文章摘要
近些年,作者所处的乘用车动力总成行业中,对产品整机清洁度问题的重视程度与日俱增。虽然清洁度工作的重点方向是来料清洁度控制和组装过程清洁度管控,但是,在机加工领域,加工零件上的、有脱落风险的毛刺,也是影响整机清洁度的重要隐患。
所以,作为机加工工程师,我们要想办法减少加工过程中的翻边毛刺。此前,作者总结了面对孔加工和面加工中出现的毛刺问题及其对策。面对越来越多、不同形式和来源的毛刺问题,作者认识到,有必要上溯毛刺问题的根源和机理,并从机理出发,系统性地探索解决方法。
因此,作者将结合相关文献和自身工作总结,分几期内容,详细讲解机加工零件翻边毛刺问题的来源和对策。敬请期待。以上,权当清洁度专题迟到的开篇词
一、毛刺的定义
毛刺是指在金属加工中,工件表面过渡处会出现的各种尖角、毛边等不规则的金属部分,是切削过程中切屑与工件分离时,其一部分残留在工件的边、角、棱或者已加工表面上的变形金属。
机加工工程师所面对的,多数特指金属切削过程中产生的毛刺。毛刺是金属切削过程中最普遍的现象之一,也是金属切削理论研究中迄今为止尚未解决好的两大难题:毛刺的生成与控制,以及切屑的处理与控制之一。
二、毛刺的危害
毛刺存在工件加工边、角、棱或已加工表面,直接影响被加工工件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度,使得工件装配困难,难以满足公差要求。零件上的毛刺硬化和脱落是裂纹开始的源头,因而毛刺也可能降低工件的使用寿命,甚至会引起其运转失效,危及操作人员的安全。
对零件的加工质量及后续的装配、使用有很大的影响,且去毛刺过程费时费力,是整个切削加工过程和自动化流水生产线的最大障碍之一。
在动力总成铝件加工过程中,毛刺成为影响产品清洁度的最主要问题。铝合金材料塑性、延展性好,毛刺问题存在于面铣、镗孔、钻孔等各种切削工艺中。
产品质量方面:毛刺落入发动机润滑系统后,可能造成运动部件磨损、卡滞,甚至曲轴抱死等问题。
三、毛刺的形成
在零件的加工过程中,在切削刀具,如铣刀、钻头等的切削力作用下,在零件加工区域产生塑性变形,使末端材料脱离原有的切削路径,从而导致产生超出零件两个相邻表面的交接部位的材料,称为毛刺。
切削加工所产生的毛刺形状与尺寸取决于材料性能、工艺参数等各影响因素的综合作用,有关试验研究表明,切削毛刺的尺寸大小和形态主要取决于工件材质及其端部的支承刚度、切削力大小和切削运动方向等。
毛刺的去除,造成人力成本、刀具成本的大幅增加。因此,作为机加工工艺工程师,我们努力在机加工过程中去除毛刺。
目前针对毛刺去除的工艺、方法相当有限,尚无根本解决的方法,有关毛刺的产生机理、影响因素、如何有效遏制毛刺的产生或控制毛刺的尺寸等问题亟待我们深入分析和研究。
四、毛刺的去除
毛刺去除方法分:被动去毛刺、主动去毛刺
1、被动去毛刺
刀具加工完成后,采用毛刷、高压冲洗、二次加工等“先污染、后治理”的方法。此方法需要根据毛刺产生的位置制定相应的工艺路径,对于特殊位置的毛刺难以实现。
被动去毛刺的弊端
Ø 受加工工件尺寸和位置的局限。
Ø 引入亏缺,引入形位误差。
Ø 使表面硬化,引入新的影响工件表面质量的因素。4
目前的自动去毛刺工艺还是不能达到完全的自动化操作。被动去毛刺工序费时费力,是整个自动化生产的瓶颈。
2、主动去毛刺
随着加工技术的发展,越来越多的人开始意识到毛刺在加工过程中的危害性,迫切需要改变这种被动的局面,随即提出了主动去毛刺的概念。
主动去毛刺的思路是在加工过程中尽量最小化,甚至避免毛刺的产生,减少甚至取消后续去毛刺工艺,从而达到降低加工成本,提高工件质量的目的。
通过优化刀具结构、切削参数、工艺路径等方式在切削时不产生或主动控制毛刺产生的尺寸、形状,为后续的被动去毛刺改善工艺环境。
本章小结
本文作为清洁度专题的后补开篇,从基础概念上介绍了毛刺问题的定义、危害和形成和去除方法,后续我们将根据不同的加工特征,分别介绍毛刺去除的方法。敬请关注《清洁度问题专题、铣削毛刺去除的EOS理论》参考文献:罗蒙《金属切削过程中毛刺形成机理及控制方法的研究》。