十种去毛刺难加工材料，你觉得是什么？

毛刺长期以来一直是困扰零件制造商的难题，而且它们并不是唯一的问题。有时要求零件必须有尖锐的不连续边缘，有时要求零件的边缘应具有规定尺寸精度的圆弧半径。此外，去毛刺必须在不损坏附近表面、改变零件颜色或在零件表面沉积氧化物或其他材料的情况下进行。

 

许多零件制造商正在寻找更具成本效益的去毛刺方法、更复杂的边缘修整工艺、更快的加工速度和更少的负面影响。然而，零件的复杂性以及难以加工的材料特性通常使去毛刺成为一项艰巨的挑战。一些制造商必须快速彻底地去除毛刺。例如，许多汽车零部件制造商必须在不到四秒的时间内完全去除零件的毛刺，以匹配零件的生产节拍并避免减慢生产线的速度。其他零件制造商旨在确保零件边缘的几何形状精确且可重复。

 

 

以下是 10种具有挑战性的去毛刺过程和取得成功的方法，尽管所有这些过程都可能有或多或少的缺点。

 

(1)复合材料

复合材料零件是去毛刺难度排名靠前的一种。一些复合材料由两种金属组成，而其他复合材料（例如电路板）由不同层的塑料、陶瓷和金属组成。一些航空复合材料，如碳纤维/铝复合材料，具有极高的强度/重量比，但为了确保飞行安全，飞机部件的边缘必须满足严格的要求。

 

多层复合材料的开放边缘（即顶部和底部的暴露表面）特别容易开裂、过度应力、分层、吸湿、持续磨损和化学腐蚀。所有这些问题都会对产品的寿命或性能产生不利影响。去毛刺过程不仅可以引起，而且可以避免或改善这些问题。

 

复合材料中的每种材料都需要进行不同的处理，以获得合适的零件边缘和表面。因此，改善一种材料质量特性的恰当过程可能对其他材料有害。

 

还有一个更主观的问题：在处理不同层的材料时是什么决定了边缘？一般认为在外表面看到的轮廓就是边缘。但在复合材料的情况下，从一层材料到另一层材料的每次过渡都会产生边缘。因此，复合产品可能有许多内部边缘，每个边缘可能对产品性能至关重要。

 

为了尽量减少复合材料去毛刺过程中的毛刺，需要了解复合材料中各种材料的特性以及用户对各个界面的质量要求。尽管可能有几种精加工/精加工工艺可以满足较低质量要求，但应仔细选择非常好的工艺。

 

 

去毛刺应使用合适的工具进行，这需要与工具制造商密切合作，充分利用他们的知识。此外，应使用较佳切割条件以确保材料层不会分层。

 

 

(2) 交叉孔

交叉孔形成了三维边缘结构，相交线上每个点的毛刺厚度和高度可能会有所不同，这意味着基于相同尺寸毛刺的去毛刺可能效果不佳。

 

除了旋转手持工具和一些专门的去毛刺工具外，热去毛刺是金属零件中许多交叉孔（包括小直径孔）的有效去毛刺方法。如果需要对交叉孔进行表面精加工，开发的电化学去毛刺和挤压珩磨磨料流加工也几乎可以在任何零件结构上获得高质量的边缘。对于大直径交叉孔，使用耐磨填充橡胶或纸弹类工具可以快速有效地完成去毛刺。

 

当孔的直径小于 3.175 毫米且直径大于 10 倍时，去毛刺变得更具挑战性，因为大多数去毛刺工具或工艺都难以进入这些深而小的交叉孔中。例如，汽车发动机曲轴上的交叉深孔去毛刺很困难，而生产节拍所需的去毛刺速度则更加困难，因为所有去毛刺通常必须在四秒钟或更短的时间内完成。

 

(3)变速器外壳

汽车变速箱壳是由狭窄通道组成的复杂“迷宫”，在这些机加工通道的每一侧，通常都有毛刺。迷宫般的通道使得彻底去除这些毛刺成为一项艰巨的挑战。磨料填充的尼龙刷子和其他类型的刷毛可以到达边缘下方并通过在边缘上来回移动刷子来去除毛刺。同样的去毛刺技术适用于数百英寸的汽车发动机气缸的铣削边缘。

 

图 3 填充有磨料的尼龙刷有效地去除了自动变速箱外壳狭窄通道中的毛刺

 

(4)喷气发动机整体叶片盘

 

叶片盘是喷气涡轮发动机的重要部件，其上分布着许多短涡轮叶片。整个叶片盘通常直接由单个锻件加工而成，而不是单独加工并在完成叶片盘之前焊接到位。用于制作叶盘的材料是耐热超级合金，可承受1650℃的高温，是典型的难加工材料。

 

有价值的圆盘必须有精确的轮廓才能形成气流，而且每个边缘都必须完美无瑕，这意味着没有毛刺，并且可以形成特定的边缘曲率（每排叶片的边缘曲率可能会有所不同）。机器人运动部件与可最大限度减少毛刺产生的 CNC 加工程序相结合，提供了满足这些苛刻要求的最佳解决方案。

 

（5）聚醚醚酮（PEEK）树脂

PEEK以其优异的物理性能、化学惰性和生物相容性被广泛应用于航空航天、医疗器械等行业。但是经过加工的 Peek 零件往往会留下羽毛般细的毛刺，许多制造商发现很难在不影响零件表面光洁度、尺寸、颜色和其他要求的情况下去除它们。

 

虽然用小工具安全地对 Peek 零件进行毛刺处理可能很困难，但可以使用微米级软磨料工具高速去除毛刺，而不会损坏复杂的零件几何形状和表面光洁度。低温滚压工艺还可以有效去除一些PEEK零件的外部毛刺。

 

图 4 去除 PEEK 零件的毛刺

 

(6) 铁氟龙（Teflon）

 

铁氟龙零件容易产生难以去除的毛刺，当去除这些毛刺时，它们会移位；在喷砂时，毛刺会弯曲。去除这种毛刺的关键是使用极其锋利的工具，或者在切割或喷砂之前预先冷冻零件。冷冻铁氟龙零件韧性降低，防止或减少加工过程中毛刺的形成。同样的方法可以应用于许多其他塑料零件，但冷冻时必须选择合适的温度以避免损坏零件。

 

(7) 螺纹

在螺纹加工过程中，螺纹孔的入口和出口处可能会出现毛刺。这些毛刺通常位于螺纹顶部和牙槽边缘的两侧。螺纹首尾的毛刺比螺纹牙顶部的毛刺粗，处于不同的平面。因此，使用单一的去毛刺工艺通常是无效的。用于批量精加工的滚压工艺可以去除部分毛刺，但无法去除螺纹顶部的毛刺。

 

由于滚压工艺可以去除一些毛刺，所以仍被广泛使用，但必须注意防止毛刺残留在螺纹槽中，以免在装配时产生干涉。手工去毛刺、电化学去毛刺和 SURFTRAN 热去毛刺工艺对所有螺纹毛刺都非常有效。

 

增加毛刺容限也可以解决零件设计时的一些问题。铺线工艺可生产出完美无毛刺的螺纹。此外，螺纹磨削可以有效防止大毛刺的产生。

 

(8) 飞机的翼梁部件

 

许多机身结构具有铣削腔以减轻重量，这增加了燃料成本。机加工零件通常是薄壁的，任何弯曲、划痕或其他缺陷都可能导致零件不合格，因为受力零件将在飞机上使用数十年，安全要求极其严格。由于许多空腔非常深并且可能需要侧壁表面的高光滑度，因此去毛刺变得困难。

 

振动抛光是一种常用的去毛刺工艺，但需要使用更大的抛光机。刷子去毛刺是首选工艺，可用于在工件固定在机器上时去除毛刺。这个过程的关键是选择合适的刷子形状、嵌入的磨料、刷子的长度和加工参数。

 

(9) 微型机械零件

制造需要边缘在 30 倍显微镜下无毛刺且边缘半径不超过 0.025 毫米的微小零件（例如微型齿轮、极细杆和擒纵夹板）一直是一项艰巨的挑战。今天，微型零件需要更小更薄，制造数量从几个到几百万不等，并且需要由以前无法想象的材料制成。小零件尺寸和公差、极其苛刻的边缘质量以及先进钛合金、形状记忆合金和其他新金属和塑料的加工挑战，进一步使微型零件的边缘精加工复杂化。

 

化学去毛刺、电解抛光、离心滚筒滚光和手工去毛刺适用于许多微型零件，但有时唯一的解决办法是防止在去毛刺最困难的区域形成毛刺。微冲压行业可能是这种无毛刺工艺的最佳例子。微型零件的激光加工解决方案也已开发出来，例如使用皮秒和飞秒激光器对许多材料进行无毛刺加工。同样，微成型行业的领先公司花费大量时间进行试验，以研究微模具中流体的流动特性，并尽量减少微零件上折翼的形成。虽然可以用激光快速烧掉襟翼，但处理襟翼需要时间和金钱，而这些时间和金钱本可以花在其他地方。

 

(10) 微型医疗器械

医疗器械制造是另一个高度需要去毛刺的领域。例如，支架经过激光加工后，“激光毛刺”（准确地说是熔融金属碎片）可以通过电解抛光从支架边缘成功去除。其他需要植入体内的医疗器械（如接骨螺钉、碎片、起搏器和止痛装置）也必须无毛刺，以防止金属颗粒落入血管进入心脏，以及刺激或切割周围组织。去毛刺后，必须在手术级严格清洁设备边缘。由于这些装置或边缘可能仅略大于人类头发的直径，因此需要放大检查以确定是否存在毛刺。

 

 

图 6 为防止金属颗粒进入血液，

确保人体植入物（此处显示的接骨螺钉）没有任何毛刺非常重要

 

此外，显微手术器械对边缘质量有严格的要求。手术器械的边缘必须清晰、平整且无毛刺，这需要对微小边缘进行极其精细的边缘精加工。此外，设备表面必须清除细菌和其他病原体。

 

零件的有效去毛刺存在各种挑战，但即使是具有挑战性的加工要求也可以通过适当的去毛刺工艺和工具来满足。

 

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