數控機床

      上海, 2015 年（nián） 10 月 - 毛刺的形成給各行各業的零件製造商帶來挑戰，特別是在關鍵零件中鑽取較深的通孔時。在這些應用中，被加工（gōng）材料在工件的進刀處和退刀處形成毛刺，其中退刀（dāo）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（kōng）航天和其（qí）他密切監管的行業無法忍受的。

      傳（chuán）統（tǒng）上，製造（zào）商一（yī）般用手砂輪、砂布或（huò）其他手工流程（chéng）來清（qīng）除毛（máo）刺。然而，這些方法往往進展緩慢，並且為了去除毛刺，常常需要移動和重新固定零件。此外，即使是熟（shú）練的人員，也不可能在手工去除毛刺的（de）操作中保持零（líng）件尺寸的一致性。

      另（lìng）一方麵，機加工毛刺去除 (MEP) 工藝采用專（zhuān）門設計的刀具（jù），可以（yǐ）在機床 CAM 程序的輔助下迅速、一致地去除毛刺。在初始鑽孔的同（tóng）一台機床上，無需（xū）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（jiā）工又深又細的通孔時，退刀處的毛刺不（bú）會對加工精度和刀具壽命（mìng）造成負麵影（yǐng）響。該方法將創新的刀具（jù）設計（jì）與 5 軸刀具（jù）路徑相結（jié）合，可為長徑比大於（yú） 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（gōng）業對某些零件和孔徑邊緣條件（包（bāo）括倒角和圓（yuán）弧（hú）半徑）有著嚴格的（de）尺寸要求。這些特（tè）征（zhēng）通常需要經過（guò）多道審批和認證（zhèng）工序，以滿足 0.01 毫米（mǐ）的公差級別，並且確保零件質（zhì）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（èr）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，用於去除（chú）毛刺和仿形加工，包括硬質合（hé）金倒角（jiǎo）立銑刀，以及使用（yòng）轉位刀（dāo）片和複雜切削槽型的刀具。定製 MEP 刀具具有特殊的刀尖圓弧半徑、倒角、角度和（hé）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（qiē）削刃設計，可在導（dǎo）入角和（hé）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（yī）般采用仿形切削刃（rèn），但在不（bú）便（biàn）使用仿形切（qiē）削（xuē）刃的異（yì）形零件上，山高提供了球頭（tóu）式和棒棒（bàng）糖式刀具以對其邊緣進行仿形（xíng）加工。球頭式刀具應用於五軸機床，可以掃描複雜（zá）零件（jiàn）的輪廓線並在較（jiào）長的輪廓邊緣上產生平滑的圓弧表麵。

      刀具製造商還（hái）提供定製（zhì）的刀具以對邊緣進行仿形加工並去除大型通孔進刀或退刀處的毛刺。定製工具具有複雜的切削槽型。當切削條件穩定且切削過程平穩（wěn）、不中斷（duàn）時，刀具允許使用更高（gāo）的切削參數（shù）。相反，當一些特征（例（lì）如進入孔）會中斷切削路徑時，應采用保（bǎo）守一點的參數，以盡可（kě）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（máo）刺，因為他們需要更小直徑的刀具（jù）。隨著孔深不斷增加，刀具的長徑比也會相應增加，使它（tā）對切（qiē）削力的抵抗（kàng）力（lì）降低（dī），因此更容易出現振動、切屑或斷裂。在此情況下，調節切削（xuē）參數（shù）是必需的，但可能仍然無法（fǎ）切實有效地去除毛刺。

     刀具和工藝開發

     山高開發出了一種（zhǒng）創新的（de）刀具概念，並將它（tā）與五軸刀（dāo）具路徑策略（luè）相（xiàng）結合，有助於高效地去（qù）除小直徑深通孔退刀處的毛刺。

     該刀具配有（yǒu）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（jiān）留有 0.05 mm 的間隙。在孔徑進刀處下方，刀具直徑（jìng）逐漸變細，最前端才是切削刃。

      CAM 刀具路徑采（cǎi）用 5 軸運動來傾斜（xié）和旋轉工（gōng）件，使刀具的中心線圍繞一個點旋轉，並在在孔徑的退刀處（刀具切削刃去除毛刺（cì）的地方）形（xíng）成一個（gè）圓錐（zhuī）形狀。同時，處於孔進刀處的刀具頸部會有效地保持靜止，不會與孔的側麵發生幹涉。Z 軸運動把刀具定（dìng）位在孔中，然後機床（chuáng）的 5 軸功能將 X 軸、Y 軸和 Z 軸運動（dòng）結合（hé）在一起，從而執行毛刺去除過程。

      應（yīng）用（yòng）和試驗

      山高最初使用不同的刀具和刀具路徑在直（zhí）徑（jìng）為 3.2 mm、深度為 36 mm 的通孔的退刀處進行（háng）毛刺去（qù）除試驗。長徑（jìng）比大於 10:1。最初的反複（fù）試驗得出（chū）了最佳的旋轉速度：1,200 rpm，在（zài）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（suǒ）需的時（shí）間不超過三秒，而如果用手（shǒu）工方法為相同數量的孔去除毛刺（cì），可能要花上一整天或（huò）更多的時間。由於 CAM 程序和機床（chuáng）控件處（chù）理刀具（jù）的運動，因此從第一個孔到最（zuì）後一個孔，去除毛刺的效果完全一（yī）致。

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     編程細節（jiē）

     為了（le）在開始（shǐ） MEP 過程之前對刀（dāo）具的運動進（jìn）行編程，機床操作員必須輸入要（yào）去除毛刺的表麵的確切位置和定義（yì）。此外，還必須定義刀具的長度（dù）。刀具（jù）的磨削公差在 0.0375 mm 範圍內。在同一操作中（zhōng），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（zhī）間的距離保持在 0.0125 mm 範圍內。刀具長度在 CAM 程序中指定（dìng）；操作員可以使用對刀儀確定（dìng）機床上的刀具（jù）長度，或者通（tōng）過激光或接觸（chù）式探（tàn）針確定機床上（shàng）的刀具長度。

      結論

     隨著（zhe）客戶對零件公差的要求越來越嚴格，製造（zào）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（de）引領者（zhě），但醫（yī）療、能（néng）源和其他行業對精度和一致性的要（yào）求也越來越高。

      去除毛刺是精密零件生產過程中必不可少（shǎo）的元素，長期以來一直是通過人工方法（fǎ）完成。不幸（xìng）的（de）是，這（zhè）些操作並不能獲得品質一致的零件，而且（qiě）人工、安裝和零件處理（lǐ）費用十分昂貴。事實（shí）上，一些最終用戶已經禁止通過人工方法去除毛刺（cì），因為這種方法不能編入文檔和進行認（rèn）證。

      機加（jiā）工毛刺去除工（gōng）藝 (MEP) 提（tí）供了一種為（wéi）零件去（qù）除毛刺並對零件（jiàn）邊緣（yuán）進行（háng）仿形加工的方法，而且這（zhè）種方法可以獲得高度一致的零件品質、可存檔且經濟實惠。山高在 MEP 方麵（miàn）取（qǔ）得了最新進展，它將定製刀具與創新的（de）五軸（zhóu）編程相結合（hé），有助於高效、一致地為小直徑深通孔的退刀處去除毛刺。

      附注

      MEP 可以實現多重任務處理？

     某些 MEP 刀具將零（líng）件特征的加工工序與去除（chú）毛刺（cì）工序融合在一（yī）起。例如（rú）選擇立銑刀，將 MEP 加（jiā）工特征定位在其切削區的頂部以加工孔徑，然後在（zài）同一工序中去除進刀處的（de）毛刺。然而請（qǐng）注意，用於為小（xiǎo）直徑深通孔的進刀和退刀處去除毛刺的 MEP 刀（dāo）具麵臨一些（xiē）特殊的考慮因素。針對 MEP 應用的分析表明，與專用於在通孔的退刀處去除毛刺的刀具相比，專用於為（wéi）進刀處去除毛（máo）刺的刀具擁（yōng）有更長的使用壽命。專用於在通孔的退（tuì）刀處去除毛刺的刀具擁有更（gèng）大的長徑比，這使它們（men）更容易發生失穩（wěn）和振動，導（dǎo）致磨損加速。因此，一個可以同時為（wéi）深通孔的（de）進刀和退刀處去除毛刺的刀（dāo）具。在加工進刀處的特征時，會比（bǐ）它在（zài）加工退刀處的（de）特征時，表現出更長的使用壽命（mìng），導致（zhì）刀具（jù）在未充（chōng）分利用的情況下被拋棄（qì）。

     此外，用於為孔徑進刀處去除毛刺的 MEP 刀具可以重（chóng）磨，但（dàn）在為（wéi）小直徑深通孔去除毛刺的 MEP 刀具是不能重磨的。其（qí）主要原（yuán）因是，采用（yòng）經過重（chóng）磨（mó）的刀（dāo）具，在加工程序（xù）中需要（yào）更改偏移量，而這在（zài）嚴格的航天航空加工規程中是不被允許的。