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研究与探索Research and Exploration ·探讨与创新
中国设备工程 2019.05 (下)
在德国汽车和机床行业进行的一项研究表明，与毛刺最小化、去毛刺和零件清洁相关的成本，费用让人力和周期时间增加约15％。此外，由于毛刺导致了2％废品率和4％的机器故障时间份额，每年由于毛刺造成的成本估计高达5亿欧元。去毛刺是一项非常耗时且成本高昂的操作。在许多情况下，去毛刺是一项繁琐的手工任务。虽然现在已有大量的去毛刺程序、工具和机器，然而在工业实际生产中，许多去毛刺操作仍然是手工进行的。本文全面概述了加工操作中毛刺的形成与控制。1 毛刺描述分类 目前，已有各种国际和国家标准以及用于描述毛刺和评估部件边缘质量的专有标准。在大多数情况下，毛刺被定义为由于来自切削和剪切操作的塑性流动而形成的材料的预期外突出。 皮尔斯电子（1）毛刺定义。在技术图纸或几何工件模型中，理想的几何形状被毫无偏差地表示，并且通常不考虑面相交边缘状态。然而，出于部件的功能或出于安全考虑，需要指出特定的状态。有时面相交边缘状态通过倒角的形式表述。但无论如何，这些边缘状态不包括毛刺，锋利边缘或有毛刺的外边缘。ISO 13715将工件边缘有尺寸大于零的悬伸的部位定义为毛刺。
（2）材料去除中的毛刺类型。如今根据制造工艺、形状、形成机理和材料特性，存在许多不同的毛刺描述。Gillespie 是最早描述不同类型毛刺的人之一。检测到4种浅谈毛刺的分析控制与去除
何鹏
（江苏大学基础工程训练中心，江苏 镇江 212013）
摘要：随着时代的发展，工业制造对零件产品的功能和性能要求越来越高，例如要求加工后的工件边缘无毛刺。但由于去毛刺是一种昂贵且无增值的操作，而且在许多情况下，毛刺的增加是切削工具磨损的关键原因，因此将导致更换工具乃至加工设备，大大增加加工成本。因此，对毛刺形成的机理和控制是与工业应用高度相关的研究课题。本文在回顾毛刺分类后，描述了加工中的毛刺形成机制，后提出去毛刺和毛刺控制这两种处理毛刺的可能方式。
关键词：机械加工；毛刺；毛刺控制
中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）05（下）-0232-02
类型的加工毛刺：泊松毛刺、翻转毛刺、撕裂毛刺和切割毛刺。
绗缝加工
①转向操作的毛刺。通常在车削操作中发生的毛刺是泊松毛刺。它们在工具的切削刃延伸超过工件边
缘时形成。然而如果切割工具经过凹槽或由于工件的其他几何特征而中断切割，则形成翻转毛刺。在车削操作中，当刀具退出切削时，大多数毛刺在工件侧面产生翻转毛刺。
②铣削加工毛刺。铣削中的毛刺类型一般有以下5种：刀型毛刺、波浪型毛刺、卷曲型毛刺、边缘突破、次级毛刺。Hashimura 根据毛刺位置、毛刺形状和毛刺形成机制对面铣削中的毛刺进行分类。
电机减速机构
③来自钻孔的毛刺。在钻孔中，由于切割过程结束时的塑性变形，出口表面几何形状发生变化。工件材料也对毛刺形成了重大影响。在深孔钻削中，低切削速度和高进给量导致更小的毛刺轮廓。
排毒柜
④磨削加工毛刺。通过表面研磨生产的毛刺位于工件的边缘，可分为入口毛刺、侧毛刺和出口毛刺。这些毛刺的大小和形状可以大不相同，并且通过不同的形成机制产生。在平面磨削中，出口毛刺是最主要的毛刺类型。2 毛刺形成机制
如果一个物体（切削刃）穿透另一个物体，则会形成三维压缩（应力）锥体。如果超过弹性变形范围，则会在切削刃处所有三维方向上发生变形。这些永久塑性变形优先形成在最低阻力的方向上。这导致在工件加工时工具加工但未移型凹底货车弹性完全释放。（4）车板就位，在车板两侧铺设承台，搭钢梁过桥作为滑移承台。（5）调整车板高度，使钢梁过桥上表面与DA25型凹底货车承台平齐，穿入滑道、滑靴。（6）回落千斤顶，将定子落到滑靴之上，拆除定子两侧的顶升承台及顶升千斤顶。（7）在定子的一侧布设顶推泵站、控制阀，连接液压管线。安检后开始顶推滑移，直至定子
到达平板车预定位置。（8）拆除DA25凹车两侧的顶升承台。（9）在平板车的两侧搭设支撑平台，方法与在DA25凹车两侧搭设承台的方式相同。（10）在承台上布设顶升千斤顶，顶升泵站、控制阀，液压管线与千斤顶连接，同步顶升定子。（11）待定子底部与滑道、滑靴脱离后，停止顶升。撤除定子底部的滑道、滑靴及顶推油缸。（12）回落
千斤顶，使定子完全落在车板上。（13）撤除车板两侧的顶升千斤顶及顶升承台。（14）采用八字法，用φ21.5钢丝绳、5吨倒链，对定子捆绑加固。（15）挂车驶离现场，清理场地，完成铁公换装。3 结语
发电机定子是发电厂的核心设备，价值高，重量大，在液压顶推滑移法换装作业中又涉及顶升及横移等具有较高风险的作业内容，因此，作业的安全必须摆在第一位。为保证作业的安全，作业前必须制定详细的作业方案及应急预案，认真检查作业设备，保证作业设备良好，作业过程中必须严格按照要求操作，各点要有专人监视，保证各点动作协调一
致，保证作业安全。
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中国设备
工程
Engineer ing hina C P l ant
中国设备工程 2019.05 （下）除材料的面处会形成持久的毛刺。故毛刺形成于并会超出工具和工件的接触区域。毛刺形成经过以下6个过程：一是材料为固体并发成三维压缩形成横向流动；二是材料发生弯曲（例如金相组织翻转）；三是从工件上撕下被切削材料；四是被切削部分重新定位于工件；五是加工截止面不完整；六是被切削材料流入裂缝。影响毛刺形成的原因主要有：工件材料、刀具几何形状、刀具磨损、刀具路径和加工参数和各类机加工所留下的不必要突起。对大多数加工方法而言，零件在机械加工过程中都会产生大小不一的毛刺。3 去毛刺方法
毛刺对后续工艺和其他工序将产生巨大的影响。（1）在粗基准面上，若毛刺过大，则精加工时会导致加工余量不均匀。
（2）若精基准面存在着毛刺，则基准不易与定位基准重合，导致加工的尺寸不合格。
（3）在表面处理工序中，如涂覆过程中，涂层金属会首先在毛刺部位尖端聚集产生不合格品。
（4）毛刺是在热处理过程中最容易引起黏结的主要因素，毛刺往往又是破坏层间绝缘的主要原因。故去毛刺在机械加工中是不可或缺的加工步骤。去毛刺包括用于去除毛刺的所有操作，从简单的手动去毛刺到由NC 控制的机器人精心制作的表面精加工。然而，却没有单一的去毛刺操作可以实现每个毛边上均加工成所需的边缘条件。
根据去毛刺操作可分为以下4个主要类别：机械去毛刺作业、热去毛刺作业、化学去毛刺作业、电去毛刺作业。
（1）机械去毛刺。在机械去毛刺操作中，毛刺通过机械磨损减少或去除。可分成振动去毛刺、滚筒去毛刺、磨料流去毛刺、干式喷砂去毛刺、铁磁磨料去毛刺、超声波去毛刺等方法。
（2）化学去毛刺。用电化学反应原理，对金属材料制成的零件自动地、有选择地完成去毛刺作业。通过采用自动装载和卸载零件系统可以增强电化学去毛刺（ECD）的优势。
（3）热去毛刺，又名电热学去毛刺。该工艺针对一些毛刺所处部位偏僻、传统工艺比较困难的产品，有比较好的应用，其本身具有一定的技术要求，具有保持产品原机械性能的优势，但也有一定的局限性。
（4）一般清洁技术。Alwerfalli 等人提出了一种为磨料射流去毛刺工艺开发的数学模型。该模型利用
不完全块设计技术开发，提供了毛刺去除率与7个输入变量之间的关系，包括气动、切削、磨料和材料变量。尔后，Haller 等人在此基础上开发了一种高压水射流去毛刺机。水射流喷嘴的位置由数字控制，可以去除复杂工件的毛刺。
（5）使用工业机器人去毛刺。手动去毛刺是一项烦琐且耗费精力的操作。为了减少工作量并保证恒定的工件质量，应用了机器人。在此提出一种高刚性机械臂，机械臂结构采用笛卡尔坐标机构，从切割的角度来看，适用于使用高扭矩磨床的去毛刺。同时机械臂将结合可编程力和阻尼的末端执行器，通过设置系统的参数范围，以便末端执行器识别毛刺，同时对零件轮廓的变化作出反应。
监控主板混合位置/力控制法、阻抗控制法和自适应控制方法将被集成以开发AHIC（自适应混合阻抗控制法），以减少未建模的不确定性、高度非线性和时变耦合特性。在使用电液伺
服系统研究机械臂去毛刺的相互阻抗作用时，相关实验数据表明：当刀具遇到毛刺并且机械手以指令速度移动时，接触力（由应变计类型的力传感器测量）增加。阻抗控制回路激活，观察到接触力在设定值处保持几乎恒定，并且切割器移动的速度减小。故无论夹具或零件尺寸是否准确，力控制算法都可确保不断去除毛刺。4 毛刺控制策略
对毛刺形成基本原理的理解可得到防止或最少化毛刺形成的程序。这取决于毛刺形成的分析模型，工具/工件相互作用的研究，用于理解毛刺的产生，特别是材料影响。从而得以建立最佳边缘质量切割条气动滑板
件的数据库，以及防止毛刺的设计规则以及标准术语用于描述边缘特征和毛刺。控制毛刺形成可以从以下几点考虑。
（1）刀具。刀具几何形状改变，适当的刀具材料选择对应于工件材料、涂层技术、刀具尺寸。
（2）冷却液。应用方法、冷却液介质、应用位置。（3）工艺参数。切割速度、进给等的适当组合。（4）工件材料。更换工件材料、减少毛刺或更好的毛刺类型。
（5）工件几何。设计更改（例如倒角）。（6）流程排序。流程顺序、刀具路径规划。5 结语
由于对零件质量和功能性能的要求提高，加工后的边缘条件已成为许多行业特别重要的问题。在许多情况下，即使是边缘上的小毛刺也是不允许的，可防止和避免因毛刺的存在使得监测数据偏差，增大工件的废品率，而且危及操作人员的安全。消除机械零件在使用过程中因毛刺存在或脱落引起的磨损和故障。无毛刺使得机械零件涂装和油漆时附着力会增大，可使涂层质地均匀、外观质量好、光滑整洁、涂层
牢固耐用。对于承受负荷的零件或者以高速运转的零件去毛刺更是不能忽视。
最后，可以得出结论，在分析、控制和去除毛刺的领域，过去几十年的研究已经为许多工业应用创造
了坚实的基础。然而，有一些研究方向有望在未来发展。现有的毛刺知识尚未应用于许多行业和工件类别，这为应用研究创造了一个有前景的领域，对工业产生了快速的影响，零件清洁度这一更广泛的问题越来越受到关注。机电产品、微型产品和具有极高性能要求的产品都需要在技术上清洁并且没有边缘干扰，清洁机械加工所需的技术刚刚开始开发和应用。
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