽刀在切槽過程中，由于孔徑小，既要承受很大的切削力，又要受到高溫加熱而氧化，使刀具磨損加劇。刀具磨損后，切削刃變鈍，所以在起刀點生成粗大而又難以去除的毛刺。在現(xiàn)實加工零件中，發(fā)現(xiàn)倒角R0.2處產(chǎn)生了高點，在實際使用中會導(dǎo)致O形圈在高壓下被高點切斷，影響了產(chǎn)品的壽命。

2.2 現(xiàn)有工藝的改進(jìn)

通過上文我們知道，決定采用特制的球形旋轉(zhuǎn)銼作為控制毛刺的加工刀具。新刀具制作特定的工裝卡具，將其固定在數(shù)控機床的動力頭上，使刀具按照工藝設(shè)定要求轉(zhuǎn)速進(jìn)行毛刺處理。經(jīng)試驗，生產(chǎn)效率提高了30 %，刀具成本降低了50 %，產(chǎn)品合格率更是達(dá)到98 %，實現(xiàn)批量生產(chǎn)的預(yù)期效果。與原有加工工藝相比，采用球形旋轉(zhuǎn)銼的優(yōu)點體現(xiàn)在以下幾個方面：

相比高速鋼刀具，球形旋轉(zhuǎn)銼硬度高，耐高溫，避免刀具在經(jīng)過一定量的切削后，刀具磨損變鈍的問題，提高了使用壽命長，減少加工過程中對刀具檢查及更換的頻率，從而提高了生產(chǎn)效率，其比高速鋼刀具的耐用度高幾十倍。

相比硬質(zhì)合金刀具，球形旋轉(zhuǎn)銼韌性更好，在實際加工過程中，不會產(chǎn)生刀具斷裂的問題，在提高效率的前提下保證了生產(chǎn)安全性。

對于在加工過程中由于刀具磨損引起的切削高點，采用原有工藝時需要重新?lián)Q刀，而采取球形旋轉(zhuǎn)銼呈現(xiàn)球狀，其周圈分布多個切削刃，當(dāng)一個切削刃失效后，其余刀刃可以進(jìn)行正常的加工，等到切削刃全部磨損后再重新磨刀，大大提高了生產(chǎn)效率。

3 結(jié)論

毛刺現(xiàn)象既是一個簡單的又是一個復(fù)雜的問題，在實際工作中，若控制好毛刺的產(chǎn)生，它會提高產(chǎn)品的質(zhì)量、降低成本，否則，不但影響生產(chǎn)效率的提高、產(chǎn)品質(zhì)量好壞，還會影響產(chǎn)品的成本。因此在一個在生產(chǎn)過程中需按照一個合理的步驟進(jìn)行規(guī)范生產(chǎn)，使工件的加工效率、對工具的折損、工人的生產(chǎn)加工工時達(dá)到一個合理的平衡點形成一個價值的最大化。因此，必須重視象毛刺這樣的無足輕重的小問題。

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