Part 1
 

　　少無(wú)鉆削毛刺的
 

　　基本原則
 

　　抑制和去除鉆削毛刺是精密與超精密加工中的一個(gè)重要問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆削毛刺的控制，對(duì)于提高鉆削效率和零件質(zhì)量等有著重要的作用。
 

　　基于鉆削毛刺生成、形成及發(fā)展變化的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，通常情況下，在控制和去除鉆削毛刺的生成過(guò)程中，應(yīng)遵循以下三條原則。
 

　　(1)精度原則
 

　　在鉆削加工過(guò)程中，雖然采用一些控制或減小鉆削毛刺生成及降低鉆削毛刺尺寸的有效手段，但是在工件加工孔的入口處和出口處仍會(huì)有毛刺的生成。
 

　　如果將這些毛刺的尺寸控制在很小范圍內(nèi)，它們對(duì)工件加工孔質(zhì)量的影響則會(huì)很小，可以保證加工孔的尺寸精度和形位精度在允許的公差范圍內(nèi)，而不會(huì)造成對(duì)工件使用性能的影響。
 

　　這種情況下，鉆削加工后不需要再安排后續(xù)的去毛刺工藝，這種加工方法就稱(chēng)為“無(wú)毛刺鉆削加工”。
 

　　(2)效率原則
 

　　在實(shí)際金屬鉆削加工過(guò)程中，由于鉆削條件和加工環(huán)境等各方面原因，很難實(shí)現(xiàn)所謂的“無(wú)毛刺鉆削加工”。
 

　　這時(shí)候就要采用各種方法途徑來(lái)控制毛刺的形態(tài)或減小毛刺的尺寸，盡量將毛刺的高度和根部厚度降到可以實(shí)現(xiàn)的范圍尺寸內(nèi)。
 

　　這可以減小后續(xù)去毛刺的工作量，從而減少毛刺的時(shí)間和提高鉆削孔的加工質(zhì)量。這種方法就稱(chēng)為效率原則。
 

　　(3)位置原則
 

　　在鉆削加工過(guò)程中，一般來(lái)講，毛刺的生成是無(wú)法避免的，雖然可以安排后續(xù)工序來(lái)去除毛刺，但這仍會(huì)造成對(duì)工件質(zhì)量的影響，且不同部位毛刺的去除工作量和難易程度也不盡相同。
 

　　這時(shí)候就應(yīng)該采用有效的方法，盡量使毛刺生成在非關(guān)鍵部位，或?qū)ぜ扔绊戄^小、毛刺較易去除的部位，將毛刺的影響范圍降到很低。
 

　　這種方法就稱(chēng)為位置原則。
 

　　在實(shí)際鉆削加工過(guò)程中，所加工工件的形狀和材料千變?nèi)f化，刀具參數(shù)和鉆削用量也各異。
 

　　在主動(dòng)控制鉆削毛刺形成時(shí)，要根據(jù)具體的鉆削條件和工件性能要求而有所取舍和輕重主次之分。
 

　　一般來(lái)講，應(yīng)選擇精度原則，其次是效率原則，最后是位置原則。
 

　　根據(jù)具體的加工材料、工件形狀、加工孔位置、鉆削刀具和鉆削條件來(lái)選擇合理的毛刺抑制手段和控制原則，以取得相應(yīng)于工件使用性能和使用環(huán)境的加工孔表面完整性。
 

　　Part 2
 

　　鉆削毛刺的
 

　　控制技術(shù)
 

　　在實(shí)際零件孔鉆削加工中，根據(jù)工件孔的精度要求和使用性能，必須綜合考慮各種因素對(duì)毛刺的影響作用，分析其主要影響因素的成因，然后采取相應(yīng)的手段來(lái)抑制毛刺的生成或減小毛刺的大小, 以達(dá)到少無(wú)鉆削毛刺加工的目標(biāo)，從而使鉆削效率得到提高、鉆削質(zhì)量得到保障。
 

　　
      上圖總結(jié)了一些少無(wú)鉆削毛刺加工的常用方法。可以看出，可以從工件選擇、鉆削工藝、加工方法、切削用量和刀具幾何等五個(gè)方面來(lái)研發(fā)抑制和減小鉆削毛刺的技術(shù)與方法。
 

　　Part 3
 

　　鉆削用量
 

　　優(yōu)選法
 

　　隨著鉆削速度v 的增加和鉆削進(jìn)給量f 的降低，毛刺尺寸逐漸減小。
 

　　所以，根據(jù)特定的鉆削條件和孔質(zhì)量需求，盡可能優(yōu)先選擇較大的切削速度v 和較低的進(jìn)給量f，可以降低軸向力Fx 和毛刺尺寸的大小，從而使切削效率得到提高、切削質(zhì)量得到保障。
 

　　3.1切削速度影響
 

　　這是由于毛刺形成機(jī)制為翻卷毛刺，因有未切除金屬材料的撓曲變形，所以毛刺尺寸較大。
 

　　同時(shí)，鉆削速度增加后，因刀具——工件和切屑——工件之間的摩擦變得更加劇烈，鉆削區(qū)溫度隨之逐漸增加，導(dǎo)致工件材質(zhì)軟化，材料硬度降低，因此鉆削扭矩和鉆削力降低。
 

　　所以工件終端材料受鉆頭軸向力作用而產(chǎn)生的撓曲變形量就會(huì)相應(yīng)減小，終端面最后一層金屬的大部分材料就可以形成切屑而被切除，所以剩余的未切除金屬材料變少，所形成的毛刺尺寸也就隨之變小。
 

　　3.2進(jìn)給量f 的影響
 

　　隨著進(jìn)給量f的增加，毛刺尺寸逐漸增加。這是由于毛刺形成機(jī)制為翻卷毛刺，因有未切除金屬材料的撓曲變形，所以毛刺尺寸較大。
 

　　同時(shí)，進(jìn)給量f 增加后，切削層金屬厚度增加，鉆削加工軸向推力變大，工件終端被切削材料的因受軸向力而產(chǎn)生的變形量增加，終端面最后一層金屬的大部分材料未能形成切屑而被切除，所以剩余的未切除金屬材料增多，所形成的毛刺尺寸也就隨之變大。
 

　　Part 4
 

　　鉆頭參數(shù)
 

　　優(yōu)化法
 

　　隨著鉆頭螺旋角β的增加和頂角2φ的減小，毛刺尺寸逐漸減小。所以，在鉆削加工中一些可允許的情況下優(yōu)化鉆頭的幾何參數(shù)，選擇較小的頂角2?和較大的螺旋角β，可以達(dá)到減小和控制毛刺尺寸與形態(tài)的效果。
 

　　4.1頂角2?的影響
 

　　這是由于毛刺形成機(jī)制為翻卷毛刺，所以毛刺尺寸較大。
 

　　同時(shí)，鉆頭的頂角2?增加后，鉆削厚度增加、鉆削寬度減小，使得鉆削扭矩M 與切向力Fz 減小、軸向進(jìn)給分力Fx 增加，終端面被切削材料的因受鉆頭橫刃擠壓而產(chǎn)生的變形量增加，工件孔終端面最后一層金屬的大部分材料未能形成切屑而被切除。
 

　　所以，剩余的未切除金屬材料增多，最終會(huì)全部撓曲變形并堆積在已加工孔的周?chē)纬汕谐鲞M(jìn)給方向，所以毛刺尺寸逐漸變大。
 

　　4.2螺旋角β的影響
 

　　這是因?yàn)槊绦纬蓹C(jī)制為翻卷毛刺，所以毛刺尺寸較大；同時(shí)，鉆頭的螺旋角β增大后，其實(shí)際工作前角也隨之變大，使得切屑流更加順暢；并且螺旋角β增加后，鉆削扭矩M 和軸向進(jìn)給分力Fx 也隨之快速減小。
 

　　所以工件終端材料受鉆頭軸向力作用而產(chǎn)生的撓曲變形量就會(huì)相應(yīng)減小，工件孔最后一層金屬材料的大部分材料就可以形成切屑而被切除，剩余的未切除金屬材料變少，所以所形成的毛刺尺寸變小。
 

　　4.3鉆頭結(jié)構(gòu)優(yōu)改法
 

　　優(yōu)改后的鉆頭及相應(yīng)的試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)如下圖所示。
 

　　
       可以看出，使用鉆頭(a)和鉆頭(b)后，毛刺的根部厚度B 降低了25~33%，但毛刺高度H 幾乎沒(méi)有變化。
 

　　這是因?yàn)楦纳沏@頭后，切削熱的散發(fā)變得更快，切削刃的工作長(zhǎng)度得到增加，鉆頭主切削刃的切削力和軸向推力Fx 也減小了。
 

　　另外，鉆頭主切削刃和副切削刃的轉(zhuǎn)角ε增加了，使得軸向力減小，從而工件終端材料的變形量減小，毛刺尺寸變小。
 

　　Part 5
 

　　工件定位材料及
 

　　其尺寸影響
 

　　5.1工件疊加鉆削法
 

　　鉆削加工過(guò)程中，工件終端部(鉆頭出口)材料的支承剛度是毛刺出現(xiàn)、形成與變化發(fā)展的主導(dǎo)因素之一。
 

　　將工件疊加起來(lái)，可以增加終端部材料的有效支承剛度，如下圖所示。
 

　　
       工件疊加后，毛刺尺寸的變化入上圖所示?？梢钥闯觯@削工件(a)和工件(b)時(shí)形成的毛刺要比鉆削工件(c)的更小。
 

　　這是由于工件疊加起來(lái)以后，工件(a)和工件(b)終端部材料的有效支承剛度得到提高，從而使得毛刺尺寸變小。
 

　　5.2工件材料的影響
 

　　在標(biāo)準(zhǔn)鉆削條件下，鉆削加工H68、20#、45#鋼和HT15-33 鑄鐵的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5.112 所示。
 

　　
       當(dāng)鉆削加工HT15-33 鑄鐵時(shí)，I 類(lèi)毛刺生成；當(dāng)鉆削加工20#鋼、45#鋼和H68 黃銅時(shí)，Ⅱ、Ⅲ類(lèi)毛刺生成，并且H68 黃銅產(chǎn)生的毛刺最大，45#鋼產(chǎn)生的毛刺最小。
 

　　這是由各種工件材料機(jī)械性能(延伸率和抗拉強(qiáng)度)的差異所造成的。
 

　　也即是說(shuō)，延伸率高的材料，撓曲變形大，其毛刺尺寸較大，多為Ⅲ類(lèi)毛刺。
 

　　而延伸率小的材料，因材料撓曲變形小，所產(chǎn)生的毛刺也較小，多為Ⅱ毛刺。對(duì)于HT15-33 鑄鐵等延伸率更低(δ≤5%)的脆性材料，較易發(fā)生脆性斷裂，所以易于形成I 類(lèi)毛刺。
 

　　5.3終端部材料強(qiáng)化法
 

　　工件材料機(jī)械性能之間的差異會(huì)造成鉆削毛刺的尺寸大小不同。
 

　　而通過(guò)強(qiáng)化工件終端部的材料，可以改變鉆頭出口部位材料表面的機(jī)械性能，從而可以達(dá)到減小和控制鉆削毛刺的效果。
 

　　比如通過(guò)敲擊或噴丸來(lái)增加終端部材料的硬度。通過(guò)噴涂化學(xué)材料來(lái)減小工件終端部材料的延伸率，等等。
 

　　5.4底孔直徑D 的影響
 

　　在標(biāo)準(zhǔn)鉆削條件下，針對(duì)45#鋼材料，對(duì)底孔直徑大小不同的工件進(jìn)行鉆削加工實(shí)驗(yàn)，可知，當(dāng)?shù)卓字睆叫∮?9mm 時(shí)，毛刺尺寸突然急劇增大，并且從此以后毛刺大小保持基本不變。
 

　　而當(dāng)?shù)卓字睆酱笥?9mm 時(shí)，毛刺尺寸非常小，并且其尺寸大小也保持基本不變。
 

　　這是因?yàn)槊坍a(chǎn)生的機(jī)制發(fā)生了根本性變化：當(dāng)?shù)卓字睆捷^大，材料切除余量較小，只有泊松毛刺形成，毛刺尺寸大小直接受材料泊松比的影響，所以基本保持不變。
 

　　而當(dāng)?shù)卓字睆叫∮?9mm 時(shí)，材料切除余量也大，所以除了形成泊松毛刺以外，更主要的是翻卷毛刺的形成，其尺寸較大。
 

　　Part 6
 

　　改變底孔直徑的
 

　　“階梯鉆削法”
 

　　鉆削加工中，工件底孔直徑大小對(duì)毛刺的形成機(jī)制及毛刺大小有影響作用如下圖所示。
 

　　
       當(dāng)?shù)卓字睆酱笥谀骋粋€(gè)值后，毛刺尺寸明顯較小，這是由于毛刺生成機(jī)制發(fā)生根本性變化，只有泊松毛刺形成的緣故。
 

　　因此可以設(shè)計(jì)一種階梯鉆頭，如上圖所示，第一階鉆頭直徑為D1，第二階鉆頭直徑為D2，只要兩階鉆頭的直徑差值小于某一個(gè)定值2f tanφ時(shí)，就可以達(dá)到抑制翻卷毛刺的產(chǎn)生，而只有尺寸很小的泊松毛刺生成，從而可以達(dá)到減小毛刺尺寸的效果。
 

　　同時(shí)，第二階鉆頭也可以去除第一階鉆頭鉆削加工時(shí)所產(chǎn)生的毛刺。