[科普中國]-去毛刺

去毛刺，就是去除在零件面與面相交處所形成的刺狀物或飛邊。毛刺的危害性尤為明顯, 逐漸引起人們的普遍重視， 并開始對(duì)毛刺的生成機(jī)理及去除方法進(jìn)行研究。

歷史進(jìn)程機(jī)械零件上的毛刺， 有些是由于切削加工過程中塑性變形引起的；有些是鑄造、模鍛等加工的飛邊， 還有些是焊接擠出的殘料。隨著工業(yè)化和自動(dòng)化程度的提高， 機(jī)械加工領(lǐng)域， 特別是航空、航天、儀器儀表領(lǐng)域中， 對(duì)機(jī)械零件制造精度要求的提高和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的微型化， 毛刺的危害性尤為明顯， 逐漸引起人們的普遍重視， 并開始對(duì)毛刺的生成機(jī)理及去除方法進(jìn)行研究。11953 年， 日本許多廠家就開始研制用于汽車剎車鼓、汽缸體、變速箱體等大中型鑄件的專用自動(dòng)去毛刺機(jī)。由于這種去毛刺機(jī)械對(duì)零件的適應(yīng)性差、價(jià)格貴等因素未能得到普遍推廣應(yīng)用，但這為后來發(fā)展起來的鑄件去毛刺技術(shù)奠定了良好基礎(chǔ)。在理論研究方面， 1958 年日本京都大學(xué)的奧島教授發(fā)表了“關(guān)于切削過程中的毛刺現(xiàn)象” 的論文， 對(duì)產(chǎn)生毛刺的現(xiàn)象及毛刺的分類進(jìn)行了論述。1959 年， 宇都宮大學(xué)隈部教授發(fā)表了題為“ 用振動(dòng)切削減少毛刺的探討”的論文。1967 年， 靜崗大學(xué)財(cái)滿教授發(fā)表了“關(guān)于鋁合金板鉆孔形成的毛刺的研究”一文。同年， 美國的R.威廉提出了將研磨劑與硅樹脂混合在一起， 作為介質(zhì)， 壓入裝有零件的模具中， 將零件內(nèi)表面和孔的毛刺去掉(即擠壓珩磨去毛刺技術(shù))， 取得初步成功， 現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)已成為美國專利。1971 年， 日本綜合鑄件中心在職業(yè)訓(xùn)練大學(xué)木下教授等的指導(dǎo)下， 研制了數(shù)控式砂帶磨削裝置，可以去除任意形狀鑄件的毛刺。1同年12 月， 日本磨粒加工研究會(huì)舉辦了“ 去毛刺工藝講座” ， 會(huì)上發(fā)表了磨粒、砂布、超聲波、化學(xué)、電解等方法去除毛刺的論文。1972 年， 小山株式會(huì)社研制的鑄件去毛刺機(jī)、日本小松制作所的汽缸體自動(dòng)去毛刺裝置均獲得日本自動(dòng)化機(jī)械獎(jiǎng)。日本東京芝浦電氣生產(chǎn)技術(shù)研究所的高孝哉對(duì)20 余種主要的去毛刺方法的去毛刺原理、毛刺的大小、位置、去毛刺零件的形狀、自動(dòng)化難易程度、作業(yè)設(shè)備費(fèi)用、特征等進(jìn)行了深入研究和論述。1973 年， 美國狄地洲大學(xué)格里列斯皮完成了題為“機(jī)械加工中毛刺形成與性質(zhì)”的論文， 分析了機(jī)械加工過程中毛刺的形成原理， 并論述了實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)毛刺的觀測(cè)。美國對(duì)機(jī)械零件去毛刺技術(shù)比較重視， 是因?yàn)槊绹鴻C(jī)械制造業(yè)發(fā)展迅速， 產(chǎn)量高、批量大、質(zhì)量要求高等因素， 而用手工去毛刺滿足不了生產(chǎn)發(fā)展的需要。1974 年美國制造工程學(xué)會(huì)首先成立了毛刺技術(shù)分會(huì)， 著手對(duì)去毛刺技術(shù)進(jìn)行研究， 這是毛刺問題正式例入議事日程的開始 。1976 年前后， 日本已有去毛刺技術(shù)方面的專利300 余件， 其中有關(guān)塑料工件去毛刺技術(shù)的專利約有90 件。其間， 日本的技術(shù)人員對(duì)產(chǎn)生毛刺的原因及預(yù)防措施進(jìn)行了大量的研究和實(shí)驗(yàn)， 取得了一定進(jìn)展， 其中振動(dòng)光飾去毛刺機(jī)(又稱振動(dòng)滾磨機(jī))的研究與應(yīng)用在世界上得到好評(píng)。1984 年以來， 日本橫濱大學(xué)中山一雄教授以切削加工中最基本要素切削方向和刀具切削刃為基準(zhǔn)， 對(duì)切削毛刺進(jìn)行了較為全面、系統(tǒng)的定義分類， 先后對(duì)車削、刨削加工中被加工件的物理性能、工件形態(tài)、刀具的幾何參數(shù)等因素對(duì)切削毛刺的影響進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究與理論分析， 這對(duì)有效抑制和減小毛刺的產(chǎn)生奠定了理論基礎(chǔ)。我國原機(jī)械部液壓行業(yè)就把去毛刺技術(shù)列為“ 七五” 期間提高液壓產(chǎn)品質(zhì)量的主要攻關(guān)項(xiàng)目1

去毛刺技術(shù)在21世紀(jì)更加受到各工業(yè)發(fā)達(dá)國家的普遍重視，隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快， 零件去毛刺技術(shù)的應(yīng)用范圍日益廣泛，技術(shù)更加?jì)故?，有越來越多的部門開始重視零件去毛刺技術(shù)的研究和應(yīng)用， 并已取得豐碩的研究成果。1

毛刺類型及危害機(jī)械零件加工方法大致可分為去除材料加工、變形加工、附加加工等。在各種加工中， 與所要求的形狀、尺寸不符的、在被加工零件上派生出的多余部分即為毛刺。毛刺的產(chǎn)生隨加工方法的不同而變化。根據(jù)加工方法的不同毛刺大致可分為：1

鑄造毛刺：在鑄模的接縫處或澆口根部產(chǎn)生的多余材料， 毛刺的大小一般用毫米表示。1

鍛造毛刺：在金屬模的接縫處， 由于鍛壓材料的塑性變形而產(chǎn)生的。電焊、氣焊毛刺：電焊毛刺， 是焊縫處的填料凸出于零件表面上的毛刺；氣焊毛刺， 是瓦斯切斷時(shí)從切口溢出的熔渣。1

沖壓毛刺：沖壓時(shí)， 由于沖模上的沖頭與下模之間有間隙， 或切口處刀具之間有間隙， 以及因模具磨損產(chǎn)生毛刺。沖壓毛刺的形狀， 根據(jù)板的材料、板的厚度、上下模之間的間隙， 沖壓零件的形狀等而有所不同。1

切削加工毛刺：車、銑、刨、磨、鉆、鉸等加工方法也能產(chǎn)生毛刺。各種加工方法產(chǎn)生的毛刺， 隨刀具和工藝參數(shù)的不同而產(chǎn)生不同的形狀。塑料成型毛刺：與鑄造毛刺一樣， 在塑料模的接縫處產(chǎn)生的毛刺。1

由于毛刺的存在將導(dǎo)致整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)不能正常工作， 使可靠性、穩(wěn)定性降低。當(dāng)存在毛刺的機(jī)器做機(jī)械運(yùn)動(dòng)或震動(dòng)時(shí)， 脫落的毛刺會(huì)造成機(jī)器滑動(dòng)表面過早磨損、噪音增大， 甚至使機(jī)構(gòu)卡死， 動(dòng)作失靈；某些電氣系統(tǒng)在隨主機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)， 會(huì)因毛刺脫落而造成回路短路或使磁場(chǎng)受到破壞， 影響系統(tǒng)正常工作；對(duì)于液壓系統(tǒng)元件， 如果毛刺脫落， 毛刺將存在于各液壓元件微小的工作間隙內(nèi)， 造成滑閥卡死、使回路或?yàn)V網(wǎng)堵塞而造成事故， 還會(huì)引起流體紊流或?qū)恿?，降低系統(tǒng)的工作性能[ 6] 。日本液壓專家認(rèn)為， 影響液壓件性能和壽命的原因有70 %是毛刺造成的；對(duì)于變壓器， 帶有毛刺的鐵心比清除毛刺的鐵心鐵損增加20 ～ 90 %， 并隨頻率的增加而加大。毛刺的存在還影響機(jī)械系統(tǒng)的裝配質(zhì)量， 影響零件后序加工工序的加工質(zhì)量及檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。1

去毛刺最常用的方法毛刺這個(gè)小東西雖然不大，但卻是直接影響到產(chǎn)品的品質(zhì)。所以隨著各行業(yè)對(duì)毛刺去除的重視，去毛刺的方法也層出不窮 。 常用的修邊 / 去毛刺主要有這么幾種：2

手工去毛刺傳統(tǒng)的；而修邊刀逐步取代了這些傳統(tǒng)的方法，不需要技術(shù)處理，節(jié)約成本并且環(huán)保。2

化學(xué)去毛刺用電化學(xué)反應(yīng)原理，對(duì)金屬材料制成的零件自動(dòng)地、有選擇地完成去毛刺作業(yè)。它可廣泛用于氣動(dòng)、液壓、工程機(jī)械、油嘴油泵、汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)等行業(yè)不同金屬材質(zhì)的泵體、閥體、連桿、柱塞針閥偶件等零件的去毛刺加工。適用于難于去除的內(nèi)部毛刺、熱處理后和精加工的零件。2

電解去毛刺利用電解作用去除金屬零件毛刺的一種電解加工方法，英文簡(jiǎn)稱 ECD 。將工具陰極（一般用黃銅）固定放置在工件有毛刺的部位附近，兩者相距一定的間隙（一般為 0.3 ～ 1 毫米）。工具陰極的導(dǎo)電部分對(duì)準(zhǔn)毛刺棱邊，其他表面用絕緣層覆蓋起來，使電解作用集中在毛刺部分。加工時(shí)工具陰極接直流電源負(fù)極，工件接直流電源正極。壓力為 0.1 ～ 0.3 兆帕的低壓電解液 ( 一般用硝酸鈉或氯酸鈉水溶液 ) 流過工件與陰極之間。當(dāng)接通直流電源后，毛刺便產(chǎn)生陽極溶解而被去除，被電解液帶走。電解液有一定腐蝕性，工件去毛刺后應(yīng)經(jīng)過清洗和防銹處理。電解去毛刺適用于去除零件中隱蔽部位交叉孔或形狀復(fù)雜零件的毛刺，生產(chǎn)效率高，去毛刺時(shí)間一般只需幾秒至幾十秒。這種方法常用于齒輪、花鍵、連桿、閥體和曲軸油路孔口等去毛刺，以及尖角倒圓等。缺點(diǎn)是零件毛刺的附近也受到電解作用，表面會(huì)失去原有光澤，甚至影響尺寸精度。2

超聲波去毛刺超聲波產(chǎn)生的超聲能量作用于液體里振動(dòng)處于稀疏狀態(tài)的液體時(shí)，會(huì)撕裂成很小的空穴（即內(nèi)部是真空的）這些空穴在破裂的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生高達(dá)幾百個(gè)大氣壓的瞬間壓力，而這種現(xiàn)象既稱為空化現(xiàn)象。超聲波去毛刺就是利用“空化現(xiàn)象”產(chǎn)生的幾百個(gè)大氣壓的瞬間沖擊力把附著在部件上的毛刺清除干凈。超聲波去毛刺并不是所有毛刺都適用的，主要針對(duì)一些微觀毛刺，一般如果毛刺需要用顯微鏡來觀察的話，就都可以嘗試用超聲波的方法去除。對(duì)于肉眼可見的毛刺，主要看粘結(jié)的強(qiáng)度了，粘結(jié)強(qiáng)度弱的毛刺可以用超聲波，一般要是用刀具才能處理的毛刺，用超聲波方法是根本不行的。超聲波去毛刺的優(yōu)缺點(diǎn)。2

高壓水噴射去毛刺顧名思義是以水為媒介，利用它的瞬間沖擊力來去除加工后產(chǎn)生的毛刺和飛邊，同時(shí)可達(dá)到清洗的目的。經(jīng)過多次試驗(yàn)測(cè)試，最終找到適合的壓力為 30MPa—50MPa 。 若壓力不足，無法達(dá)到去毛刺的效果，壓力過高雖然可以去除毛刺，但存在損傷工件的危險(xiǎn)。通常液壓件在使用時(shí)所承受的液體壓力都在 20Mpa 以內(nèi)，用 50MPa 的壓力都無法打掉的毛刺殘留，在幾兆帕的工作壓力下脫落的幾率是非常小的，也可以認(rèn)為毛刺的根部殘留是工件的一部分。 高壓水去毛刺設(shè)備的制造廠家越來越多，簡(jiǎn)單可歸納為兩類：工件移動(dòng)式和噴嘴移動(dòng)式。工件移動(dòng)式造價(jià)低，適合簡(jiǎn)單閥體的去毛刺和清洗，其缺點(diǎn)是噴嘴與閥體的配合度不理想，閥體內(nèi)部交叉孔、斜孔的毛刺去除效果不好；噴嘴移動(dòng)式通過CNC控制可有效的調(diào)整噴嘴與閥體毛刺產(chǎn)生部位的距離，有效對(duì)應(yīng)閥體內(nèi)部的交叉孔和斜孔以及盲孔的毛刺，但由于此設(shè)備造價(jià)高，只有汽車的心臟部位和工程機(jī)械的液壓控制系統(tǒng)才能普遍享受此厚待。2

熱爆炸去毛刺又名電熱學(xué)去毛刺，熱能去毛刺是當(dāng)今世界機(jī)械制造行業(yè)公認(rèn)最適合小工件大批量去毛刺的先進(jìn)工藝，國內(nèi)僅有兩家企業(yè)可以生產(chǎn)此設(shè)備。它采用氫氣和氧氣在用于處理工件的密閉工作室中混合，瞬間點(diǎn)火燃燒并在極短時(shí)間內(nèi)與工件表面毛刺發(fā)生劇烈的熱化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到去除毛刺的目的。 熱能去毛刺是一種特種加工技術(shù)，具有效率高、通用性強(qiáng)、可達(dá)性好，去除毛刺均勻徹底、工件表面平整光滑，且不受工件材料、形狀及毛刺部位的限制等特點(diǎn)。特別適合其他工藝方法無法解決的具有復(fù)雜型腔、相貫相交孔系、深孔、盲孔、螺紋孔等去毛刺難度較大工件的去毛刺處理?？捎糜诤谏⒂猩饘偌盁崴苄运芰系确墙饘俨牧瞎ぜ娜ッ毯徒饘賶鸿T件、塑壓件的去飛邊處理。由于它的加工效率極高，用于生產(chǎn)的直接成本低廉，特別適合大批量連續(xù)生產(chǎn)環(huán)境使用，是規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)理想的高效加工設(shè)備。2

冷凍修邊去毛刺橡膠、塑料制品、鋅鎂鋁合金等制品飛邊（或毛刺）的厚度比制品的厚度要薄很多，所以飛邊（或毛刺）的脆化速度要比制品的脆化速度快，在飛邊（或毛刺）脆化而制品沒有脆化這一時(shí)間段里，冷凍去毛刺（修邊）機(jī)通過拋射彈丸來擊打制品，從而去除處于脆化的飛邊（或毛刺）。 冷凍去毛刺（修邊）機(jī)，是一種利用液氮的超低溫使橡膠、塑料制品、鋅鎂鋁合金的飛邊迅速發(fā)生脆化，并在此狀態(tài)下，通過高速噴射出的冷凍粒子撞擊制品的毛刺（或飛邊），從而達(dá)到既能高質(zhì)量、高效率地去除制品的毛刺（或飛邊），又能保持制品本身的所有物性不發(fā)生改變的特殊去毛刺（修邊）設(shè)備。它可大幅度地提高制品的修邊（去毛刺）精度且具有很高的集約化程度。這種設(shè)備已成為精密橡塑制品、壓鑄企業(yè)不可或缺的后道修邊及去毛刺處理設(shè)備。2

磁力去毛刺機(jī)磁力去毛刺機(jī)是利用其獨(dú)特的磁場(chǎng)分布，產(chǎn)生強(qiáng)勁平穩(wěn)的磁感效應(yīng)，使磁力鋼針（進(jìn)口原材料.半永久性）與工件進(jìn)行全方位，多角度地充分研磨，達(dá)到快速除銹，去死角，去除毛刺批鋒，除去氧化薄膜及燒結(jié)痕跡等功效。尤其對(duì)形狀復(fù)雜，多孔夾縫，內(nèi)外螺紋等工件，更加能顯示其神奇妙用.并且，不傷及工件表面，不影響工件精度。讓工件瞬間變得光滑整潔，煥然一新。適用于金，銀，銅，鋁，鋅，鎂，鐵，不銹鋼等金屬類與硬質(zhì)塑料等非金屬類工件的研磨拋光去除毛刺一次性完成。2

去毛刺機(jī)械手是典型的機(jī)電一體化裝置，它綜合運(yùn)用了機(jī)械與精密機(jī)械、微電子與計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制與驅(qū)動(dòng)、傳感器與信息處理以及人工智能等多學(xué)科的最新研究成果，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和各行各業(yè)對(duì)自動(dòng)化程度要求的提高，去毛刺機(jī)械手技術(shù)得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的去毛刺機(jī)械手產(chǎn)品。去毛刺機(jī)械手產(chǎn)品的實(shí)用化，既解決了許多單靠人力難以解決的實(shí)際問題，又促進(jìn)了工業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)程。2

去毛刺機(jī)械手應(yīng)用的典型零件有：鋁輪轂、變頻器殼、同步器殼、同步器齒轂、軸承蓋、缸體、閥體、閥蓋、輸出軸、發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪等。2

去毛刺自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)表面去毛刺研磨刷

纖維研磨刷能夠承受高達(dá) 150°C 的工作溫度。即使在沒有冷卻液的應(yīng)用下，也能工作。此外，研磨刷具有強(qiáng)的抗水性，不會(huì)受冷卻液影響其研磨性能。2

去除工件的毛刺，尤其針對(duì)較薄的加工件和工件的邊緣。

表面研磨：管道、連接口、和軸的研磨。內(nèi)孔在沖壓或激光加工過程中出現(xiàn)的毛刺，可使用研磨刷去除。

汽車的精密金屬零部件保持多個(gè)邊緣不存在毛刺。

在不平的表面上進(jìn)行研磨。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李雪梅 - 副教授 - 西南大學(xué)