[科普中国]-去毛刺

去毛刺，就是去除在零件面与面相交处所形成的刺状物或飞边。毛刺的危害性尤为明显, 逐渐引起人们的普遍重视， 并开始对毛刺的生成机理及去除方法进行研究。

历史进程机械零件上的毛刺， 有些是由于切削加工过程中塑性变形引起的；有些是铸造、模锻等加工的飞边， 还有些是焊接挤出的残料。随着工业化和自动化程度的提高， 机械加工领域， 特别是航空、航天、仪器仪表领域中， 对机械零件制造精度要求的提高和机构设计的微型化， 毛刺的危害性尤为明显， 逐渐引起人们的普遍重视， 并开始对毛刺的生成机理及去除方法进行研究。11953 年， 日本许多厂家就开始研制用于汽车刹车鼓、汽缸体、变速箱体等大中型铸件的专用自动去毛刺机。由于这种去毛刺机械对零件的适应性差、价格贵等因素未能得到普遍推广应用，但这为后来发展起来的铸件去毛刺技术奠定了良好基础。在理论研究方面， 1958 年日本京都大学的奥岛教授发表了“关于切削过程中的毛刺现象” 的论文， 对产生毛刺的现象及毛刺的分类进行了论述。1959 年， 宇都宫大学隈部教授发表了题为“ 用振动切削减少毛刺的探讨”的论文。1967 年， 静岗大学财满教授发表了“关于铝合金板钻孔形成的毛刺的研究”一文。同年， 美国的R.威廉提出了将研磨剂与硅树脂混合在一起， 作为介质， 压入装有零件的模具中， 将零件内表面和孔的毛刺去掉(即挤压珩磨去毛刺技术)， 取得初步成功， 现该项技术已成为美国专利。1971 年， 日本综合铸件中心在职业训练大学木下教授等的指导下， 研制了数控式砂带磨削装置，可以去除任意形状铸件的毛刺。1同年12 月， 日本磨粒加工研究会举办了“ 去毛刺工艺讲座” ， 会上发表了磨粒、砂布、超声波、化学、电解等方法去除毛刺的论文。1972 年， 小山株式会社研制的铸件去毛刺机、日本小松制作所的汽缸体自动去毛刺装置均获得日本自动化机械奖。日本东京芝浦电气生产技术研究所的高孝哉对20 余种主要的去毛刺方法的去毛刺原理、毛刺的大小、位置、去毛刺零件的形状、自动化难易程度、作业设备费用、特征等进行了深入研究和论述。1973 年， 美国狄地洲大学格里列斯皮完成了题为“机械加工中毛刺形成与性质”的论文， 分析了机械加工过程中毛刺的形成原理， 并论述了实验过程中对毛刺的观测。美国对机械零件去毛刺技术比较重视， 是因为美国机械制造业发展迅速， 产量高、批量大、质量要求高等因素， 而用手工去毛刺满足不了生产发展的需要。1974 年美国制造工程学会首先成立了毛刺技术分会， 着手对去毛刺技术进行研究， 这是毛刺问题正式例入议事日程的开始 。1976 年前后， 日本已有去毛刺技术方面的专利300 余件， 其中有关塑料工件去毛刺技术的专利约有90 件。其间， 日本的技术人员对产生毛刺的原因及预防措施进行了大量的研究和实验， 取得了一定进展， 其中振动光饰去毛刺机(又称振动滚磨机)的研究与应用在世界上得到好评。1984 年以来， 日本横滨大学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为基准， 对切削毛刺进行了较为全面、系统的定义分类， 先后对车削、刨削加工中被加工件的物理性能、工件形态、刀具的几何参数等因素对切削毛刺的影响进行了大量的实验研究与理论分析， 这对有效抑制和减小毛刺的产生奠定了理论基础。我国原机械部液压行业就把去毛刺技术列为“ 七五” 期间提高液压产品质量的主要攻关项目1

去毛刺技术在21世纪更加受到各工业发达国家的普遍重视，随着我国工业化进程的加快， 零件去毛刺技术的应用范围日益广泛，技术更加娴熟，有越来越多的部门开始重视零件去毛刺技术的研究和应用， 并已取得丰硕的研究成果。1

毛刺类型及危害机械零件加工方法大致可分为去除材料加工、变形加工、附加加工等。在各种加工中， 与所要求的形状、尺寸不符的、在被加工零件上派生出的多余部分即为毛刺。毛刺的产生随加工方法的不同而变化。根据加工方法的不同毛刺大致可分为：1

铸造毛刺：在铸模的接缝处或浇口根部产生的多余材料， 毛刺的大小一般用毫米表示。1

锻造毛刺：在金属模的接缝处， 由于锻压材料的塑性变形而产生的。电焊、气焊毛刺：电焊毛刺， 是焊缝处的填料凸出于零件表面上的毛刺；气焊毛刺， 是瓦斯切断时从切口溢出的熔渣。1

冲压毛刺：冲压时， 由于冲模上的冲头与下模之间有间隙， 或切口处刀具之间有间隙， 以及因模具磨损产生毛刺。冲压毛刺的形状， 根据板的材料、板的厚度、上下模之间的间隙， 冲压零件的形状等而有所不同。1

切削加工毛刺：车、铣、刨、磨、钻、铰等加工方法也能产生毛刺。各种加工方法产生的毛刺， 随刀具和工艺参数的不同而产生不同的形状。塑料成型毛刺：与铸造毛刺一样， 在塑料模的接缝处产生的毛刺。1

由于毛刺的存在将导致整个机械系统不能正常工作， 使可靠性、稳定性降低。当存在毛刺的机器做机械运动或震动时， 脱落的毛刺会造成机器滑动表面过早磨损、噪音增大， 甚至使机构卡死， 动作失灵；某些电气系统在随主机运动时， 会因毛刺脱落而造成回路短路或使磁场受到破坏， 影响系统正常工作；对于液压系统元件， 如果毛刺脱落， 毛刺将存在于各液压元件微小的工作间隙内， 造成滑阀卡死、使回路或滤网堵塞而造成事故， 还会引起流体紊流或层流，降低系统的工作性能[ 6] 。日本液压专家认为， 影响液压件性能和寿命的原因有70 %是毛刺造成的；对于变压器， 带有毛刺的铁心比清除毛刺的铁心铁损增加20 ～ 90 %， 并随频率的增加而加大。毛刺的存在还影响机械系统的装配质量， 影响零件后序加工工序的加工质量及检验结果的准确性。1

去毛刺最常用的方法毛刺这个小东西虽然不大，但却是直接影响到产品的品质。所以随着各行业对毛刺去除的重视，去毛刺的方法也层出不穷 。 常用的修边 / 去毛刺主要有这么几种：2

手工去毛刺传统的；而修边刀逐步取代了这些传统的方法，不需要技术处理，节约成本并且环保。2

化学去毛刺用电化学反应原理，对金属材料制成的零件自动地、有选择地完成去毛刺作业。它可广泛用于气动、液压、工程机械、油嘴油泵、汽车、发动机等行业不同金属材质的泵体、阀体、连杆、柱塞针阀偶件等零件的去毛刺加工。适用于难于去除的内部毛刺、热处理后和精加工的零件。2

电解去毛刺利用电解作用去除金属零件毛刺的一种电解加工方法，英文简称 ECD 。将工具阴极（一般用黄铜）固定放置在工件有毛刺的部位附近，两者相距一定的间隙（一般为 0.3 ～ 1 毫米）。工具阴极的导电部分对准毛刺棱边，其他表面用绝缘层覆盖起来，使电解作用集中在毛刺部分。加工时工具阴极接直流电源负极，工件接直流电源正极。压力为 0.1 ～ 0.3 兆帕的低压电解液 ( 一般用硝酸钠或氯酸钠水溶液 ) 流过工件与阴极之间。当接通直流电源后，毛刺便产生阳极溶解而被去除，被电解液带走。电解液有一定腐蚀性，工件去毛刺后应经过清洗和防锈处理。电解去毛刺适用于去除零件中隐蔽部位交叉孔或形状复杂零件的毛刺，生产效率高，去毛刺时间一般只需几秒至几十秒。这种方法常用于齿轮、花键、连杆、阀体和曲轴油路孔口等去毛刺，以及尖角倒圆等。缺点是零件毛刺的附近也受到电解作用，表面会失去原有光泽，甚至影响尺寸精度。2

超声波去毛刺超声波产生的超声能量作用于液体里振动处于稀疏状态的液体时，会撕裂成很小的空穴（即内部是真空的）这些空穴在破裂的时候会产生高达几百个大气压的瞬间压力，而这种现象既称为空化现象。超声波去毛刺就是利用“空化现象”产生的几百个大气压的瞬间冲击力把附着在部件上的毛刺清除干净。超声波去毛刺并不是所有毛刺都适用的，主要针对一些微观毛刺，一般如果毛刺需要用显微镜来观察的话，就都可以尝试用超声波的方法去除。对于肉眼可见的毛刺，主要看粘结的强度了，粘结强度弱的毛刺可以用超声波，一般要是用刀具才能处理的毛刺，用超声波方法是根本不行的。超声波去毛刺的优缺点。2

高压水喷射去毛刺顾名思义是以水为媒介，利用它的瞬间冲击力来去除加工后产生的毛刺和飞边，同时可达到清洗的目的。经过多次试验测试，最终找到适合的压力为 30MPa—50MPa 。 若压力不足，无法达到去毛刺的效果，压力过高虽然可以去除毛刺，但存在损伤工件的危险。通常液压件在使用时所承受的液体压力都在 20Mpa 以内，用 50MPa 的压力都无法打掉的毛刺残留，在几兆帕的工作压力下脱落的几率是非常小的，也可以认为毛刺的根部残留是工件的一部分。 高压水去毛刺设备的制造厂家越来越多，简单可归纳为两类：工件移动式和喷嘴移动式。工件移动式造价低，适合简单阀体的去毛刺和清洗，其缺点是喷嘴与阀体的配合度不理想，阀体内部交叉孔、斜孔的毛刺去除效果不好；喷嘴移动式通过CNC控制可有效的调整喷嘴与阀体毛刺产生部位的距离，有效对应阀体内部的交叉孔和斜孔以及盲孔的毛刺，但由于此设备造价高，只有汽车的心脏部位和工程机械的液压控制系统才能普遍享受此厚待。2

热爆炸去毛刺又名电热学去毛刺，热能去毛刺是当今世界机械制造行业公认最适合小工件大批量去毛刺的先进工艺，国内仅有两家企业可以生产此设备。它采用氢气和氧气在用于处理工件的密闭工作室中混合，瞬间点火燃烧并在极短时间内与工件表面毛刺发生剧烈的热化学反应，达到去除毛刺的目的。 热能去毛刺是一种特种加工技术，具有效率高、通用性强、可达性好，去除毛刺均匀彻底、工件表面平整光滑，且不受工件材料、形状及毛刺部位的限制等特点。特别适合其他工艺方法无法解决的具有复杂型腔、相贯相交孔系、深孔、盲孔、螺纹孔等去毛刺难度较大工件的去毛刺处理。可用于黑色、有色金属及热塑性塑料等非金属材料工件的去毛刺和金属压铸件、塑压件的去飞边处理。由于它的加工效率极高，用于生产的直接成本低廉，特别适合大批量连续生产环境使用，是规模化工业生产理想的高效加工设备。2

冷冻修边去毛刺橡胶、塑料制品、锌镁铝合金等制品飞边（或毛刺）的厚度比制品的厚度要薄很多，所以飞边（或毛刺）的脆化速度要比制品的脆化速度快，在飞边（或毛刺）脆化而制品没有脆化这一时间段里，冷冻去毛刺（修边）机通过抛射弹丸来击打制品，从而去除处于脆化的飞边（或毛刺）。 冷冻去毛刺（修边）机，是一种利用液氮的超低温使橡胶、塑料制品、锌镁铝合金的飞边迅速发生脆化，并在此状态下，通过高速喷射出的冷冻粒子撞击制品的毛刺（或飞边），从而达到既能高质量、高效率地去除制品的毛刺（或飞边），又能保持制品本身的所有物性不发生改变的特殊去毛刺（修边）设备。它可大幅度地提高制品的修边（去毛刺）精度且具有很高的集约化程度。这种设备已成为精密橡塑制品、压铸企业不可或缺的后道修边及去毛刺处理设备。2

磁力去毛刺机磁力去毛刺机是利用其独特的磁场分布，产生强劲平稳的磁感效应，使磁力钢针（进口原材料.半永久性）与工件进行全方位，多角度地充分研磨，达到快速除锈，去死角，去除毛刺批锋，除去氧化薄膜及烧结痕迹等功效。尤其对形状复杂，多孔夹缝，内外螺纹等工件，更加能显示其神奇妙用.并且，不伤及工件表面，不影响工件精度。让工件瞬间变得光滑整洁，焕然一新。适用于金，银，铜，铝，锌，镁，铁，不锈钢等金属类与硬质塑料等非金属类工件的研磨抛光去除毛刺一次性完成。2

去毛刺机械手是典型的机电一体化装置，它综合运用了机械与精密机械、微电子与计算机、自动控制与驱动、传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果，随着经济的发展和各行各业对自动化程度要求的提高，去毛刺机械手技术得到了迅速发展，出现了各种各样的去毛刺机械手产品。去毛刺机械手产品的实用化，既解决了许多单靠人力难以解决的实际问题，又促进了工业自动化的进程。2

去毛刺机械手应用的典型零件有：铝轮毂、变频器壳、同步器壳、同步器齿毂、轴承盖、缸体、阀体、阀盖、输出轴、发动机齿轮等。2

去毛刺自动化实现表面去毛刺研磨刷

纤维研磨刷能够承受高达 150°C 的工作温度。即使在没有冷却液的应用下，也能工作。此外，研磨刷具有强的抗水性，不会受冷却液影响其研磨性能。2

去除工件的毛刺，尤其针对较薄的加工件和工件的边缘。

表面研磨：管道、连接口、和轴的研磨。内孔在冲压或激光加工过程中出现的毛刺，可使用研磨刷去除。

汽车的精密金属零部件保持多个边缘不存在毛刺。

在不平的表面上进行研磨。2

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学