机械加工产品毛刺去除技术综述

顾思奇、丁倩倩、方国旭、李杰

苏州工业职业技术学院

机械零部件在加工过程中存在与所要求的形状、尺寸不符的，在被加工零件上多余部分就是加工毛刺。毛刺的产生随加工方法的不同而不同，大致可以分为：铸造毛刺、压毛刺与切削加工毛刺。毛刺的存在可导致整个机械系统不能正常工作，加工稳定性降低，主要表现在：（1）如果加工机器存在毛刺在做运动或者振动时，脱落的毛刺会造成机器滑动表面过早磨损、噪音增大，甚至使机器卡死，动作失灵；（2）对于一些电气系统在随主机运动时，会因毛刺脱落而造成回路短路或使磁场受到破坏，影响系统正常工作；（3）对于液压系统元件，脱落的毛刺将存在于各液压元件微小的工作间隙内，造成滑阀卡死、使回路或滤网堵塞而造成事故，还会引起流体紊流或层流，降低系统的工作性能，其中日本液压专家认为，影响液压件性能和寿命的原因有70%是毛刺造成的；（4）对于变压器，带有毛刺的铁心比清除毛刺的铁心铁损增加20%-90%，并随频率的增加而加大；（5）毛刺的存在还影响机械系统的装配质量，影响零件后序加工工序的加工质量及检验结果的准确性。目前去毛刺主要采用开放式人工分段半机械处理模式，其作业环境恶劣，劳动强度大，效率低，加工质量与稳定性差，智能化程度低，这些问题已成为制约高质量机械零部件机械化生产的重要瓶颈。

有关毛刺的危害，早在20世纪70年代，就有一些专家学者开始了一系列的研究。以美俄为首的发到国家提出了毛刺工程和毛刺技术学科。到了21世纪，随着制造业的转型升级，去毛刺的方式也逐渐智能化。随着对毛刺去除研究的深入，国内的专家学者提出了80多种去除毛刺的方法，其中经常被我们使用的方法就只有下面几种：

1、人工去除

所谓人工去除毛刺，是指操作工人用专门去毛刺工具（刮刀、钢丝刷、锉刀和砂纸等）去除切削过程中已经产生的毛刺。这种出去毛刺的方法简单，方便，并且容易操作，工人不需要专门培训，就可以直接上手操作。并且这种方法比较精细，可以根据产品零件的形状进行针对性的去除，效果比较好并且环保。但是效率低并且人力成本较高，不适合大规模作业。

2、滚筒研磨法

滚筒研磨法的原理类似洗衣机清洗衣物的原理，是指按一定的比例将所要处理的样件与研磨料放进封闭的滚筒内，然后按照一定的速度将滚筒发生转动。在转动的进程中，样件与研磨料、样件与样件、样件与滚筒内壁之间都会产生摩擦，来完成毛刺的去除。通常为了提高去毛刺的效率，会在采用滚筒正常转动以外加入上下两端以及左右两端的往复移动、快速正反转动、漩涡式运动和对流运动等方式。这种方式去除毛刺，方便，简单。但是，自动化程度低，无法精准去除样件的各个位置的毛刺，非常容易产生过度去除和去除不均。

3、珩磨加工法

珩磨加工法又称为磨料流动加工法，是通过某种处于半流动状态下的磨粒状物质，在一定的压强条件下，使其通过被处理样件的表面，从而通过磨粒状介质的流动过程中的相互作用力来去除被加工样件表面的细小毛刺。受益于其流动特性的优势，此加工方式广泛用于各类孔类零件表面以及其他各种不规则结构件的内孔去毛刺。这种去除方式比较适用于对孔去毛刺加工，如果零件表面多是平面或一些比较不规则的曲面，则就不容易去除。

加工毛刺去除技术去除的发展趋势：

目前去毛刺主要采用开放式人工分段半机械处理模式，其作业环境恶劣，劳动强度大，效率低，加工质量与稳定性差，智能化程度低，这些问题已成为制约高质量机械零部件机械化生产的重要瓶颈。关于毛刺去除的方式应该朝向以下几个方面发展：

1. 提高工件毛刺去除的智能化水平，配合一定的检测技术，进行精准去除，降低残次品数量；

2. 提高工件毛刺去除的自动化水平，提高毛刺去除效率；

3. 降低毛刺去除对环境的污染，实现绿色环保去除方式。

为了提高传统去毛刺应用技术，在激光领域这一方面，激光行业提出了激光整形去毛刺的方法。国外在激光去毛刺方面的研究较早，所使用的配置也比国内先进许多。尼奥斯罗伯蒂克斯公司K·E·纽曼提出的激光去毛刺概念在1997年就被国外报社进行了刊登，这是最早关于这方面内容的报道。国内在激光去毛刺装备上的研究明显比国外起步要晚，如今对这方面有所研究的科研单位也寥寥无几，所研发的激光去毛刺装备暂时还无法达到投入使用的标准。2005年，北京航空精密机械研究所的刘建华、柳权等利用脉冲YAG激光，对机载设备中舵机的复杂壳体进行了毛刺和飞边的去除。去除过后用手摸基本感觉不到有锐边，说明原有锐边（毛刺）基本被去除，并且看不到对试件基材本身的影响。他们还得出了另外一个结论，使用氧气作为保护气体似乎比氮气的效果要好。在现代，激光去毛刺是一项创新的去毛刺技术，凭借激光的高能量密度和高方向性等优势让它可以实现对固体材料进行精细加工，激光去毛刺可以作为当前解决去毛刺技术问题的最佳途径，它也具有广阔的应用前景。

基金项目：2020年江苏省大学生创新创业训练计划项目（202012686003Y）；苏州市重点产业技术创新项目（SYG202015）