金屬切削過程常常伴隨著毛刺的生成。毛刺的存在不僅降低了工件的加工精度和表面質(zhì)量，影響到產(chǎn)品的使用性能，有時(shí)甚至?xí)l(fā)事故。對(duì)于產(chǎn)生的毛刺問題，人們通常用去毛刺工序來解決。去毛刺是一個(gè)非生產(chǎn)性過程，它不僅增加產(chǎn)品成本，延長產(chǎn)品生產(chǎn)周期 ，而且毛刺去除不當(dāng)還會(huì)導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品報(bào)廢，造成經(jīng)濟(jì)損失。

　　本文對(duì)影響端銑毛刺形成的主要因素進(jìn)行系統(tǒng)地分析，并從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到制造加工全過程出發(fā)，探討了減小和控制銑削毛刺的方法和技術(shù)。

　　一、端銑加工中毛刺的主要形式

　　按照切削運(yùn)動(dòng)——刀具切削刃毛刺分類體系，端銑過程中產(chǎn)生的毛刺主要有主刃兩側(cè)方向毛刺、側(cè)邊切出切削方向毛刺、底邊切出切削方向毛刺及切入和切出進(jìn)給方向毛刺五種形式（見圖1）。

　　一般而言 ，底邊切出切削方向毛刺與其它毛刺相比具有尺寸大、去除困難的特點(diǎn)。為此，本文以底邊切出切削方向毛刺作為主要研究對(duì)象開展研究。根據(jù)端銑中底邊切出切削方向毛刺尺寸和形態(tài)的不同，又可將其分為如下三種：I型毛刺（尺寸較大，去除困難，去除費(fèi)用較高），II型毛刺（尺寸較小，可以不去除或去除容易）和III型毛刺即負(fù)毛刺（如圖2所示）。

　　二、影響端銑毛刺形成的主要因素

　　毛刺的形成是一個(gè)非常復(fù)雜的材料變形過程。工件材料特性、幾何形狀、表面處理、刀具幾何形狀、刀具切削軌跡、刀具磨損、切削參數(shù)及冷卻液的使用等多種因素都直接影響毛刺的形成。圖3為端銑毛刺影響因素框圖。在具體的銑削條件下，端銑毛刺的形態(tài)和尺寸取決于各影響因素的綜合作用，但不同的因素對(duì)毛刺的形成具有不同的影響。

　　01刀具進(jìn)入/退出

　　一般情況下，刀具旋出工件時(shí)所產(chǎn)生的毛刺比刀具旋入工件時(shí)所產(chǎn)生的毛刺大。如圖4所示， 圖4a為刀具旋出工件的終端面，易產(chǎn)生尺寸較大的I型毛刺，而圖4b 中刀具旋入工件，所產(chǎn)生的毛刺通常為II型毛刺。

　　02平面切出角

　　平面切出角對(duì)底邊切出切削方向毛刺的形成有很大的影響。平面切出角的定義為當(dāng)切削刃旋出工件終端面時(shí)，在過切削刃上一點(diǎn)垂直銑刀軸線的平面內(nèi)，該點(diǎn)的切削速度（刀具轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度的矢量合成）的方向與工件終端面方向之間的夾角。工件終端面的方向?yàn)閺牡毒咝朦c(diǎn)指向刀具旋出點(diǎn)。如圖5所示，Ψ為平面切出角，其范圍0°<Ψ≤180°。

　　試驗(yàn)結(jié)果表明：毛刺高度隨著切削深度的變化而發(fā)生形式轉(zhuǎn)變，即隨著切削深度的增加毛刺由I型毛刺向II型毛刺轉(zhuǎn)變。通常將產(chǎn)生II型毛刺的小銑削深度稱為界限切削深度，用dcr 表示。圖6顯示了加工一種鋁合金時(shí)平面切出角和切削深度對(duì)毛刺高度的影響。

　　03刀尖退出順序EOS

　　在端銑過程中，毛刺尺寸在很大程度上取決于刀尖的退出順序 。如圖8所示：A點(diǎn)為副切削刃上的點(diǎn)，C點(diǎn)為主切削刃上的點(diǎn)，B點(diǎn)為刀尖頂點(diǎn)。假設(shè)刀尖是鋒利的，即不考慮刀尖圓弧半徑。如果B-C邊先退出工件，A-B邊后退出工件，則切屑鉸接在已加工表面上，隨著銑削的進(jìn)行，切屑被推出工件，形成尺寸較大的底邊切出切削方向毛刺。如果A-B邊先退出工件，B-C 邊后退出工件，切屑鉸接在過渡表面上，被切出工件，形成尺寸較小的底邊切出切削方向毛刺。

　　試驗(yàn)表明：①使毛刺尺寸依次增大的刀尖退出順序?yàn)椋篈BC/BAC/ACB/BCA/CAB/CBA。②EOS所產(chǎn)生的結(jié)果是一樣的，只是在相同的退出順序下，塑性材料比脆性材料所產(chǎn)生的毛刺尺寸要大。

　　刀尖退出順序不僅與刀具幾何形狀有關(guān)，還與進(jìn)給量、銑削深度、工件幾何尺寸及切削條件等因素有關(guān)，是通過多種因素綜合起來對(duì)毛刺的形成施加影響。

　　04其它因素的影響

　?、巽娤鲄?shù)、銑削溫度、切削環(huán)境等對(duì)毛刺的形成也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，部分主要因素如進(jìn)給速度，銑削深度等的影響通過平面切出角理論和刀尖退出順序EOS理論體現(xiàn)出來，此不贅述；

　　②工件材料塑性越好，越易形成I型毛刺。在端銑脆性材料的加工過程中，如進(jìn)給量或平面切出角較大，則有利于III型毛刺（虧缺）形成；

　?、郛?dāng)工件的終端面與已加工平面之間的角度大于直角時(shí)，因終端面支承剛度增強(qiáng)，能抑制毛刺的形成；

　　④銑削液的使用有利于刀具壽命的延長，減小刀具磨損，潤滑銑削過程，進(jìn)而減小毛刺尺寸；

　?、莸毒吣p對(duì)毛刺的形成有很大的影響，當(dāng)?shù)毒吣p到一定程度，刀尖圓弧增大，不僅刀具退出方向毛刺尺寸加大，刀具切入方向也會(huì)有型毛刺生成，其機(jī)理有待進(jìn)一步深入研究。

　?、奁渌蛩厝绲毒卟牧系葘?duì)毛刺的形成也有一定的影響。在相同的切削條件下，金剛石刀具較其它刀具更有利于抑制毛刺形成。

　　三、控制銑削毛刺形成的基本途徑

　　端銑毛刺的形成受多種因素的影響，它不僅與具體的銑削過程有關(guān)，而且與工件結(jié)構(gòu)，刀具幾何形狀等因素有關(guān)。要減小端銑毛刺，必須從多方面出發(fā)控制和減小毛刺的生成。

　　01合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　毛刺的形成在很大程度上受工件結(jié)構(gòu)的影響，工件結(jié)構(gòu)不同，加工后棱邊處的毛刺形狀和尺寸也有很大的差別。如果工件材料和表面處理是事先定好的，那么工件幾何形態(tài)和棱邊則是決定毛刺形成的一個(gè)重要因素

　　02適當(dāng)?shù)募庸ろ樞?/p>

　　加工順序?qū)Χ算娒痰男螤?、大小也有一定的影響。毛刺形狀和尺寸不同，去毛刺的工作量和相關(guān)費(fèi)用也不相同，因此，選取適當(dāng)?shù)募庸ろ樞蚴菧p少去毛刺費(fèi)用的一種有效途徑。圖10 為采用適當(dāng)?shù)募庸ろ樞蚩刂戚^大毛刺的生成。

　　03避免刀具退出

　　避免刀具退出是避免毛刺形成的有效方法，因?yàn)榈毒咄顺鍪乔谐龇较蛎绦纬傻闹饕蛩?。通常情況下，銑刀旋出工件所產(chǎn)生的毛刺較大，旋入工件時(shí)產(chǎn)生的毛刺較小。因此，在加工過程中應(yīng)盡量避免銑刀旋出。

　　04選取適當(dāng)?shù)淖叩堵肪€

　　由前面的分析可知：當(dāng)平面切出角小于一定值時(shí)，所產(chǎn)生的毛刺尺寸較小。平面切出角可以通過改變銑削寬度、進(jìn)給速度（大小和方向）和旋轉(zhuǎn)速度（大小和方向）來改變。因此，可以通過選取適當(dāng)?shù)淖叩堵肪€來避免I型毛刺的生成

　　05選取適當(dāng)?shù)你娤骷庸?shù)

　　端銑參數(shù)（如每齒進(jìn)給量、端銑寬度、端銑深度及刀具的幾何角度等）對(duì)毛刺的形成有一定的影響。表1列出了為減小毛刺尺寸而選取端銑參數(shù)的幾條原則。