劉大偉

摘 要：隨著鉗工人力資源嚴(yán)重不足和時(shí)代的不斷發(fā)展，信息化、自動(dòng)化的不斷革新，僅依靠增加勞動(dòng)力解決瓶頸的手段已經(jīng)不是唯一途徑，探索新的“機(jī)械化”去毛刺技術(shù)代替人力加工成為必然需求。本文探索了一般鋁合金零件振動(dòng)光飾去毛刺的方式和方法，提升了加工效率。

關(guān)鍵詞：振動(dòng)；毛刺；試驗(yàn)；效率

1 振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)設(shè)備及磨料選擇

1.1.1 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備包括：振動(dòng)光飾機(jī)、粗糙度測量儀、影像儀。其主要參數(shù)如表1所示；粗糙度測量儀、影像儀用于觀察檢測零件表面情況，可放大120倍并形成清晰圖像。

1.1.2 磨料選擇

磨料是振動(dòng)光飾技術(shù)的中心介質(zhì)，因此磨料要具備組織結(jié)構(gòu)緊密、顆粒均勻、切削能力好、耐磨性好等特點(diǎn)。本次試驗(yàn)根據(jù)承制零部件材質(zhì)主要選用了高鋁瓷研磨材料。本次試驗(yàn)用磨料及規(guī)格參數(shù)，見表2：

1.2 試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)

結(jié)合現(xiàn)有資源和加工能力，選取鋁合金典型零件為代表進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)不同磨料種類設(shè)計(jì)振動(dòng)參數(shù)如表3所示：

1.3 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

如果試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行全因子試驗(yàn)，一組試驗(yàn)需要3×3×3×3=81次試驗(yàn)，加工周期長，將嚴(yán)重影響試驗(yàn)進(jìn)度。經(jīng)過分析，采用L9（34）正交實(shí)驗(yàn)方式（如表4），以進(jìn)零件與磨料配比、規(guī)格形狀、輔料添加、振動(dòng)時(shí)間作為四個(gè)因子，將表2-表4數(shù)據(jù)分類按數(shù)字所示帶入進(jìn)行試驗(yàn)，只需完成9次振動(dòng)試驗(yàn)即可完成，加工時(shí)間減少為全因子驗(yàn)的十分之一。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析分析

振動(dòng)光飾主要依靠磨料振動(dòng)產(chǎn)生磨削來完成，因此選擇磨料規(guī)格、配比、輔料時(shí)，應(yīng)根據(jù)金屬零件材料、形狀和大小來選擇。針對鋁合金材料我們進(jìn)行的工藝試驗(yàn)：

2.1 鋁合金零件試驗(yàn)

按正交實(shí)驗(yàn)原理采用直觀分析法對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算各因素水平的極差.其中，ki為各因素下各水平對應(yīng)得的工藝指標(biāo)均值，R為極差。正交試驗(yàn)加工去毛刺結(jié)果分析見表6。

對于去毛刺效果，由表6的極差分析可看出，各因素對毛刺的影響大小順序?yàn)椋簳r(shí)間>輔料>配比 >規(guī)格。隨著時(shí)間延長，去毛刺效果開始變化明顯，但是大于2小時(shí)后影響逐漸減少；其次是輔料的添加，直接影響去毛刺效果，添加研磨劑明顯會使研磨速度加快，縮短研削時(shí)間；配比由于是選用了參考資料的范圍，所以影響范圍有限。最后是形狀規(guī)格的影響，由于鋁合金零件材質(zhì)較軟，可以看出方形和三角形變化并不明顯，球形次之。

對于零件表面質(zhì)量效果，由表7的極差分析可看出，各因素對粗糙度的影響大小順序?yàn)椋号浔?輔料>時(shí)間>規(guī)格?？梢灾庇^的看到，隨著配比增大，去毛刺效果開始變化明顯，但是大于4：1后影響逐漸減少；其次是輔料的影響，研磨劑的添加會直接影響去毛刺效果和零件表面粗糙度效果，會明顯使研磨速度加快，縮短研削時(shí)間；時(shí)間影響，與配比類似，有一個(gè)趨勢，大于2小時(shí)，粗糙度變化減緩；最后是形狀規(guī)格的影響，可以看出方形由于棱邊明顯且為直棱角，切割效果最好，三角形雖有棱邊但棱角強(qiáng)度小容易磨損，毛刺研削效果次之，球形較差，屬于拋光材料。

根據(jù)零件去毛刺效果的正交試驗(yàn)結(jié)果分析，最優(yōu)加工組合為：A3-B2-C3-D3；根據(jù)表面粗糙度的正交試驗(yàn)結(jié)果分析，最優(yōu)的加工組合是：A3-B1-C3-D3；在磨料規(guī)格選擇上結(jié)果有微小偏差，基本可以認(rèn)定一致。但是在實(shí)際研削過程中發(fā)現(xiàn)振動(dòng)3個(gè)小時(shí)后雖然零件毛刺去除干凈且粗糙度很好，但是零件輪廓邊緣會出現(xiàn)0.5mm大小的圓角，處于自由公差的極限，且零件粗糙度要求只有0.8um，如果振動(dòng)3小時(shí)降低了加工效率，所以鋁合金零件的振動(dòng)時(shí)間應(yīng)該在2小時(shí)左右為佳，優(yōu)化后選擇A3-B2-C3-D2。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

取得的最佳組合A3-B2-C3-D2并不是試驗(yàn)數(shù)據(jù)，但比較與之接近的試驗(yàn)號為7號，該試驗(yàn)去毛刺效果可以接受，且表面粗糙度合格。為了考察最優(yōu)方案的再現(xiàn)性，對最終數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)際驗(yàn)證。最終結(jié)果零件合格，在實(shí)現(xiàn)毛刺快速去除的同時(shí)，保證了表面粗糙度為0.8的要求（試驗(yàn)結(jié)果0.4），實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。

2.2 磨料應(yīng)用的注意事項(xiàng)

（1）加工帶有孔、槽等特征的零件時(shí)，應(yīng)選擇規(guī)則形狀的磨料，磨塊大小應(yīng)選擇小于孔徑或槽子尺寸1/3～1/5左右，以使其加工時(shí)既能夠進(jìn)入孔、槽之內(nèi)，又不至于卡死。

（2）加工帶有螺紋孔的零件時(shí)，一定要對螺紋孔進(jìn)行保護(hù)，可用塑料蓋或螺釘旋入保護(hù)螺紋。原則上在加攻螺紋前進(jìn)行振動(dòng)去毛刺工作。

（3）由于鋁合金零件密度小于磨料，需要加入鋸末等輔料，使零件沉入磨料中進(jìn)行振動(dòng)拋光，否則研削效果會極差。

（4）配入研磨液進(jìn)行的振動(dòng)拋光時(shí)間如果過長（5小時(shí)以上），研磨液會凝固粘連在零件表面，很難清洗，需借助超聲波清洗機(jī)進(jìn)行清洗。

（5）磨料不能放的太少，要大于振動(dòng)盤容積的80%，否則振動(dòng)光飾機(jī)不能發(fā)揮充分翻滾的作用，零件振動(dòng)研削效果會打折扣。

3 總結(jié)

通過對具體鋁合金典型零件的去毛刺實(shí)踐研究可知：在磨料種類選擇方面，高鋁瓷、高頻瓷等適用于鋁合金及鋼類零件的細(xì)磨及精磨拋光；在磨料規(guī)格方面，方形、三角形磨料更具有研削效應(yīng)，去除零件毛邊、毛刺效率高。球形磨料研削性較差，去除毛刺效率低，但是零件表面質(zhì)量較好，適合精拋光；在輔料（添加劑）選用上，不添加輔料干研磨會使不利于零件毛刺去除且零件會有劃痕，零件表面質(zhì)量差，添加鋸末后零件研磨發(fā)亮，添加研磨夜后零件研磨效果倍增，輔料的添加有助于產(chǎn)品表面質(zhì)量的提高。