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

      傳統上，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，機加工毛刺去除 (MEP) 工藝采用專門設計的刀具，可以在機床 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床上，無需移動零件即可以將孔徑的邊緣加工至高精度規格。

       此外，山高還開發出了一種新的 MEP 工藝，可以確保在加工又深又細的通孔時，退刀處的毛刺不會對加工精度和刀具壽命造成負面影響。該方法將創新的刀具設計與 5 軸刀具路徑相結合，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

       航空航天工業對某些零件和孔徑邊緣條件（包括倒角和圓弧半徑）有著嚴格的尺寸要求。這些特征通常需要經過多道審批和認證工序，以滿足 0.01 毫米的公差級別，并且確保零件質量的一致性。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，這二者之間需要達到精確的平衡。

       對零件邊緣和其它特征進行 MEP 處理的標準刀具，用于去除毛刺和仿形加工，包括硬質合金倒角立銑刀，以及使用轉位刀片和復雜切削槽型的刀具。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刀具是目前最先進的去除毛刺刀具，采用專門的切削刃設計，可在導入角和導出角的引導下產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行仿形加工。球頭式刀具應用于五軸機床，可以掃描復雜零件的輪廓線并在較長的輪廓邊緣上產生平滑的圓弧表面。

      刀具制造商還提供定制的刀具以對邊緣進行仿形加工并去除大型通孔進刀或退刀處的毛刺。定制工具具有復雜的切削槽型。當切削條件穩定且切削過程平穩、不中斷時，刀具允許使用更高的切削參數。相反，當一些特征（例如進入孔）會中斷切削路徑時，應采用保守一點的參數，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，因為他們需要更小直徑的刀具。隨著孔深不斷增加，刀具的長徑比也會相應增加，使它對切削力的抵抗力降低，因此更容易出現振動、切屑或斷裂。在此情況下，調節切削參數是必需的，但可能仍然無法切實有效地去除毛刺。

      刀具和工藝開發

      山高開發出了一種創新的刀具概念，并將它與五軸刀具路徑策略相結合，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，刀具由此進入零件。該設計可在頸部與孔直徑之間留有 0.05 mm 的間隙。在孔徑進刀處下方，刀具直徑逐漸變細，最前端才是切削刃。

      CAM 刀具路徑采用 5 軸運動來傾斜和旋轉工件，使刀具的中心線圍繞一個點旋轉，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，處于孔進刀處的刀具頸部會有效地保持靜止，不會與孔的側面發生干涉。Z 軸運動把刀具定位在孔中，然后機床的 5 軸功能將 X 軸、Y 軸和 Z 軸運動結合在一起，從而執行毛刺去除過程。

       應用和試驗

      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 的通孔的退刀處進行毛刺去除試驗。長徑比大于 10:1。最初的反復試驗得出了最佳的旋轉速度：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 程序和機床控件處理刀具的運動，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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      編程細節

      為了在開始 MEP 過程之前對刀具的運動進行編程，機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。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。刀具長度在 CAM 程序中指定；操作員可以使用對刀儀確定機床上的刀具長度，或者通過激光或接觸式探針確定機床上的刀具長度。

        結論

      隨著客戶對零件公差的要求越來越嚴格，制造商也在不斷地進行改進以應對這一趨勢。航空航天業是這一趨勢的引領者，但醫療、能源和其他行業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一致的零件，而且人工、安裝和零件處理費用十分昂貴。事實上，一些最終用戶已經禁止通過人工方法去除毛刺，因為這種方法不能編入文檔和進行認證。

        附注

        MEP 可以實現多重任務處理？

        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的頂部以加工孔徑，然后在同一工序中去除進刀處的毛刺。然而請注意，用于為小直徑深通孔的進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，這使它們更容易發生失穩和振動，導致磨損加速。

       因此，一個可以同時為深通孔的進刀和退刀處去除毛刺的刀具。在加工進刀處的特征時，會比它在加工退刀處的特征時，表現出更長的使用壽命，導致刀具在未充分利用的情況下被拋棄。

       此外，用于為孔徑進刀處去除毛刺的 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，采用經過重磨的刀具，在加工程序中需要更改偏移量，而這在嚴格的航天航空加工規程中是不被允許的。