環(huán)保去毛刺工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)保去毛刺工藝，這種工藝為電化學(xué)去毛刺工藝，工件接脈沖電源的正極，工具電極接脈沖電源的負(fù)極，工件和工具電極之間加入電解液，包括：脈沖電源的電壓為24V，脈沖電源的頻率為500HZ，電流密度24A/cm2，電解液濃度為NaCl 200g/L，溫度28度，通電時間2min。該工藝設(shè)備簡單、綠色環(huán)保、操作方便，并且去毛刺效率高，質(zhì)量好，零件的表面粗糙度可以達(dá)到Ra0.8μm，適用于不銹鋼、鋁合金等導(dǎo)電材料，應(yīng)用范圍很廣。
【專利說明】環(huán)保去毛刺工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及環(huán)保去毛刺工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]毛刺，是指在金屬加工過程中，在工件表面過渡處出現(xiàn)的各種尖角、毛邊等不規(guī)則的金屬部分。金屬切削加工就其本質(zhì)而言，是指被切削層金屬在刀具的前刀面和切削刃的作用下經(jīng)受擠壓而產(chǎn)生剪切滑移的變形過程。工件的邊、角、棱等部位上的被切削層金屬在切削過程中產(chǎn)生較大的塑性變形，并在切屑與工件表面斷裂分離的過程中使其一部分滯留在工件的邊、角、棱等部位上，形成了切削毛刺。金屬切削毛刺有多種不同的形式，按照以切削運(yùn)動和刀具切削刃為基準(zhǔn)的毛刺分類體系，切削毛刺可分為兩側(cè)方向毛刺、進(jìn)給方向毛刺和切削方向毛刺三大類。其中進(jìn)給方向毛刺和切削方向毛刺又可細(xì)分為切入和切出兩種形式；兩側(cè)方向毛刺也可分為沿主切削刃流動的兩側(cè)毛刺和沿副切削刃流動的兩側(cè)毛刺，即總共有六種毛刺形式。
[0003]經(jīng)過機(jī)械加工的零件表面，特別是兩個表面的交界處，往往產(chǎn)生毛刺。毛刺雖小，但危害很大。它不但影響零件的精度，而且影響整機(jī)的可靠性。把有毛刺的零件裝機(jī)使用，是機(jī)械產(chǎn)品產(chǎn)生故障的主要原因之一。各種毛刺的存在給零件的加工、裝配、檢驗(yàn)、產(chǎn)品性能、使用壽命以及安全和外觀等帶來如下問題:
[0004](I)影響工件的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度；
[0005](2)破壞或影響下道加工工序的定位；
[0006](3)影響或干擾工件的測量精度；
[0007](4)在裝配工序中，直接影響裝配質(zhì)量，嚴(yán)重時甚至無法進(jìn)行正常裝配；
[0008](5)在工件(或零部件)的加工及運(yùn)輸過程中，對操作者的安全構(gòu)成威脅，或造成一定的傷害等；
[0009](6)在加工過程中，毛刺突然脫落往往導(dǎo)致虧缺(也被稱為負(fù)毛刺)，致使工件尺寸超差或使其報廢等；
[0010](7)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?yàn)V網(wǎng)堵塞而造成事故，還會引起流體紊流或?qū)恿?，降低系統(tǒng)的工作性能。日本液壓專家認(rèn)為，影響液壓件性能和壽命的原因有70%是毛刺造成的。液壓傳動部件、氣壓傳動元件上若帶有毛刺，將直接影響其工作效果和使用性能；
[0011](8)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，直接影響其工作效果和使用性能；
[0012](9)在使用中，存在毛刺的機(jī)器做機(jī)械運(yùn)動或震動時，脫落的毛刺可能導(dǎo)致機(jī)器滑動表面過早磨損、噪音增大、傳動受阻、破壞傳動平穩(wěn)性等，嚴(yán)重時會使機(jī)構(gòu)卡死，動作失靈，電器短路等故障發(fā)生，成為引起事故的直接隱患之一；
[0013](10)對毛刺進(jìn)行去除加工常常成為增加工件加工成本的主要原因之一；
[0014](11)直接影響工件表面美觀度、產(chǎn)品的銷售等；
[0015](12)帶有毛刺的工件熱處理時容易產(chǎn)生裂紋，從而降低工件的疲勞強(qiáng)度。同時，毛刺的硬化和脫落是裂紋開始的源頭，因此毛刺也可能降低工件的使用壽命。統(tǒng)計分析結(jié)果表明，去毛刺工序所用工時約占工件加工總工時的5% —10%。去毛刺投資約占總投資的20%，美國每年花費(fèi)在清除零件毛刺上的費(fèi)用都在20億美元以上，有的年份高達(dá)60億美元。按此比例，我國用于去毛刺的費(fèi)用也是相當(dāng)客觀的。因此，為了保證產(chǎn)品的高質(zhì)量，國內(nèi)外非常重視去毛刺加工。
[0016]隨著工業(yè)化和自動化水平的提高，機(jī)械加工領(lǐng)域，特別是航空航天儀表制造領(lǐng)域，機(jī)械零件制造精度要求越來越高，使用條件越來越苛刻，許多零件內(nèi)部不允許留有任何毛刺，以免引起故障。同時，機(jī)構(gòu)設(shè)計趨于微型化、復(fù)雜化，去毛刺的難度越來越大，傳統(tǒng)手工去毛刺的工藝已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，毛刺的危害尤為明顯，逐漸引起人們的高度重視。毛刺問題不僅成為產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高質(zhì)量，降低成本的至關(guān)重要因素，而且也是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化、自動化、智能化的一大障礙。因此，去毛刺已成為零件加工過程中的關(guān)鍵工序。面對各種產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中因毛刺的存在而發(fā)生的種種事故，提出了去毛刺的概念，而且對去毛刺的工藝要求也越來越高。同時，逐漸形成了一門新的學(xué)科一去毛刺工程。美國、日本和德國等國家提出了“毛刺工程”(Burr Engineering)或“毛刺技術(shù)”(Burr Technology),并正在迅速發(fā)展。在國內(nèi)也建立了去毛刺行業(yè)協(xié)會，定期召開國內(nèi)和國際會議，還擬定了沖裁件毛刺高度極限的國家標(biāo)準(zhǔn)，并在制造行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。對毛刺技術(shù)重要性的真正認(rèn)識，始于美國的Bendix公司的Larrux K.Gillepie先生，他在1974年的美國制造工程師學(xué)會(SME)成立毛刺技術(shù)分會會議上發(fā)言時，首先使用了去毛刺技術(shù)這個術(shù)語。隨著時間的推移，國際上在探索這項(xiàng)技術(shù)時，往往與棱邊(edge)、表面光整技術(shù)(SurfaceFinishing Technology)合在一起來進(jìn)行交流,所以這個分會后來正式改名為毛刺、棱邊和光整技術(shù)分會(Burr Edge & Surface Finishing Technique)簡稱為 BEST。以美國 BEST學(xué)會的名義，1975年在美國召開了第一次國際性的研討會，接著在1976年、1977年召開，以后每兩年召開一次。
[0017]去毛刺過程既要花費(fèi)大量的工時，又會使零件的生產(chǎn)成本增加。為了解決毛刺的問題，各種去毛刺方法應(yīng)運(yùn)而生。去毛刺工藝由手工向?qū)Ｓ脵C(jī)械、自動化的方式發(fā)展。據(jù)粗略統(tǒng)計，1972年去毛刺的方法還只有22種，1980年增加到50種左右，到目前為止，去毛刺方法已達(dá)80多種。按照加工原理，去毛刺方法可以分為機(jī)械的、磨粒的、化學(xué)的、電學(xué)的、熱能的及磁力的六大類。
[0018]盡管去毛刺的方法很多，但是選擇時要根據(jù)工件的材料特性、形狀、尺寸、加工精度、生產(chǎn)批量和毛刺的位置、大小、硬度以及去毛刺的經(jīng)濟(jì)效果與實(shí)現(xiàn)可能性進(jìn)行綜合考慮。去毛刺方法的選擇是否恰當(dāng)，直接關(guān)系到去毛刺的效果和加工成本。下面列出幾種主要的去毛刺方法:
[0019](I)滾筒研磨法
[0020]把一定比例的工件和磨料放在滾筒中，然后封閉，在滾筒轉(zhuǎn)動過程中，使零件與磨料產(chǎn)生磨削，零件與零件間也產(chǎn)生磨削，從而去除毛刺。為了提高效率，不僅讓滾筒回轉(zhuǎn)，而且使其達(dá)到離心流動、自公轉(zhuǎn)和上下移動、正反高速回轉(zhuǎn)、上下左右往復(fù)、渦流式運(yùn)動、龍卷運(yùn)動等，使工件和研磨料之間更好的相對運(yùn)動。這種設(shè)備價格便宜，生產(chǎn)效率高，適合于去除剛性較好的各種工件和沖壓件的毛刺以及鍛、鑄毛坯件的飛邊和毛刺。對于厚度在0.5mm以下和容易變形的零件不易采用。
[0021](2)高溫去毛刺(熱力去毛刺)
[0022]將零件裝入燃燒室內(nèi)，密封后，將一定體積比的氫和氧通入燃燒室，經(jīng)點(diǎn)火燃燒，產(chǎn)生瞬間高溫、高壓和沖擊波。在高溫下，零件的毛刺因其體積小而表面積大被迅速加熱至自熔溫度，并與剩余的氧化合成氧化物而自行脫落，從而去除毛刺。與此相反，由于爆燃時間極短，零件的基本金屬體積大，表面積小，溫升有限，不足以造成基體材料物理性質(zhì)的變化，因而不傷害零件。熱力去毛刺的最大優(yōu)點(diǎn)是可加工盲孔、深小孔、交叉孔、窄縫隙等部位的毛刺。對于不同材質(zhì)的零件，只需調(diào)整工藝參數(shù)，勿需更換工作介質(zhì)，可有效的控制產(chǎn)品質(zhì)量。但是，這種方法也有局限性，例如，不適于低熔點(diǎn)合金材料，若零件的面、體積比過大(大于20)，則會在去毛刺的同時燒壞零件本身，一般去除毛刺的厚度應(yīng)小于材料厚度的十倍以上。目前，由于燃燒室尺寸的限制，外形尺寸大或很長的零件均不適合用這種方法去毛刺。國內(nèi)生產(chǎn)的熱力去毛刺機(jī)嫩燒室的尺寸為最大直徑250mm,最大高度300mmp。
[0023](3)機(jī)械刷去毛刺
[0024]采用如鋼絲、銅絲、嵌入磨粒的尼龍絲等材料做成各種形式的刷子，可以像換刀具一樣更換刷子，實(shí)現(xiàn)對工件去毛刺和光整加工。刷子去毛刺可實(shí)現(xiàn)柔性加工，既可去除毛刺，也不會損傷加工表面。根據(jù)內(nèi)、外加工表面的形狀，可以制作各種類型的金屬刷和尼龍刷，因而適應(yīng)性廣。但這種方法難于應(yīng)用在截形不一致的零件。另外，硬毛刷形成的加工表面往往不便于隨后的處理。
[0025](4)擠壓珩磨去毛刺(磨料流動加工)
[0026]采用一種含磨粒的半流動狀態(tài)的粘性磨料，放置在一個磨料室中，兩端各有一個汽缸，使膠狀物來回通過被加工零件型腔，零件在磨料的這種往復(fù)流動過程中，受到最大的阻滯處具有較大的腐蝕能力而將型腔內(nèi)及孔口邊緣毛刺去除。其主要優(yōu)點(diǎn)是，凡是磨料流經(jīng)的地方均可去除毛刺，可去除復(fù)雜零件的毛刺，不產(chǎn)生高溫，不形成加工后殘余應(yīng)力和應(yīng)變層，更不會產(chǎn)生二次毛刺。但是，該方法也受到限制，例如加工的最小孔徑為0.35mm,毛刺的最大厚度為0.3mm,倒棱的最大半徑為I?1.5mm,表面粗糙度Ra大于0.2 μ m。這種方法不適于加工很長的零件及在盲孔中去除毛刺。
[0027](5)磁力研磨法
[0028]通過磁力吸住磁性磨料在加工面上按程序移動進(jìn)行光整加工。加工時，將鐵磁性磨料和工件置于兩磁極之間。在兩磁極之間形成直流磁場時，鐵磁性磨料形成磁性研磨刷。使磁極或工件旋轉(zhuǎn)并振動，從而使研磨刷對工件產(chǎn)生相對運(yùn)動，發(fā)揮磨削工件表面的作用，以達(dá)到去毛刺和拋光的目的。其應(yīng)用面很寬，幾乎不受零件的形狀限制，如端面、外圓、內(nèi)圓、平面、球面、曲面等都能進(jìn)行研磨拋光，同時將毛刺去除。
[0029](6)水噴射去毛刺
[0030]利用專用噴嘴中噴出的高壓水所造成的沖擊能量去除毛刺。該法對去除深孔和小直徑孔的毛刺很有效，特別適合用于去除復(fù)雜形狀零件在機(jī)械加工后形成的多種毛刺。水噴射去毛刺可去除復(fù)雜形狀零件上的多種毛刺，但這種方法需專用設(shè)備，費(fèi)用較高，適用于批量大的生產(chǎn)。磨料分級要求嚴(yán)格，且需控制塵埃。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0031]本發(fā)明的目的在于提出一種環(huán)保去毛刺工藝。
[0032]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0033]( I) 一種環(huán)保去毛刺工藝，這種工藝為電化學(xué)去毛刺工藝，工件接脈沖電源的正極，工具電極接脈沖電源的負(fù)極，工件和工具電極之間加入電解液，包括:脈沖電源的電壓為24V，脈沖電源的頻率為500HZ，電流密度24A/cm2，電解液濃度為NaCl 200g/L，溫度28度，通電時間2min。
[0034]( 2)根據(jù)步驟(I)的方法，工件在接入脈沖電源負(fù)極之前需要經(jīng)過除油、除銹處理。
[0035](3)根據(jù)步驟(2)的方法，電解液經(jīng)過化學(xué)去毛刺以后需用超聲波清洗30s。

【具體實(shí)施方式】
[0036]實(shí)施例1
[0037](I)工件在接入脈沖電源負(fù)極之前需要經(jīng)過除油、除銹處理。
[0038](2) 一種環(huán)保去毛刺工藝，這種工藝為電化學(xué)去毛刺工藝，工件接脈沖電源的正極，工具電極接脈沖電源的負(fù)極，工件和工具電極之間加入電解液，包括:脈沖電源的電壓為24V，脈沖電源的頻率為500HZ，電流密度24A/cm2，電解液濃度為NaCl 200g/L，溫度28度，通電時間2min。
[0039](3)根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，電解液經(jīng)過化學(xué)去毛刺以后需用超聲波清洗30s。
[0040]實(shí)施例2
[0041](I)工件在接入脈沖電源負(fù)極之前需要經(jīng)過除油、除銹處理。
[0042](2) 一種環(huán)保去毛刺工藝，這種工藝為電化學(xué)去毛刺工藝，工件接脈沖電源的正極，工具電極接脈沖電源的負(fù)極，工件和工具電極之間加入電解液，包括:脈沖電源的電壓為10V，脈沖電源的頻率為1500HZ，電流密度8A/cm2，電解液濃度為NaNO3 100g/L,溫度50度，通電時間1.5min。
[0043](3)根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，電解液經(jīng)過化學(xué)去毛刺以后需用超聲波清洗60s。
[0044]實(shí)施例3
[0045](I)工件在接入脈沖電源負(fù)極之前需要經(jīng)過除油、除銹處理。
[0046](2) 一種環(huán)保去毛刺工藝，這種工藝為電化學(xué)去毛刺工藝，工件接脈沖電源的正極，工具電極接脈沖電源的負(fù)極，工件和工具電極之間加入電解液，包括:脈沖電源的電壓為10V，脈沖電源的頻率為500HZ，電流密度12A/cm2，電解液濃度為NaNO3 50g/L+Na2S0430g/L，溫度22度，通電時間0.5min。
[0047](3)根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，電解液經(jīng)過化學(xué)去毛刺以后需用超聲波清洗70s。
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保去毛刺工藝，這種工藝為電化學(xué)去毛刺工藝，其特征在于工件接脈沖電源的正極，工具電極接脈沖電源的負(fù)極，工件和工具電極之間加入電解液，包括:脈沖電源的電壓為24V，脈沖電源的頻率為500HZ，電流密度24A/cm2，電解液濃度為NaCl 200g/L，溫度28度，通電時間2min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保去毛刺工藝，其特征在于，工件在接入脈沖電源負(fù)極之前需要經(jīng)過除油、除銹處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)保去毛刺工藝，其特征在于，電解液經(jīng)過化學(xué)去毛刺以后需用超聲波清洗30s。
【文檔編號】B23H9/02GK104289777SQ201310298993
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月16日
【發(fā)明者】張明 申請人:無錫華冶鋼鐵有限公司