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機械零部件加工中怎麽處理毛刺問題?

機械零部件加工後的毛刺很煩人,不怕!這裏有方案金屬切削過程常常伴隨著毛刺的生成。毛刺的存在不僅降低了工件的加工精度和表面質量,影響到産品的使用性能,有時甚至會引發事故。對于産生的毛刺問題,人們通常用去毛刺工序來解決。去毛刺是一個非生産性過程,它不僅增加産品成本,延長産品生産周期,而且毛刺去除不當還會導致整個産品報廢,造成經濟損失。
  本文對影響端銑毛刺形成的主要因素進行系統地分析,並從結構設計到制造加工全過程出發,探討了減小和控制銑削毛刺的方法和技術。
  一、端銑加工中毛刺的主要形式
  按照切削運動——刀具切削刃毛刺分類體系,端銑過程中産生的毛刺主要有主刃兩側方向毛刺、側邊切出切削方向毛刺、底邊切出切削方向毛刺及切入和切出進給方向毛刺五種形式。
一般而言 ,底边切出切削方向毛刺与其它毛刺相比具有尺寸大、去除困难的特点。为此,本文以底边切出切削方向毛刺作为主要研究对象开展研究。根据端铣中底边切出切削方向毛刺尺寸和形态的不同,又可将其分为如下三种:I型毛刺(尺寸较大,去除困难,去除费用较高),II型毛刺(尺寸较小,可以不去除或去除容易)和III型毛刺即负毛刺。
二、影響端銑毛刺形成的主要因素
  毛刺的形成是一個非常複雜的材料變形過程。工件材料特性、幾何形狀、表面處理、刀具幾何形狀、刀具切削軌迹、刀具磨損、切削參數及冷卻液的使用等多種因素都直接影響毛刺的形成。圖3爲端銑毛刺影響因素框圖。在具體的銑削條件下,端銑毛刺的形態和尺寸取決于各影響因素的綜合作用,但不同的因素對毛刺的形成具有不同的影響。
三、刀具進入/退出
  一般情況下,刀具旋出工件時所産生的毛刺比刀具旋入工件時所産生的毛刺大。
  2、平面切出角
  平面切出角對底邊切出切削方向毛刺的形成有很大的影響。平面切出角的定義爲當切削刃旋出工件終端面時,在過切削刃上一點垂直銑刀軸線的平面內,該點的切削速度(刀具轉速與進給速度的矢量合成)的方向與工件終端面方向之間的夾角。工件終端面的方向爲從刀具旋入點指向刀具旋出點。如圖5所示,Ψ爲平面切出角,其範圍0°<Ψ≤80°。
  试验结果表明:毛刺高度随着切削深度的变化而发生形式转变,即随着切削深度的增加毛刺由I型毛刺向II型毛刺转变。通常将产生II型毛刺的小铣削深度称为界限切削深度,用dcr 表示。图6显示了加工一种铝合金时平面切出角和切削深度对毛刺高度的影响。
3、刀尖退出順序EOS
  在端铣过程中,毛刺尺寸在很大程度上取决于刀尖的退出顺序。如图6所示:A点为副切削刃上的点,C点为主切削刃上的点,B点为刀尖顶点。假设刀尖是锋利的,即不考虑刀尖圆弧半径。如果B-C边先退出工件,A-B边后退出工件,则切屑铰接在已加工表面上,随着铣削的进行,切屑被推出工件,形成尺寸较大的底边切出切削方向毛刺。如果A-B边先退出工件,B-C 边后退出工件,切屑铰接在过渡表面上,被切出工件,形成尺寸较小的底边切出切削方向毛刺。
  試驗表明:
  ①使毛刺尺寸依次增大的刀尖退出順序ABC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA。
  ②EOS所産生的結果是一樣的,只是在相同的退出順序下,塑性材料比脆性材料所産生的毛刺尺寸要大。刀尖退出順序不僅與刀具幾何形狀有關,還與進給量、銑削深度、工件幾何尺寸及切削條件等因素有關,是通過多種因素綜合起來對毛刺的形成施加影響。
4、其它因素的影響
  ①銑削參數、銑削溫度、切削環境等對毛刺的形成也會産生一定的影響,部分主要因素如進給速度,銑削深度等的影響通過平面切出角理論和刀尖退出順序EOS理論體現出來,此不贅述;
  ②工件材料塑性越好,越易形成I型毛刺。在端銑脆性材料的加工過程中,如進給量或平面切出角較大,則有利于III型毛刺(虧缺)形成;
  ③當工件的終端面與已加工平面之間的角度大于直角時,因終端面支承剛度增強,能毛刺的形成;
  ④銑削液的使用有利于刀具壽命的延長,減小刀具磨損,潤滑銑削過程,進而減小毛刺尺寸;
  ⑤刀具磨損對毛刺的形成有很大的影響,當刀具磨損到一定程度,刀尖圓弧增大,不僅刀具退出方向毛刺尺寸加大,刀具切入方向也會有型毛刺生成,其機理有待進一步深入研究。
  ⑥其它因素如刀具材料等對毛刺的形成也有一定的影響。在相同的切削條件下,金剛石刀具較其它刀具更有利于毛刺形成。
 

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