上海, 2015 年 10 月 - 毛刺的形成給各行各業(yè)的零件制造商帶來挑戰(zhàn)，特別是在關(guān)鍵零件中鉆取較深的通孔時。在這些應(yīng)用中，被加工材料在工件的進(jìn)刀處和退刀處形成毛刺，其中退刀處的毛刺影響更大。這些毛刺導(dǎo)致零件質(zhì)量變差，產(chǎn)品品質(zhì)不一致，而這是航空航天和其他密切監(jiān)管的行業(yè)無法忍受的。

      傳統(tǒng)上，制造商一般用手砂輪、砂布或其他手工流程來清除毛刺。然而，這些方法往往進(jìn)展緩慢，并且為了去除毛刺，常常需要移動和重新固定零件。此外，即使是熟練的人員，也不可能在手工去除毛刺的操作中保持零件尺寸的一致性。

      另一方面，機(jī)加工毛刺去除 (MEP) 工藝采用專門設(shè)計的刀具，可以在機(jī)床 CAM 程序的輔助下迅速、一致地去除毛刺。在初始鉆孔的同一臺機(jī)床上，無需移動零件即可以將孔徑的邊緣加工至高精度規(guī)格。

      此外，山高還開發(fā)出了一種新的 MEP 工藝，可以確保在加工又深又細(xì)的通孔時，退刀處的毛刺不會對加工精度和刀具壽命造成負(fù)面影響。該方法將創(chuàng)新的刀具設(shè)計與 5 軸刀具路徑相結(jié)合，可為長徑比大于 10 的孔徑快速、一致地去除毛刺。

      最終用戶的需求

      航空航天工業(yè)對某些零件和孔徑邊緣條件（包括倒角和圓弧半徑）有著嚴(yán)格的尺寸要求。這些特征通常需要經(jīng)過多道審批和認(rèn)證工序，以滿足 0.01 毫米的公差級別，并且確保零件質(zhì)量的一致性。去除毛刺工藝既要保證去除毛刺，又要保證不會從零件上切除材料，這二者之間需要達(dá)到精確的平衡。

 
      對零件邊緣和其它特征進(jìn)行 MEP 處理的標(biāo)準(zhǔn)刀具，用于去除毛刺和仿形加工，包括硬質(zhì)合金倒角立銑刀，以及使用轉(zhuǎn)位刀片和復(fù)雜切削槽型的刀具。定制 MEP 刀具具有特殊的刀尖圓弧半徑、倒角、角度和這些切削刃特征的組合。MEP刀具是目前最先進(jìn)的去除毛刺刀具，采用專門的切削刃設(shè)計，可在導(dǎo)入角和導(dǎo)出角的引導(dǎo)下產(chǎn)生具有圓弧邊緣的倒角，從而防止二次毛刺的形成。

      MEP 刀具一般采用仿形切削刃，但在不便使用仿形切削刃的異形零件上，山高提供了球頭式和棒棒糖式刀具以對其邊緣進(jìn)行仿形加工。球頭式刀具應(yīng)用于五軸機(jī)床，可以掃描復(fù)雜零件的輪廓線并在較長的輪廓邊緣上產(chǎn)生平滑的圓弧表面。

      刀具制造商還提供定制的刀具以對邊緣進(jìn)行仿形加工并去除大型通孔進(jìn)刀或退刀處的毛刺。定制工具具有復(fù)雜的切削槽型。當(dāng)切削條件穩(wěn)定且切削過程平穩(wěn)、不中斷時，刀具允許使用更高的切削參數(shù)。相反，當(dāng)一些特征（例如進(jìn)入孔）會中斷切削路徑時，應(yīng)采用保守一點(diǎn)的參數(shù)，以盡可能減少刀具磨損和故障。

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      小直徑深孔

     小直徑深孔的退刀端不太容易去除毛刺，因?yàn)樗麄冃枰≈睆降牡毒?。隨著孔深不斷增加，刀具的長徑比也會相應(yīng)增加，使它對切削力的抵抗力降低，因此更容易出現(xiàn)振動、切屑或斷裂。在此情況下，調(diào)節(jié)切削參數(shù)是必需的，但可能仍然無法切實(shí)有效地去除毛刺。

     刀具和工藝開發(fā)

     山高開發(fā)出了一種創(chuàng)新的刀具概念，并將它與五軸刀具路徑策略相結(jié)合，有助于高效地去除小直徑深通孔退刀處的毛刺。

     該刀具配有一個錐形柄，頸部直徑較大，刀具由此進(jìn)入零件。該設(shè)計可在頸部與孔直徑之間留有 0.05 mm 的間隙。在孔徑進(jìn)刀處下方，刀具直徑逐漸變細(xì)，最前端才是切削刃。

      CAM 刀具路徑采用 5 軸運(yùn)動來傾斜和旋轉(zhuǎn)工件，使刀具的中心線圍繞一個點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，并在在孔徑的退刀處（刀具切削刃去除毛刺的地方）形成一個圓錐形狀。同時，處于孔進(jìn)刀處的刀具頸部會有效地保持靜止，不會與孔的側(cè)面發(fā)生干涉。Z 軸運(yùn)動把刀具定位在孔中，然后機(jī)床的 5 軸功能將 X 軸、Y 軸和 Z 軸運(yùn)動結(jié)合在一起，從而執(zhí)行毛刺去除過程。

      應(yīng)用和試驗(yàn)

      山高最初使用不同的刀具和刀具路徑在直徑為 3.2 mm、深度為 36 mm 的通孔的退刀處進(jìn)行毛刺去除試驗(yàn)。長徑比大于 10:1。最初的反復(fù)試驗(yàn)得出了最佳的旋轉(zhuǎn)速度：1,200 rpm，在此速度下，不用換刀就可以加工128 個孔。

     為每個孔去除毛刺所需的時間不超過三秒，而如果用手工方法為相同數(shù)量的孔去除毛刺，可能要花上一整天或更多的時間。由于 CAM 程序和機(jī)床控件處理刀具的運(yùn)動，因此從第一個孔到最后一個孔，去除毛刺的效果完全一致。

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     編程細(xì)節(jié)

     為了在開始 MEP 過程之前對刀具的運(yùn)動進(jìn)行編程，機(jī)床操作員必須輸入要去除毛刺的表面的確切位置和定義。此外，還必須定義刀具的長度。刀具的磨削公差在 0.0375 mm 范圍內(nèi)。在同一操作中，刀具前端與切割刃的磨削方式相同，從而使刀具尖端與切削刃之間的距離保持在 0.0125 mm 范圍內(nèi)。刀具長度在 CAM 程序中指定；操作員可以使用對刀儀確定機(jī)床上的刀具長度，或者通過激光或接觸式探針確定機(jī)床上的刀具長度。

      結(jié)論

     隨著客戶對零件公差的要求越來越嚴(yán)格，制造商也在不斷地進(jìn)行改進(jìn)以應(yīng)對這一趨勢。航空航天業(yè)是這一趨勢的引領(lǐng)者，但醫(yī)療、能源和其他行業(yè)對精度和一致性的要求也越來越高。

      去除毛刺是精密零件生產(chǎn)過程中必不可少的元素，長期以來一直是通過人工方法完成。不幸的是，這些操作并不能獲得品質(zhì)一致的零件，而且人工、安裝和零件處理費(fèi)用十分昂貴。事實(shí)上，一些最終用戶已經(jīng)禁止通過人工方法去除毛刺，因?yàn)檫@種方法不能編入文檔和進(jìn)行認(rèn)證。

      機(jī)加工毛刺去除工藝 (MEP) 提供了一種為零件去除毛刺并對零件邊緣進(jìn)行仿形加工的方法，而且這種方法可以獲得高度一致的零件品質(zhì)、可存檔且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。山高在 MEP 方面取得了最新進(jìn)展，它將定制刀具與創(chuàng)新的五軸編程相結(jié)合，有助于高效、一致地為小直徑深通孔的退刀處去除毛刺。

      附注

      MEP 可以實(shí)現(xiàn)多重任務(wù)處理？

     某些 MEP 刀具將零件特征的加工工序與去除毛刺工序融合在一起。例如選擇立銑刀，將 MEP 加工特征定位在其切削區(qū)的頂部以加工孔徑，然后在同一工序中去除進(jìn)刀處的毛刺。然而請注意，用于為小直徑深通孔的進(jìn)刀和退刀處去除毛刺的 MEP 刀具面臨一些特殊的考慮因素。針對 MEP 應(yīng)用的分析表明，與專用于在通孔的退刀處去除毛刺的刀具相比，專用于為進(jìn)刀處去除毛刺的刀具擁有更長的使用壽命。專用于在通孔的退刀處去除毛刺的刀具擁有更大的長徑比，這使它們更容易發(fā)生失穩(wěn)和振動，導(dǎo)致磨損加速。因此，一個可以同時為深通孔的進(jìn)刀和退刀處去除毛刺的刀具。在加工進(jìn)刀處的特征時，會比它在加工退刀處的特征時，表現(xiàn)出更長的使用壽命，導(dǎo)致刀具在未充分利用的情況下被拋棄。

     此外，用于為孔徑進(jìn)刀處去除毛刺的 MEP 刀具可以重磨，但在為小直徑深通孔去除毛刺的 MEP 刀具是不能重磨的。其主要原因是，采用經(jīng)過重磨的刀具，在加工程序中需要更改偏移量，而這在嚴(yán)格的航天航空加工規(guī)程中是不被允許的。