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毛刺的形成给各行各业的零件制造商带来挑战，特别是在关键零件中钻取较深的 通孔时。在这些应用中，被加工材料在工件的进刀处和退刀处形成毛刺，其中退刀处的毛刺影响更大。这些毛 刺导致零件质量变差，产品品质不一致，而这是航空航天和其他密切监管的行业无法忍受的。
传统上，制造商一般用手砂轮、砂布或其他手工流程来清除毛刺。然而，这些方法往往进展缓慢，并且为了去除毛刺，常常需要移动和重新固定零件。此外，即使是熟练的人员，也不可能在手工去除毛刺的操作中保持零件尺寸的一致性。
另一方面，机加工毛刺去除 (MEP) 工艺采用专门设计的刀具，可以在机床 CAM 程序的辅助下迅速、一致地去除毛刺。在初始钻孔的同一台机床上，无需移动零件即可以将孔径的边缘加工至高精度规格。
此外，山高还开发出了一种新的 MEP 工艺，可以确保在加工又深又细的通孔时，退刀处的毛刺不会对加工精度和刀具寿命造成负面影响。该方法将创新的刀具设计与 5 轴刀具路径相结合，可为长径比大于 10 的孔径快速、一致地去除毛刺。
最终用户的需求
航空航天工业对某些零件和孔径边缘条件（包括倒角和圆弧半径）有着严格的尺寸要求。这些特征通常需要经过多道审批和认证工序，以满足 0.01 毫米的公差级别，并且确保零件质量的一致性。去除毛刺工艺既要保证去除毛刺，又要保证不会从零件上切除材料，这二者之间需要达到精确的平衡。
对零件边缘和其它特征进行 MEP 处理的标准刀具，用于去除毛刺和仿形加工，包括硬质合金倒角立铣刀，以及使用转位刀片和复杂切削槽型的刀具。定制 MEP 刀具具有特殊的刀尖圆弧半径、倒角、角度和这些切削刃特征的组合。MEP刀具是目前最先进的去除毛刺刀具，采用专门的切削刃设计，可在导入角和导出角的引导下产生具有圆弧边缘的倒角，从而防止二次毛刺的形成。
MEP 刀具一般采用仿形切削刃，但在不便使用仿形切削刃的异形零件上，山高提供了球头式和棒棒糖式刀具以对其边缘进行仿形加工。球头式刀具应用于五轴机床，可以扫描复杂零件的轮廓线并在较长的轮廓边缘上产生平滑的圆弧表面。
刀具制造商还提供定制的刀具以对边缘进行仿形加工并去除大型通孔进刀或退刀处的毛刺。定制工具具有复杂的切削槽型。当切削条件稳定且切削过程平稳、不中断时，刀具允许使用更高的切削参数。相反，当一些特征（例如进入孔）会中断切削路径时，应采用保守一点的参数，以尽可能减少刀具磨损和故障。 （图片） 小直径深孔
小直径深孔的退刀端不太容易去除毛刺，因为他们需要更小直径的刀具。随着孔深不断增加，刀具的长径比也会相应增加，使它对切削力的抵抗力降低，因此更容易出现振动、切屑或断裂。在此情况下，调节切削参数是必需的，但可能仍然无法切实有效地去除毛刺。
刀具和工艺开发
山高开发出了一种创新的刀具概念，并将它与五轴刀具路径策略相结合，有助于高效地去除小直径深通孔退刀处的毛刺。
该刀具配有一个锥形柄，颈部直径较大，刀具由此进入零件。该设计可在颈部与孔直径之间留有 0.05 mm 的间隙。在孔径进刀处下方，刀具直径逐渐变细，最前端才是切削刃。
CAM 刀具路径采用 5 轴运动来倾斜和旋转工件，使刀具的中心线围绕一个点旋转，并在在孔径的退刀处（刀具切削刃去除毛刺的地方）形成一个圆锥形状。同时，处于孔进刀处的刀具颈部会有效地保持静止，不会与孔的侧面发生干涉。Z 轴运动把刀具定位在孔中，然后机床的 5 轴功能将 X 轴、Y 轴和 Z 轴运动结合在一起，从而执行毛刺去除过程。（图片） 应用和试验
山高最初使用不同的刀具和刀具路径在直径为 3.2 mm、深度为 36 mm 的通孔的退刀处进行毛刺去除试验。长径比大于 10:1。最初的反复试验得出了最佳的旋转速度：1,200 rpm，在此速度下，不用换刀就可以加工 128 个孔。
为每个孔去除毛刺所需的时间不超过三秒，而如果用手工方法为相同数量的孔去除毛刺，可能要花上一整天或更多的时间。由于 CAM 程序和机床控件处理刀具的运动，因此从第一个孔到最后一个孔，去除毛刺的效果完全一致。（图片） 编程细节
为了在开始 MEP 过程之前对刀具的运动进行编程，机床操作员必须输入要去除毛刺的表面的确切位置和定义。此外，还必须定义刀具的长度。刀具的磨削公差在 0.0375 mm 范围内。在同一操作中，刀具前端与切割刃的磨削方式相同，从而使刀具尖端与切削刃之间的距离保持在 0.0125 mm 范围内。刀具长度在 CAM 程序中指定；操作员可以使用对刀仪确定机床上的刀具长度，或者通过激光或接触式探针确定机床上的刀具长度。
结论
随着客户对零件公差的要求越来越严格，制造商也在不断地进行改进以应对这一趋势。航空航天业是这一趋势的引领者，但医疗、能源和其他行业对精度和一致性的要求也越来越高。
去除毛刺是精密零件生产过程中必不可少的元素，长期以来一直是通过人工方法完成。不幸的是，这些操作并不能获得品质一致的零件，而且人工、安装和零件处理费用十分昂贵。事实上，一些最终用户已经禁止通过人工方法去除毛刺，因为这种方法不能编入文档和进行认证。
机加工毛刺去除工艺 (MEP) 提供了一种为零件去除毛刺并对零件边缘进行仿形加工的方法，而且这种方法可以获得高度一致的零件品质、可存档且经济实惠。山高在 MEP 方面取得了最新进展，它将定制刀具与创新的五轴编程相结合，有助于高效、一致地为小直径深通孔的退刀处去除毛刺。
附注： MEP可以实现多重任务处理？
某些 MEP 刀具将零件特征的加工工序与去除毛刺工序融合在一起。例如选择立铣刀，将 MEP 加工特征定位在其切削区的顶部以加工孔径，然后在同一工序中去除进刀处的毛刺。然而请注意，用于为小直径深通孔的进刀和退刀处去除毛刺的 MEP 刀具面临一些特殊的考虑因素。针对 MEP 应用的分析表明，与专用于在通孔的退刀处去除毛刺的刀具相比，专用于为进刀处去除毛刺的刀具拥有更长的使用寿命。专用于在通孔的退刀处去除毛刺的刀具拥有更大的长径比，这使它们更容易发生失稳和振动，导致磨损加速。
因此，一个可以同时为深通孔的进刀和退刀处去除毛刺的刀具。在加工进刀处的特征时，会比它在加工退刀处的特征时，表现出更长的使用寿命，导致刀具在未充分利用的情况下被抛弃。
此外，用于为孔径进刀处去除毛刺的 MEP 刀具可以重磨，但在为小直径深通孔去除毛刺的 MEP 刀具是不能重磨的。其主要原因是，采用经过重磨的刀具，在加工程序中需要更改偏移量，而这在严格的航天航空加工规程中是不被允许的。
作者：Teun van Asten MSc.，山高刀具集团整体铣削营销服务部工程师
山高总部设在瑞典法格斯塔市，致力于开发创新的金属切削解决方案，并与客户密切合作以全面理解和专注于满足他们的需求，因此誉满全球。我们在 50 个国家/地区雇用了 5000 多名员工，并通过培训、发展和员工认同计划以及开放的沟通环境来提升我们团队成员的能力。我们的员工展现了三个核心价值观 – 热忱待客、家庭归属感和个人承诺，它定义了我们的经营之道以及我们与客户、供应商和其他合作伙伴之间的交往方式。如需了解更多信息，请访问 www.secotools.com。
10/22/2015
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