[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， 并開始對毛刺的生成機理及去除方法進行研究。

歷史進程機械零件上的毛刺， 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)化和自動化程度的提高， 機械加工領域， 特別是航空、航天、儀器儀表領域中， 對機械零件制造精度要求的提高和機構設計的微型化， 毛刺的危害性尤為明顯， 逐漸引起人們的普遍重視， 并開始對毛刺的生成機理及去除方法進行研究。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去毛刺機。由于這種去毛刺機械對零件的適應性差、價格貴等因素未能得到普遍推廣應用，但這為后來發(fā)展起來的鑄件去毛刺技術奠定了良好基礎。在理論研究方面， 1958 年日本京都大學的奧島教授發(fā)表了“關于切削過程中的毛刺現(xiàn)象” 的論文， 對產(chǎn)生毛刺的現(xiàn)象及毛刺的分類進行了論述。1959 年， 宇都宮大學隈部教授發(fā)表了題為“ 用振動切削減少毛刺的探討”的論文。1967 年， 靜崗大學財滿教授發(fā)表了“關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， 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)， 取得初步成功， 現(xiàn)該項技術已成為美國專利。1971 年， 日本綜合鑄件中心在職業(yè)訓練大學木下教授等的指導下， 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舉辦了“ 去毛刺工藝講座” ， 會上發(fā)表了磨粒、砂布、超聲波、化學、電解等方法去除毛刺的論文。1972 年， 小山株式會社研制的鑄件去毛刺機、日本小松制作所的汽缸體自動去毛刺裝置均獲得日本自動化機械獎。日本東京芝浦電氣生產(chǎn)技術研究所的高孝哉對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、自動化難易程度、作業(yè)設備費用、特征等進行了深入研究和論述。1973 年， 美國狄地洲大學格里列斯皮完成了題為“機械加工中毛刺形成與性質”的論文， 分析了機械加工過程中毛刺的形成原理， 并論述了實驗過程中對毛刺的觀測。美國對機械零件去毛刺技術比較重視， 是因為美國機械制造業(yè)發(fā)展迅速， 產(chǎn)量高、批量大、質量要求高等因素， 而用手工去毛刺滿足不了生產(chǎn)發(fā)展的需要。1974 年美國制造工程學會首先成立了毛刺技術分會， 著手對去毛刺技術進行研究， 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方面的專利300 余件， 其中有關塑料工件去毛刺技術的專利約有90 件。其間， 日本的技術人員對產(chǎn)生毛刺的原因及預防措施進行了大量的研究和實驗， 取得了一定進展， 其中振動光飾去毛刺機(又稱振動滾磨機)的研究與應用在世界上得到好評。1984 年以來， 日本橫濱大學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， 對切削毛刺進行了較為全面、系統(tǒng)的定義分類， 先后對車削、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)等因素對切削毛刺的影響進行了大量的實驗研究與理論分析， 這對有效抑制和減小毛刺的產(chǎn)生奠定了理論基礎。我國原機械部液壓行業(yè)就把去毛刺技術列為“ 七五” 期間提高液壓產(chǎn)品質量的主要攻關項目1

去毛刺技術在21世紀更加受到各工業(yè)發(fā)達國家的普遍重視，隨著我國工業(yè)化進程的加快， 零件去毛刺技術的應用范圍日益廣泛，技術更加嫻熟，有越來越多的部門開始重視零件去毛刺技術的研究和應用， 并已取得豐碩的研究成果。1

毛刺類型及危害機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， 是瓦斯切斷時從切口溢出的熔渣。1

沖壓毛刺：沖壓時， 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致整個機械系統(tǒng)不能正常工作， 使可靠性、穩(wěn)定性降低。當存在毛刺的機器做機械運動或震動時， 脫落的毛刺會造成機器滑動表面過早磨損、噪音增大， 甚至使機構卡死， 動作失靈；某些電氣系統(tǒng)在隨主機運動時， 會因毛刺脫落而造成回路短路或使磁場受到破壞， 影響系統(tǒng)正常工作；對于液壓系統(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、使回路或濾網(wǎng)堵塞而造成事故， 還會引起流體紊流或層流，降低系統(tǒng)的工作性能[ 6] 。日本液壓專家認為， 影響液壓件性能和壽命的原因有70 %是毛刺造成的；對于變壓器， 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械系統(tǒng)的裝配質量， 影響零件后序加工工序的加工質量及檢驗結果的準確性。1

去毛刺最常用的方法毛刺這個小東西雖然不大，但卻是直接影響到產(chǎn)品的品質。所以隨著各行業(yè)對毛刺去除的重視，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，不需要技術處理，節(jié)約成本并且環(huán)保。2

化學去毛刺用電化學反應原理，對金屬材料制成的零件自動地、有選擇地完成去毛刺作業(yè)。它可廣泛用于氣動、液壓、工程機械、油嘴油泵、汽車、發(fā)動機等行業(yè)不同金屬材質的泵體、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）。工具陰極的導電部分對準毛刺棱邊，其他表面用絕緣層覆蓋起來，使電解作用集中在毛刺部分。加工時工具陰極接直流電源負極，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雜零件的毛刺，生產(chǎn)效率高，去毛刺時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。缺點是零件毛刺的附近也受到電解作用，表面會失去原有光澤，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處于稀疏狀態(tài)的液體時，會撕裂成很小的空穴（即內(nèi)部是真空的）這些空穴在破裂的時候會產(chǎn)生高達幾百個大氣壓的瞬間壓力，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。對于肉眼可見的毛刺，主要看粘結的強度了，粘結強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。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，同時可達到清洗的目的。經(jīng)過多次試驗測試，最終找到適合的壓力為 30MPa—50MPa 。 若壓力不足，無法達到去毛刺的效果，壓力過高雖然可以去除毛刺，但存在損傷工件的危險。通常液壓件在使用時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，也可以認為毛刺的根部殘留是工件的一部分。 高壓水去毛刺設備的制造廠家越來越多，簡單可歸納為兩類：工件移動式和噴嘴移動式。工件移動式造價低，適合簡單閥體的去毛刺和清洗，其缺點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；噴嘴移動式通過CNC控制可有效的調整噴嘴與閥體毛刺產(chǎn)生部位的距離，有效對應閥體內(nèi)部的交叉孔和斜孔以及盲孔的毛刺，但由于此設備造價高，只有汽車的心臟部位和工程機械的液壓控制系統(tǒng)才能普遍享受此厚待。2

熱爆炸去毛刺又名電熱學去毛刺，熱能去毛刺是當今世界機械制造行業(yè)公認最適合小工件大批量去毛刺的先進工藝，國內(nèi)僅有兩家企業(yè)可以生產(chǎn)此設備。它采用氫氣和氧氣在用于處理工件的密閉工作室中混合，瞬間點火燃燒并在極短時間內(nèi)與工件表面毛刺發(fā)生劇烈的熱化學反應，達到去除毛刺的目的。 熱能去毛刺是一種特種加工技術，具有效率高、通用性強、可達性好，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。特別適合其他工藝方法無法解決的具有復雜型腔、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?、有色金屬及熱塑性塑料等非金屬材料工件的去毛刺和金屬壓鑄件、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間段里，冷凍去毛刺（修邊）機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，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），從而達到既能高質量、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備。2

磁力去毛刺機磁力去毛刺機是利用其獨特的磁場分布，產(chǎn)生強勁平穩(wěn)的磁感效應，使磁力鋼針（進口原材料.半永久性）與工件進行全方位，多角度地充分研磨，達到快速除銹，去死角，去除毛刺批鋒，除去氧化薄膜及燒結痕跡等功效。尤其對形狀復雜，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

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

去毛刺機械手應用的典型零件有：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)動機齒輪等。2

去毛刺自動化實現(xiàn)表面去毛刺研磨刷

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

去除工件的毛刺，尤其針對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邊緣不存在毛刺。

在不平的表面上進行研磨。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李雪梅 - 副教授 - 西南大學