基于殼體零件的加工特點和毛刺特征進行全面分析，提出機械加工主動去除毛刺的技術，并結合生產實際探索出適用于殼體孔類、面類和槽類等典型部位的去毛刺方法和工具，從加工過程的源頭進行逐級控制，變被動去毛刺為主動去毛刺，從而實現了去除毛刺的機械化加工，減輕了勞動量，提升了產品加工質量。
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序言
殼體零件具有結構復雜、加工精度高的特點，隨著先進制造技術的應用與推廣，制造業的競爭日益激烈[1]，客戶對于產品的質量要求和加工效率也日益提高，但我們的去毛刺方法仍停留在使用銼刀、固結砂輪、鏟刀、鋼絲刷、針刷、砂帶及油石等帶磨料的工具，使用手工方法去除產品加工部位的毛刺。目前，該方法已經遠遠不能滿足客戶的需求，分廠也逐漸認識到去毛刺是提高殼體清潔度的一個重要環節，如何提升去毛刺效果和質量成為一個重要課題，去毛刺的效果對于產品的最終加工質量和外觀質量至關重要。據調查，目前清潔度控制的重要環節，可以通過主動去毛刺技術[2]，去除加工過程中產生的毛刺，提升零件的加工質量，避免毛刺引起的清潔度問題[3]。
02
傳統的去毛刺方法
殼體零件在制造過程中，加工面的交接處總會產生毛刺或飛邊[2]。去毛刺的內容主要就是清除殼體零件在加工部位周圍所形成的刺狀物或飛邊。對于殼體零件而言，主要的加工特征為孔、面和槽，毛刺主要存在于這些特征的邊緣。傳統的去毛刺方法比較落后，加工效率低，直接影響產品的交付周期及加工質量。去除殼體螺紋毛刺的傳統方法見表1。
表1 去除殼體螺紋毛刺的傳統方法
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殼體毛刺的分類
按照對切削過程中毛刺的外觀形態及尺寸（見圖1）的要求，將加工過程中的毛刺按照大小劃分為微小毛刺、小毛刺和大毛刺（見表2）。
a）毛刺外觀 b）毛刺尺寸
圖1 切削過程中毛刺的外觀形態及尺寸
表2 毛刺大小分類
圖1中，H為毛刺高度，是在橫截面上測得的工件終端面與毛刺橫截面輪廓之間的最大距離；B為毛刺根部厚度，是在工件終端面上測得的毛刺凸起點至工件理想加工表面間的距離；r為毛刺根圓半徑，是在橫截面上測得的毛刺截面尺寸之一。
04
機械加工去毛刺方法
機械加工是毛刺產生的源頭，同時也是毛刺控制的關鍵點。為了進一步提高毛刺去除的加工質量，確保零件的加工效率，采用數控加工的方式，更利于保證殼體零件的加工質量。按照毛刺大小的劃分方法，遵循毛刺從大到小、從小到無的原則[3]進行逐級控制和去除。
對殼體毛刺控制的基本原則：首先，必須消除加工過程中產生的大毛刺，減少小、微毛刺的產生，這樣才能減少后期毛刺去除工作量；其次，在加工過程中刀具必須鋒利，使得切削過程中不會產生大毛刺，當出現大毛刺時，應及時更換刀具，確保毛刺的大小在可控制范圍內；最后，在加工過程中，應遵循一定的加工原則，確保毛刺的產生方向在有利于去除的部位。具體做法如下。
?。?）先孔后面 殼體加工以孔為主，毛刺常出現在孔里面或加工面的邊緣。對于此類加工，可以通過先加工孔、后加工面的方法，實現加工面的少、無毛刺[4]。
?。?）調整加工順序 對于相交或相貫的孔系，毛刺通常會出現在兩孔相接處。對于此類毛刺的控制原則是通過加工順序的調整，讓毛刺產生在有利于毛刺觀察和方便去除的部位。
?。?）改變走刀路線 逆銑加工刀齒磨損快，加工表面質量較差。順銑加工沒有逆銑時的刀齒滑行現象，加工硬化程度大為減輕，加工表面質量較高。
（4）優化切削參數 根據殼體零件在加工過程中所選用的刀具、切削參數等，建立數控刀具切削參數庫，方便現場更好地控制加工過程中的毛刺大小及形成方式。
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殼體零件典型特征去毛刺方法
殼體零件主要由孔、面和槽三類特征[5]疊加而成。孔類特征主要是通過運動提供液壓動力及貫通油路；面類特征主要是連接孔及孔系的特征，組成殼體零件的實體；槽類特征主要是連通孔與孔系的接通，方便油路相通。
5.1 孔類特征去毛刺方法
?。?）孔類特征的分類 孔是殼體零件最常見的特征之一，按照其加工的復雜程度，可以將孔分為簡單孔系和復雜孔系。簡單孔系主要由構成孔的單一要素組成，構成單一；復雜孔系由多個要素組成，結構復雜。
?。?）孔類毛刺的特征 孔類特征主要采用鉆削的方式加工而成，其毛刺主要存在于孔類特征邊緣[6]。簡單孔系加工要素單一，毛刺主要集中在鉆出孔和鉆入孔的部位（見圖2）；復雜孔系由多個加工要素組成，加工方法多樣，其毛刺產生的部位主要集中在孔系各加工臺階的邊緣。
a）鉆入毛刺 b）鉆出毛刺
圖2 鉆入、鉆出毛刺
?。?）孔類毛刺特征的去除方法 ①簡單孔系毛刺特征的去除方法。簡單孔系毛刺主要集中在鉆出孔和鉆入孔部位。鉆入毛刺的尺寸比較小，毛刺主要存在于零件的加工表面，去除此類毛刺可以使用專用的倒圓倒角刀具，編制相應的加工程序，去除孔在加工完成后產生的毛刺；鉆出毛刺的尺寸比較大，毛刺去除比較困難，可以根據殼體的實際加工狀況，在鉆孔過程中增加停留時間，保證鉆頭在鉆出過程中，去除鉆出毛刺。②復雜孔系毛刺特征的去除方法。復雜孔系在加工過程中，往往是微小特征組合在一起，傳統的加工方法會根據零件的加工特點，采用不同直徑的刀具加工而成，這樣就很容易導致加工過程中產生的毛刺集中在各種不同直徑加工部位的邊緣，造成較大毛刺的產生。為了減少此類毛刺的產生，梳理殼體零件的加工特征，設計專用的組合刀具（見圖3），保證孔系一次加工成形，這樣不但能夠提高孔系的加工效率，而且還能減少毛刺的產生，減少后續毛刺去除工作量。
a）特征孔系 b）刀具
圖3 復雜孔系及其專用組合刀具
5.2 面類特征毛刺的控制與去除方法
?。?）面類特征的分類 面是組成殼體零件的基本元素，主要存在于殼體零件的外表面，按其規則程度，可分為規則平面和不規則平面。規則平面主要指的是平面形狀規整有邊界；不規則平面主要是指加工過程中的曲面，這類平面凹凸不平[7]。
?。?）面類毛刺特征 面類特征主要采用銑削的方式加工而成，毛刺主要產生在邊緣部位。規則平面加工完成后，毛刺主要存在于平面邊緣部位；不規則平面在加工完成后，毛刺主要存在于不規則平面的邊緣部位，該類毛刺的隱蔽性強，加工時去除比較困難。
?。?）面類毛刺特征的去除方法?、僖巹t表面毛刺的去除方法。規則表面一般采用面銑刀沿零件的輪廓進行加工，產生的毛刺主要集中在面的邊緣處。對于此類毛刺的去除，首先使用逆銑的方式減少大毛刺的產生，然后編制相應的加工程序，用帶圓弧的刀具沿規則平面的邊緣去除毛刺，保證接觸部位光滑無毛刺。②非規則表面毛刺的去除方法。非規則表面加工完成后，表面高低不一，采用帶R角的刀具沿零件外形去除毛刺時，容易出現過切或去除不到的現象。為此設計制造專用的浮動去毛刺工具[8]（見圖4），結合毛刺產生部位的特征選用不同的去毛刺磨頭（見圖5），沿著零件加工邊緣去除毛刺，直至無明顯毛刺和高點。
圖4 浮動去毛刺工具
圖5 去毛刺磨頭
5.3 槽類特征毛刺的控制與去除方法
（1）槽類特征的分類 槽類特征主要集中在零件的表面和孔系的連接處，由于其隱蔽性比較強，按照實現的功能可分為環形槽、異形槽和T形槽（見圖6），其中環形槽[9]和異形槽主要用于安裝膠圈，由于在裝配過程中不能有漏油和滲油現象，因此對于邊緣毛刺的去除要求比較嚴格，要求邊緣必須均勻光滑。T形槽主要存在于孔系中，主要靠孔系本身進行密封，但是由于在裝配過程中，膠圈必須通過T形槽的邊緣，因此要求T形槽與孔相交處必須規整光滑，從而避免有毛刺劃傷膠圈。
a）環形槽
b）異形槽
c）T形槽
圖6 槽類特征分類
?。?）槽類特征毛刺的去除方法?、佼愋尾勖倘コ椒āＳ捎诋愋尾奂庸r，主要依靠點位控制零件的槽型結構，因此根據零件的加工特點，設計專用的多臺階R刀（見圖7），待異形槽加工完后，使用R刀沿著環槽的外形進行加工，去除環槽加工過程中的大毛刺，然后再用羊毛輪沿著槽的外形進行拋光處理，確保異形槽邊緣光滑均勻。②環形槽毛刺去除方法。環形槽設計時，與孔系或孔保持同心，零件在裝配過程中靠環形槽進行密封，一般加工時孔系與環形槽都是集中加工。采用加工中心加工時，設計制作R刀，沿著零件的外形按照同心圓的方式，銑削去除零件加工過程中產生的毛刺，然后用羊毛輪沿著環槽的外形進行拋光加工，達到去除毛刺的目的。③T形槽毛刺去除方法。T形槽一般存在于孔系中，加工時，先進行孔系的加工，最后進行T形槽的加工。毛刺主要集中在孔系與T形槽的相接處，為了方便毛刺的去除，設計制作專用槽刀（見圖8），待零件加工完成后，使用該刀具采用高速加工的方式在T形槽的邊緣切入0.02～0.03mm，去除加工過程中產生的毛刺。
圖7 異形槽去毛刺專用的多臺階R刀
圖8 T形槽去毛刺專用槽刀
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實施效果
通過對殼體的孔、面和槽等幾個方面進行去毛刺研究，實現了殼體在加工過程中毛刺大小的量化控制，消除了加工過程中產生的大毛刺，減少或消除了小、微毛刺，從根本上減少了毛刺的產生，實現了降低手工去毛刺工作量的目的。經過在典型零件上進行驗證，確保大毛刺的消除量達到90%以上，小、微毛刺減少20%以上，降低手工去毛刺工作量30%以上。
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結束語
本文針對殼體不同部位的具體特征具體分析，采用先去除大毛刺，再進行小、微毛刺去除的方式，實現加工過程中毛刺的少、無化。通過加工中心主動去毛刺方案的實施，有效去除加工部位產生的毛刺，解決了殼體毛刺部位不規則、加工效率低及清潔度差的生產瓶頸問題。最后對殼體各典型部位的去毛刺方法進行歸納總結，結合生產實際探索出了適用于殼體孔類、面類和槽類的去毛刺方法和工具，解決了人工去毛刺費時費力的問題，大幅提升了生產效率，取得了良好效果。
