針對鋁合金機械變速器殼體倒檔惰輪加工中毛刺不易去除的問題，開發(fā)了預切削法去毛刺新工藝，并設計了預切削正反倒角刀具，實現(xiàn)了無毛刺加工。

前言

鋁合金變速器殼體內(nèi)廣泛存在倒檔齒輪，它們的端面是面對面排列的。加工過程中產(chǎn)生的毛刺容易進入被加工的倒檔齒輪軸孔。加工后清理毛刺時，不僅操作困難，工作效率低，勞動強度大，而且清理不徹底，容易劃傷端面，造成產(chǎn)品質(zhì)量事故[1-5]。

由于公司產(chǎn)品的生產(chǎn)現(xiàn)狀是多品種小批量生產(chǎn)，簡單的手動去毛刺工具，如刮刀、油石等被廣泛使用，部分是自主研發(fā)的專用手動去毛刺工具，少數(shù)批量產(chǎn)品采用多關(guān)節(jié)機器人去毛刺[6]。但這些方法都是硬切削去毛刺方法，未能深入研究加工中毛刺的形成原因和過程，與軟去毛刺方法還有一定差距。

下面介紹一種在機器上去毛刺的新工藝。研制了雙向預切去毛刺刀具，實現(xiàn)了反向堵塞孔的雙向無毛刺加工，不僅降低了操作人員的勞動強度和難度，而且提高了作業(yè)質(zhì)量和效率。

工件機制和問題描述

換向輪的第一端面如圖1所示，第二端面如圖2所示。加工過程中產(chǎn)生的毛刺容易進入被加工的倒檔齒輪軸孔中；此外，由于該處結(jié)構(gòu)尺寸較小，操作人員使用刮刀、磨石等帶毛刺的工具很難徹底清理干凈，甚至很容易劃傷第一端面和第二端面，可能造成倒檔惰輪裝配后卡死或造成變速器異響。這兩個問題在售后反饋中最為突出，也是影響變速器工作性能的關(guān)鍵因素。

現(xiàn)有去毛刺方法

目前根據(jù)多品種、小批量的生產(chǎn)特點，大多采用刮刀、油石、去毛刺工具人工去毛刺。一些小批量產(chǎn)品由機器人去毛刺。

上述去毛刺工具或方法理論上可以去除所有毛刺，但由于人工操作質(zhì)量由人控制，因人而異，去毛刺后不僅零件質(zhì)量差異大，穩(wěn)定性差，還存在漏工序的風險。并且由于勞動強度大，勞動效率低；機器人去毛刺成本高，在多品種小批量的情況下，實現(xiàn)全部機器人去毛刺是不現(xiàn)實的。

新技術(shù)方法

4.1理論分析

毛刺的形成機理是由于加工過程中切削狀態(tài)的不連續(xù)造成的，毛刺形成后容易卷曲形成弧形狀態(tài)。當毛刺在沒有任何擠壓或干涉碰撞等作用下形成時，會殘留在切割后的基板邊緣，形成工件的殘留毛刺；在碰撞或擠壓的情況下，會形成碎片。基于此，以圓弧卷曲毛刺為研究對象，采用預切錐面形成毛刺擠壓面去毛刺，以下簡稱預切法去毛刺，并進行工藝可行性試驗。圖6是加工后切屑的狀態(tài)，可以簡單理解為毛刺的形狀。

針對倒軸孔毛刺難以去除的問題，可以采用預切削的方法來解決。

反向軸孔的直徑為25毫米，反向軸孔兩端面之間的距離為42毫米。原加工工藝:立式加工中心加工軸承孔等→立式加工中心加工倒檔軸孔、撥叉軸孔等→臥式加工中心加工倒檔軸端面及周邊孔等。

毛刺形成原因分析:由于加工反向軸孔端面時反向軸孔已加工到成品尺寸，加工反向軸孔端面時反向軸孔附近有殘留鋁，加工中產(chǎn)生的切屑無法通過擠壓或碰撞去除， 加工反向軸孔端面時，毛刺很容易進入反向軸孔，由于端銑刀與加工面的接觸位置不同，端銑刀的刀尖和刀柄之間的徑向變形不同，容易造成刀具和被加工零件的連續(xù)擠壓，導致加工后前孔存在毛刺，如圖7所示。

解決方法:由于孔口殘留鋁的存在是毛刺產(chǎn)生的一部分原因，所以可以通過工藝安排，對孔口鋁進行一步預處理，消除臥式加工中心產(chǎn)生毛刺的條件，主動創(chuàng)建毛刺擠壓面，消除加工過程中產(chǎn)生的毛刺。

改進后的加工工藝為:立式加工中心加工軸承孔→立式加工中心加工倒檔軸孔和撥叉軸孔、預加工倒檔軸孔倒角→臥式加工中心加工倒檔軸孔端面和周邊孔等。

根據(jù)改進后的加工工藝，研制了預切正反倒角刀具(見圖8)。

由于刀具最大直徑24mm <反向軸孔直徑25mm，傾角135° < 180°，刀具設計合理，操作安全。

4.2現(xiàn)場測試

新工藝試驗在該公司的一個殼體生產(chǎn)車間進行。測試參數(shù)為:轉(zhuǎn)速n = 1500r轉(zhuǎn)/分，進給速度vf = 150mm毫米/分。圖9為立式加工中心的預切削刀具系統(tǒng)，圖10為工件的預切削狀態(tài)，圖11為零件反向軸孔前側(cè)的預切削去毛刺效果，圖12為零件反向軸孔后側(cè)的預切削去毛刺效果。

測試結(jié)果:預切立式加工中心的反向軸孔去除鋁并形成毛刺擠壓面后，臥式加工中心加工的反向軸孔端面無毛刺產(chǎn)生，無毛刺進入加工的反向軸孔。試驗取得了良好的效果。

切削前去毛刺的擴展應用

在預切法的基礎上，采用預鑄法去毛刺。

預鑄去毛刺機構(gòu):在加工好的毛坯上鑄造倒角，通過擠壓加工過程中的毛刺和預鑄倒角，去除加工過程中產(chǎn)生的毛刺，實現(xiàn)無毛刺加工。

預鑄倒角毛坯如圖，預鑄后零件狀態(tài)。

本項目重點研究了反向軸孔正反向去毛刺方法，自主研發(fā)了預切削正反向倒角刀具，實現(xiàn)了反向軸孔無毛刺加工的目標。同時，在預切法的基礎上，廣泛采用預鑄法去毛刺，實驗取得了良好的效果。預切割去毛刺在公司實際生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛應用，預鑄造也在逐步推廣應用。