基于殼體零件的加工特點和毛刺特征進行全面分析，提出機械加工主動去除毛刺的技術(shù)，并結(jié)合生產(chǎn)實際探索出適用于殼體孔類、面類和槽類等典型部位的去毛刺方法和工具，從加工過程的源頭進行逐級控制，變被動去毛刺為主動去毛刺，從而實現(xiàn)了去除毛刺的機械化加工，減輕了勞動量，提升了產(chǎn)品加工質(zhì)量。
01
序言
殼體零件具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工精度高的特點，隨著先進制造技術(shù)的應(yīng)用與推廣，制造業(yè)的競爭日益激烈[1]，客戶對于產(chǎn)品的質(zhì)量要求和加工效率也日益提高，但我們的去毛刺方法仍停留在使用銼刀、固結(jié)砂輪、鏟刀、鋼絲刷、針?biāo)?、砂帶及油石等帶磨料的工具，使用手工方法去除產(chǎn)品加工部位的毛刺。目前，該方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足客戶的需求，分廠也逐漸認(rèn)識到去毛刺是提高殼體清潔度的一個重要環(huán)節(jié)，如何提升去毛刺效果和質(zhì)量成為一個重要課題，去毛刺的效果對于產(chǎn)品的最終加工質(zhì)量和外觀質(zhì)量至關(guān)重要。據(jù)調(diào)查，目前清潔度控制的重要環(huán)節(jié)，可以通過主動去毛刺技術(shù)[2]，去除加工過程中產(chǎn)生的毛刺，提升零件的加工質(zhì)量，避免毛刺引起的清潔度問題[3]。
02
傳統(tǒng)的去毛刺方法
殼體零件在制造過程中，加工面的交接處總會產(chǎn)生毛刺或飛邊[2]。去毛刺的內(nèi)容主要就是清除殼體零件在加工部位周圍所形成的刺狀物或飛邊。對于殼體零件而言，主要的加工特征為孔、面和槽，毛刺主要存在于這些特征的邊緣。傳統(tǒng)的去毛刺方法比較落后，加工效率低，直接影響產(chǎn)品的交付周期及加工質(zhì)量。去除殼體螺紋毛刺的傳統(tǒng)方法見表1。
表1 去除殼體螺紋毛刺的傳統(tǒng)方法
03
殼體毛刺的分類
按照對切削過程中毛刺的外觀形態(tài)及尺寸（見圖1）的要求，將加工過程中的毛刺按照大小劃分為微小毛刺、小毛刺和大毛刺（見表2）。
a）毛刺外觀 b）毛刺尺寸
圖1 切削過程中毛刺的外觀形態(tài)及尺寸
表2 毛刺大小分類
圖1中，H為毛刺高度，是在橫截面上測得的工件終端面與毛刺橫截面輪廓之間的最大距離；B為毛刺根部厚度，是在工件終端面上測得的毛刺凸起點至工件理想加工表面間的距離；r為毛刺根圓半徑，是在橫截面上測得的毛刺截面尺寸之一。
04
機械加工去毛刺方法
機械加工是毛刺產(chǎn)生的源頭，同時也是毛刺控制的關(guān)鍵點。為了進一步提高毛刺去除的加工質(zhì)量，確保零件的加工效率，采用數(shù)控加工的方式，更利于保證殼體零件的加工質(zhì)量。按照毛刺大小的劃分方法，遵循毛刺從大到小、從小到無的原則[3]進行逐級控制和去除。
對殼體毛刺控制的基本原則：首先，必須消除加工過程中產(chǎn)生的大毛刺，減少小、微毛刺的產(chǎn)生，這樣才能減少后期毛刺去除工作量；其次，在加工過程中刀具必須鋒利，使得切削過程中不會產(chǎn)生大毛刺，當(dāng)出現(xiàn)大毛刺時，應(yīng)及時更換刀具，確保毛刺的大小在可控制范圍內(nèi)；最后，在加工過程中，應(yīng)遵循一定的加工原則，確保毛刺的產(chǎn)生方向在有利于去除的部位。具體做法如下。
?。?）先孔后面 殼體加工以孔為主，毛刺常出現(xiàn)在孔里面或加工面的邊緣。對于此類加工，可以通過先加工孔、后加工面的方法，實現(xiàn)加工面的少、無毛刺[4]。
（2）調(diào)整加工順序 對于相交或相貫的孔系，毛刺通常會出現(xiàn)在兩孔相接處。對于此類毛刺的控制原則是通過加工順序的調(diào)整，讓毛刺產(chǎn)生在有利于毛刺觀察和方便去除的部位。
?。?）改變走刀路線 逆銑加工刀齒磨損快，加工表面質(zhì)量較差。順銑加工沒有逆銑時的刀齒滑行現(xiàn)象，加工硬化程度大為減輕，加工表面質(zhì)量較高。
?。?）優(yōu)化切削參數(shù) 根據(jù)殼體零件在加工過程中所選用的刀具、切削參數(shù)等，建立數(shù)控刀具切削參數(shù)庫，方便現(xiàn)場更好地控制加工過程中的毛刺大小及形成方式。
05
殼體零件典型特征去毛刺方法
殼體零件主要由孔、面和槽三類特征[5]疊加而成?？最愄卣髦饕峭ㄟ^運動提供液壓動力及貫通油路；面類特征主要是連接孔及孔系的特征，組成殼體零件的實體；槽類特征主要是連通孔與孔系的接通，方便油路相通。
5.1 孔類特征去毛刺方法
?。?）孔類特征的分類 孔是殼體零件最常見的特征之一，按照其加工的復(fù)雜程度，可以將孔分為簡單孔系和復(fù)雜孔系。簡單孔系主要由構(gòu)成孔的單一要素組成，構(gòu)成單一；復(fù)雜孔系由多個要素組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
（2）孔類毛刺的特征 孔類特征主要采用鉆削的方式加工而成，其毛刺主要存在于孔類特征邊緣[6]。簡單孔系加工要素單一，毛刺主要集中在鉆出孔和鉆入孔的部位（見圖2）；復(fù)雜孔系由多個加工要素組成，加工方法多樣，其毛刺產(chǎn)生的部位主要集中在孔系各加工臺階的邊緣。
a）鉆入毛刺 b）鉆出毛刺
圖2 鉆入、鉆出毛刺
?。?）孔類毛刺特征的去除方法?、俸唵慰紫得烫卣鞯娜コ椒ā：唵慰紫得讨饕性阢@出孔和鉆入孔部位。鉆入毛刺的尺寸比較小，毛刺主要存在于零件的加工表面，去除此類毛刺可以使用專用的倒圓倒角刀具，編制相應(yīng)的加工程序，去除孔在加工完成后產(chǎn)生的毛刺；鉆出毛刺的尺寸比較大，毛刺去除比較困難，可以根據(jù)殼體的實際加工狀況，在鉆孔過程中增加停留時間，保證鉆頭在鉆出過程中，去除鉆出毛刺。②復(fù)雜孔系毛刺特征的去除方法。復(fù)雜孔系在加工過程中，往往是微小特征組合在一起，傳統(tǒng)的加工方法會根據(jù)零件的加工特點，采用不同直徑的刀具加工而成，這樣就很容易導(dǎo)致加工過程中產(chǎn)生的毛刺集中在各種不同直徑加工部位的邊緣，造成較大毛刺的產(chǎn)生。為了減少此類毛刺的產(chǎn)生，梳理殼體零件的加工特征，設(shè)計專用的組合刀具（見圖3），保證孔系一次加工成形，這樣不但能夠提高孔系的加工效率，而且還能減少毛刺的產(chǎn)生，減少后續(xù)毛刺去除工作量。
a）特征孔系 b）刀具
圖3 復(fù)雜孔系及其專用組合刀具
5.2 面類特征毛刺的控制與去除方法
?。?）面類特征的分類 面是組成殼體零件的基本元素，主要存在于殼體零件的外表面，按其規(guī)則程度，可分為規(guī)則平面和不規(guī)則平面。規(guī)則平面主要指的是平面形狀規(guī)整有邊界；不規(guī)則平面主要是指加工過程中的曲面，這類平面凹凸不平[7]。
?。?）面類毛刺特征 面類特征主要采用銑削的方式加工而成，毛刺主要產(chǎn)生在邊緣部位。規(guī)則平面加工完成后，毛刺主要存在于平面邊緣部位；不規(guī)則平面在加工完成后，毛刺主要存在于不規(guī)則平面的邊緣部位，該類毛刺的隱蔽性強，加工時去除比較困難。
?。?）面類毛刺特征的去除方法?、僖?guī)則表面毛刺的去除方法。規(guī)則表面一般采用面銑刀沿零件的輪廓進行加工，產(chǎn)生的毛刺主要集中在面的邊緣處。對于此類毛刺的去除，首先使用逆銑的方式減少大毛刺的產(chǎn)生，然后編制相應(yīng)的加工程序，用帶圓弧的刀具沿規(guī)則平面的邊緣去除毛刺，保證接觸部位光滑無毛刺。②非規(guī)則表面毛刺的去除方法。非規(guī)則表面加工完成后，表面高低不一，采用帶R角的刀具沿零件外形去除毛刺時，容易出現(xiàn)過切或去除不到的現(xiàn)象。為此設(shè)計制造專用的浮動去毛刺工具[8]（見圖4），結(jié)合毛刺產(chǎn)生部位的特征選用不同的去毛刺磨頭（見圖5），沿著零件加工邊緣去除毛刺，直至無明顯毛刺和高點。
圖4 浮動去毛刺工具
圖5 去毛刺磨頭
5.3 槽類特征毛刺的控制與去除方法
?。?）槽類特征的分類 槽類特征主要集中在零件的表面和孔系的連接處，由于其隱蔽性比較強，按照實現(xiàn)的功能可分為環(huán)形槽、異形槽和T形槽（見圖6），其中環(huán)形槽[9]和異形槽主要用于安裝膠圈，由于在裝配過程中不能有漏油和滲油現(xiàn)象，因此對于邊緣毛刺的去除要求比較嚴(yán)格，要求邊緣必須均勻光滑。T形槽主要存在于孔系中，主要靠孔系本身進行密封，但是由于在裝配過程中，膠圈必須通過T形槽的邊緣，因此要求T形槽與孔相交處必須規(guī)整光滑，從而避免有毛刺劃傷膠圈。
a）環(huán)形槽
b）異形槽
c）T形槽
圖6 槽類特征分類
?。?）槽類特征毛刺的去除方法?、佼愋尾勖倘コ椒?。由于異形槽加工時，主要依靠點位控制零件的槽型結(jié)構(gòu)，因此根據(jù)零件的加工特點，設(shè)計專用的多臺階R刀（見圖7），待異形槽加工完后，使用R刀沿著環(huán)槽的外形進行加工，去除環(huán)槽加工過程中的大毛刺，然后再用羊毛輪沿著槽的外形進行拋光處理，確保異形槽邊緣光滑均勻。②環(huán)形槽毛刺去除方法。環(huán)形槽設(shè)計時，與孔系或孔保持同心，零件在裝配過程中靠環(huán)形槽進行密封，一般加工時孔系與環(huán)形槽都是集中加工。采用加工中心加工時，設(shè)計制作R刀，沿著零件的外形按照同心圓的方式，銑削去除零件加工過程中產(chǎn)生的毛刺，然后用羊毛輪沿著環(huán)槽的外形進行拋光加工，達到去除毛刺的目的。③T形槽毛刺去除方法。T形槽一般存在于孔系中，加工時，先進行孔系的加工，最后進行T形槽的加工。毛刺主要集中在孔系與T形槽的相接處，為了方便毛刺的去除，設(shè)計制作專用槽刀（見圖8），待零件加工完成后，使用該刀具采用高速加工的方式在T形槽的邊緣切入0.02～0.03mm，去除加工過程中產(chǎn)生的毛刺。
圖7 異形槽去毛刺專用的多臺階R刀
圖8 T形槽去毛刺專用槽刀
06
實施效果
通過對殼體的孔、面和槽等幾個方面進行去毛刺研究，實現(xiàn)了殼體在加工過程中毛刺大小的量化控制，消除了加工過程中產(chǎn)生的大毛刺，減少或消除了小、微毛刺，從根本上減少了毛刺的產(chǎn)生，實現(xiàn)了降低手工去毛刺工作量的目的。經(jīng)過在典型零件上進行驗證，確保大毛刺的消除量達到90%以上，小、微毛刺減少20%以上，降低手工去毛刺工作量30%以上。
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結(jié)束語
本文針對殼體不同部位的具體特征具體分析，采用先去除大毛刺，再進行小、微毛刺去除的方式，實現(xiàn)加工過程中毛刺的少、無化。通過加工中心主動去毛刺方案的實施，有效去除加工部位產(chǎn)生的毛刺，解決了殼體毛刺部位不規(guī)則、加工效率低及清潔度差的生產(chǎn)瓶頸問題。最后對殼體各典型部位的去毛刺方法進行歸納總結(jié)，結(jié)合生產(chǎn)實際探索出了適用于殼體孔類、面類和槽類的去毛刺方法和工具，解決了人工去毛刺費時費力的問題，大幅提升了生產(chǎn)效率，取得了良好效果。
