CN106077859A - 去除金属工件毛刺的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种去除金属工件毛刺的方法及装置，其中，去除金属工件毛刺的方法包括如下步骤：将工件(5)与电源(1)的一极相连，将电解液(2)与电源(1)的另一极相连；接通电源(1)，且将工件(5)上带有毛刺的部位浸入电解液(2)，以使电解液(2)在工件(5)的表面形成气层(4)，并由气层(4)在电压作用下被击穿从而去除毛刺。此种去除毛刺的方法操作简单方便，可行性好，能够有效地去除工件内外表面上的毛刺；而且利用电源短路放热和击穿气层的原理去毛刺能提高效率；另外该方法无需根据工件特定的结构制备相应的电极，增加了通用性，同时也能降低去毛刺所需的设备和工艺成本。

Description

去除金属工件毛刺的方法及装置

技术领域

本发明涉及机加工后毛刺去除技术领域，尤其涉及一种去除金属工件毛刺的方法及装置。

背景技术

在机械加工领域，金属零部件毛坯机加工过程中在进出刀口或内部孔交叉位置会产生一些毛刺，毛刺是机械加工中最常见的附带产生物，在精密液压元件制造中，毛刺的危害尤其严重。例如，液压阀，其内部存在诸多相交孔相互贯通而形成的尖棱和毛刺，在工作过程中受到高压和超高压液体的冲刷而脱落，会导致阀体表面被擦伤、密封件被损坏，以及造成串液、漏液、堵塞油路，严重时甚至导致系统压力无法建立，使系统失控，造成整机故障。

目前，人工去毛刺和爆炸去毛刺技术都是比较成熟的去除外表面、沟槽、直径较大孔位置处毛刺的方法，但是对于金属零部件内孔交叉位置的毛刺，人工去毛刺的方式不易准确定位目标，也难以去除该位置的毛刺；爆炸去毛刺的方式毛刺爆炸燃烧不充分，极易产生金属瘤屑并附着在孔内壁，毛刺无法彻底去除且影响孔壁表面质量。

为了解决金属零部件内孔交叉位置的毛刺去除效果不佳的问题，现有技术中出现了一种通过电解去除内孔毛刺的方法，具体采用如下方法：制作直径稍小于内孔的工具电极，将工件接电源正极，工具电极接电源负极后，把电极插入内孔中，再整体浸入电解液。此时发生电解反应，电源不断地使工件上毛刺的Fe原子失去电子，以Fe²⁺的形式与电解液中的OH^－生成Fe(OH)₂，从而达到去除毛刺的目的。

虽然此种方法能够去除内孔交叉位置的毛刺，但是该方法对于不同的工件需要设计制作不同的电极，通用性较差，使得去毛刺成本较高，而且去毛刺的原理相当于通过化学的方法将毛刺逐渐“溶化”，反应速度较慢，难以实现较高的去毛刺效率。

发明内容

本发明的目的是提出一种去除金属工件毛刺的方法及装置，能够使去毛刺的过程更加简单可行，而且具备较强的通用性。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种去除金属工件毛刺的方法，包括如下步骤：

将工件5与电源1的一极相连，将电解液2与所述电源1的另一极相连；

接通所述电源1，且将所述工件5上带有毛刺的部位浸入所述电解液2，以使所述电解液2在所述工件5的表面形成气层4，所述气层4在电压作用下被击穿从而去除毛刺。

进一步地，接通所述电源1的步骤在将所述工件5上带有毛刺的部位浸入所述电解液2之前执行。

进一步地，在将所述工件5上带有毛刺的部位浸入所述电解液2的步骤之前，还包括：

对所述工件5上除毛刺以外的至少部分表面进行绝缘防护。

进一步地，所述工件5上开设有内孔，毛刺位于所述内孔中，对所述工件5上除毛刺以外的至少部分表面进行绝缘防护的步骤具体包括：

在所述工件5上除开设所述内孔以外的至少部分表面设置绝缘层6。

进一步地，所述工件5中设有至少两个相互连通的内孔，将所述工件5上带有毛刺的部位浸入所述电解液2的步骤具体包括：

将至少两个相互连通的内孔中的部分内孔浸于所述电解液2之下；

将至少两个相互连通的内孔中的其它内孔露在所述电解液2之上。

进一步地，在对所述工件5上除毛刺以外的至少部分表面进行绝缘防护的步骤之前，还包括：

对所述工件5的表面进行清洁。

进一步地，在去除所述工件5上的毛刺之后，还包括：

取出所述工件5；

去除所述工件5表面的绝缘防护；

对所述工件5进行防锈清洗。

为实现上述目的，本发明第二方面提供了一种去除金属工件毛刺的装置，包括：电源1、电解槽3和置于所述电解槽3内的电解液2，工件5与所述电源1的一极相连，所述电解液2与所述电源1的另一极相连，能够在接通所述电源1且将所述工件5上带有毛刺的部位浸入所述电解液2时，使所述电解液2在所述工件5的表面形成气层4，并由所述气层4在电压作用下被击穿从而去除毛刺。

进一步地，还包括绝缘防护部件，用于对所述工件5上除毛刺以外的至少部分表面进行绝缘防护。

进一步地，还包括装夹部件，用于对所述工件5进行移动或位置保持。

进一步地，还包括循环部件，用于对所述电解槽3内的电解液2进行循环以与外部的电解液2进行交换。

基于上述技术方案，本发明的去除金属工件毛刺的方法，通过将工件与电源的一极相连，将电解液与电源的另一极相连，当电源处于接通状态，且将工件上带有毛刺的部位浸入电解液时，就能够在毛刺部位形成气层，气层在电压作用下被击穿从而去除毛刺。此种去除毛刺的方法操作简单方便，可行性好，能够有效地去除工件内外表面上的毛刺；而且利用电源短路放热和放电击穿气层的原理去毛刺能提高效率；另外该方法无需根据工件特定的结构制备相应的电极，增加了通用性，同时也能降低去毛刺所需的设备和工艺成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明去除金属工件毛刺的装置的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明去除金属工件毛刺的方法的一个实施例的流程示意图。

附图标记说明

1－电源；2－电解液；3－电解槽；4－气层；5－工件；6－绝缘层；A－第一内孔；B－第二内孔。

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“水平”、“倾斜”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

本发明提供了一种去除金属工件毛刺的方法，在一个可操作的实施例中，结合图1所示装置的结构示意图和图2所示的方法流程图，依次包括如下步骤：

步骤101、将工件5与电源1的一极相连，将电解液2与电源1的另一极相连；

步骤102、接通电源1，且将工件5上带有毛刺的部位浸入电解液2，以使电解液2在工件5的表面形成气层4，气层4在电压作用下被击穿从而去除毛刺。

步骤101使工件作为电源1的一极，电解液2作为电源1的另一极，在执行步骤102同时满足接通电源1和将工件5上带有毛刺的部位浸入电解液2这两个条件时，相当于电源1、工件5和电解液2之间形成一个导通的回路，首先，电解液2发生电解，产生少量的H₂和O₂，同时，工件5与电解液2之间会发生瞬时短路，在短时间内放出大量的热，使电解液2中的水快速蒸发为水蒸气，连同电解产生的气体在工件5的表面形成混合的气层4，将工件5的导电部位与电解液2完全隔开，气层4在电压的作用下被击穿，毛刺形成的尖角位置对电压的作用更为敏感，电压的作用及产生的热量将毛刺去除。

本发明去毛刺方法的原理与现有技术不同，现有技术中采用电极去毛刺的方案只利用了电解原理，电解液在水溶液中发生电离，阳极(工件)失去电子并与电解液中的OH^－发生反应形成沉淀，阴极(工具电极)处的H⁺得到电子产生H₂。而本发明的去毛刺方法中，主要原理是通过电解液2电解和电源1短路放热使电解液2中的水蒸发在工件5的表面(可包括外表面或内表面)形成气层4，气层4在电压的作用下被击穿而去除毛刺。在这一过程中，利用电解液2发生电解产生的气体只占少量，气层4的形成主要来源于工件5与电解液2之间发生瞬时短路放热使电解液2发生汽化形成的水蒸气。

其中，该实施例中采用的电解液2可以是盐溶液、酸溶液或者两者的混合溶液，该溶液容易发生电离。优选地，采用低浓度的电解液2，这样一方面可以减少溶质的使用量以节约成本，另一方面可以控制反应速度不至于过于剧烈。

此种去除毛刺的方法可以适用于去除工件外表面的毛刺、内孔中的毛刺，内孔交叉处的毛刺等，尤其对于液压阀，阀体内部开设有较多的孔道，用该去毛刺方法操作简单方便，可行性好，能够有效地去除工件内外表面上的毛刺；而且利用电源短路放热和击穿气层的原理去毛刺能提高效率，且污染较小；另外该方法无需根据工件特定的结构制备相应的电极，不受限于工件结构，增加了通用性，同时也能降低去毛刺所需的设备和工艺成本。

尤其是在去除内孔交叉处的毛刺时，优选地，电源1采用高电压。在一个具体的实施例中，电源1的电压不低于200V。该实施例的优点在于，由于毛刺部位距离工件5的表面较远，采用高电压的电源1可以在工件5放入电解液2发生短路时，产生较大的短路电流，一方面能够放出大量的热量以在工件5的表面形成气层4，另一方面可使短路产生的电能可直接抵达毛刺位置，以在毛刺部位发生放电，从而去除毛刺。

对于另一种优选的实施例，在步骤102中，可以包括两个步骤：第一步骤，接通电源1；第二步骤，将工件5上带有毛刺的部位浸入电解液2，为了保证操作的便捷性和安全性，可以采用装夹部件将工件5与电源1连接固定。优选地，第一步骤在第二步骤之前执行，在接通电源1的前提下将工件5缓慢置入电解液2，就可以尽量减小短路时产生的电流，以保护电源1。

在另一个实施例中，在步骤102之前，如图2所示，还可包括如下步骤：

步骤100、对工件5上除毛刺以外的至少部分表面进行绝缘防护。

该实施例能够尽量减少除毛刺以外的部位被抛光去除，不仅能够提高去毛刺效率，还能减少电压在其它不需要去毛刺的部位发生损耗，以整体减小抛光电流，降低对电源1的要求，从而在节约能量、降低成本的同时优化去毛刺效果。步骤100与步骤101的顺序可以互换。

在一种情况下，工件5上开设有内孔，毛刺位于内孔中，步骤100对工件5上除毛刺以外的至少部分表面进行绝缘防护具体包括：

在工件5上除开设内孔以外的至少部分表面设置绝缘层6。优选地，在工件5的外表面上除了开设内孔和工艺孔外的区域设置绝缘层6，例如贴设绝缘胶带作为绝缘层6，或者将绝缘壳覆盖在工件5的外表面。这样就能够尽可能地阻止工件5的外表面消耗电压，以减小抛光电流，从而降低对电源1的要求。

对于工件5中设有至少两个相互连通的内孔的情况，将工件5上带有毛刺的部位浸入电解液2具体可以包括两个步骤：

第一步骤、将至少两个相互连通的内孔中的部分内孔的端口浸于电解液2之下；该步骤的作用在于使电解液2通过该内孔抵达毛刺部位，根据连通器的原理，毛刺部位应位于电解液2之下。

第二步骤、将至少两个相互连通的内孔中的其它内孔的端口露在电解液2之上。目的是为了及时排出去毛刺过程中产生的大量气体，以保证加工效果。

例如，对于图1中示意的工件5，其上开设有两个相互交叉的第一内孔A和第二内孔B，毛刺位于第一内孔A和第二内孔B的交叉位置，对工件5外表面上处开设内孔和工艺孔以外的区域进行绝缘防护。然后将工件5以水平或倾斜的方式浸入电解液2，并将第一内孔A的端口置于电解液2的液面之下，第二内孔B的端口露出电解液2，并使毛刺部位位于电解液2之下。首先，电解液2发生电解，产生少量的H₂和O₂，同时，工件5与电解液2之间发生瞬时短路，在短时间内放出大量的热，使电解液中的水快速蒸发为水蒸气，连同电解产生的气体在第一内孔A内形成气层4，电解液2也进入内孔A中，气层4将电解液2与工件5隔开，气层4在电压的作用下被击穿，产生的热量将毛刺去除。

对于上述的各实施例，在步骤100对工件5上除毛刺以外的至少部分表面进行绝缘防护之前，还可包括如下步骤：

步骤100'、对工件5的表面进行清洁；例如可以采用酒精等介质去除工件5表面的污渍。尤其是对于贴设绝缘胶带作为绝缘层6的实施例，执行步骤100'可以使绝缘层6更容易贴合在工件5的表面上。在去除工件5上的毛刺之后，还可依次包括如下步骤：

步骤103、取出工件5；为了保证操作安全，最好佩戴绝缘隔热手套将工件5取出。

步骤104、去除工件5表面的绝缘防护；

步骤105、对工件5进行防锈清洗。

虽然本发明的方法在去毛刺的过程中不会使工件5发生锈蚀，不需要进行除锈清洗的步骤，但是如果工件5不立即进入装配程序，执行步骤105后将工件浸油保存，可以防止工件5在后续保存的过程中生锈。

另外，本发明还提供了一种去除金属工件毛刺的装置，在一个实施例中，如图1所示，该装置包括：电源1、电解槽3和置于电解槽3内的电解液2，工件5与电源1的一极相连，电解液2与电源2的另一极相连，能够在接通电源1且将工件5上带有毛刺的部位浸入电解液2时，使电解液2在工件5的表面形成气层4，气层4在电压作用下被击穿从而去除毛刺。

而本发明的去除金属工件毛刺的装置，主要原理是通过电解液2电解和电源1短路放热使电解液2中的水蒸发在毛刺部位形成气层4，气层在电压的作用下被击穿而去除毛刺。该装置适用于去除各类工件上不同部位的毛刺，例如工件5外表面的毛刺、内孔中的毛刺、内孔交叉处的毛刺等，而且只需要将工件5浸入电解液2即可去除毛刺，无需配合工具电极，增加了使用的通用性；而且利用电源短路放热和击穿气层的原理去毛刺能提高效率；另外该装置结构简单，操作方便，能降低去毛刺所需的设备和工艺成本。

在本发明的另一个实施例中，去除金属工件毛刺的装置还包括绝缘防护部件，用于对工件5上除毛刺以外的至少部分表面进行绝缘防护，以降低其它非毛刺部位对电压的损耗，优化去毛刺效果，而且可以整体减小抛光电流，降低对电源1的要求，从而节约能量，降低成本。对于图1所示的工件5，绝缘防护部件可以包括贴设在工件5外表面上的绝缘层6(例如绝缘膜、绝缘胶带或绝缘壳)。在实际大批量生产的过程中，针对不同结构形式的零部件可以开发专用绝缘防护工装，以提高生产效率。

进一步地，为了使绝缘层6更好地贴合在工件5的表面，本发明去除金属工件毛刺的装置还包括清洗部件，用于在进行绝缘防护之前清洗工件5表面的污渍。例如，清洗部件可以利用液体循环流动或者超声波的方式进行清洗。

更进一步地，去除金属工件毛刺的装置还包括装夹部件，用于对工件5进行移动或位置保持，还可以对电源1和工件5的相对位置进行固定。如果有大批量工件需要去除毛刺，可以针对不同结构形式的工件设计专用或通用的装夹部件，这样能够同时对工件5的外表面或多个交叉孔进行毛刺去除，从而提高生产效率，保持零部件加工的一致性，并降低生产成本。采用装夹部件夹住工件5后进行移动将工件5缓缓浸入电解液2，在去毛刺的过程中，保持装夹部件位置不动以有效地去除毛刺。例如，装夹部件可以选择机械手或其它类型的工装夹具。

在利用上述实施例的装置去除毛刺的过程中，不断地放电击穿气层4使毛刺部件逐渐去除，会形成一些不溶于电解液2的铁氧化物，另外还会有一些工件5上自带的铁屑等杂质，这些物质会逐渐沉积在电解槽3的底部，当积累到一定程度时会影响电解液2的清洁度，从而影响去毛刺效果。为此，本发明去除金属工件毛刺的装置还可包括循环部件，用于从外部引入新的电解液2，并将电解槽3中尤其是靠近底部的电解液2带走，以除去电解槽3中积累的难溶物。

本发明去除金属工件毛刺的装置在使用时可以按照前述的工艺方法来操作，对于去毛刺的原理、电解液2的选择和装置的使用方法等均已在方法主题中进行了详细描述，这两个主题中的技术特征和技术效果可以相互借鉴，此处就不再赘述。

以上对本发明所提供的一种去除金属工件毛刺的方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种去除金属工件毛刺的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将工件(5)与电源(1)的一极相连，将电解液(2)与所述电源(1)的另一极相连；

接通所述电源(1)，且将所述工件(5)上带有毛刺的部位浸入所述电解液(2)，以使所述电解液(2)在所述工件(5)的表面形成气层(4)，所述气层(4)在电压作用下被击穿从而去除毛刺。

2.根据权利要求1所述的去除金属工件毛刺的方法，其特征在于，接通所述电源(1)的步骤在将所述工件(5)上带有毛刺的部位浸入所述电解液(2)之前执行。

3.根据权利要求1所述的去除金属工件毛刺的方法，其特征在于，在将所述工件(5)上带有毛刺的部位浸入所述电解液(2)的步骤之前，还包括：

对所述工件(5)上除毛刺以外的至少部分表面进行绝缘防护。

4.根据权利要求3所述的去除金属工件毛刺的方法，其特征在于，所述工件(5)上开设有内孔，毛刺位于所述内孔中，对所述工件(5)上除毛刺以外的至少部分表面进行绝缘防护的步骤具体包括：

在所述工件(5)上除开设所述内孔以外的至少部分表面设置绝缘层(6)。

5.根据权利要求1所述的去除金属工件毛刺的方法，其特征在于，所述工件(5)中设有至少两个相互连通的内孔，将所述工件(5)上带有毛刺的部位浸入所述电解液(2)的步骤具体包括：

将至少两个相互连通的内孔中的部分内孔浸于所述电解液(2)之下；

将至少两个相互连通的内孔中的其它内孔露在所述电解液(2)之上。

6.根据权利要求3所述的去除金属工件毛刺的方法，其特征在于，在对所述工件(5)上除毛刺以外的至少部分表面进行绝缘防护的步骤之前，还包括：

对所述工件(5)的表面进行清洁。

7.根据权利要求3所述的去除金属工件毛刺的方法，其特征在于，在去除所述工件(5)上的毛刺之后，还包括：

取出所述工件(5)；

去除所述工件(5)表面的绝缘防护；

对所述工件(5)进行防锈清洗。

8.一种去除金属工件毛刺的装置，其特征在于，包括：电源(1)、电解槽(3)和置于所述电解槽(3)内的电解液(2)，工件(5)与所述电源(1)的一极相连，所述电解液(2)与所述电源(1)的另一极相连，能够在接通所述电源(1)且将所述工件(5)上带有毛刺的部位浸入所述电解液(2)时，使所述电解液(2)在所述工件(5)的表面形成气层(4)，并由所述气层(4)在电压作用下被击穿从而去除毛刺。

9.根据权利要求8所述的去除金属工件毛刺的装置，其特征在于，还包括绝缘防护部件，用于对所述工件(5)上除毛刺以外的至少部分表面进行绝缘防护。

10.根据权利要求8或9所述的去除金属工件毛刺的装置，其特征在于，还包括装夹部件，用于对所述工件(5)进行移动或位置保持。

11.根据权利要求8或9所述的去除金属工件毛刺的装置，其特征在于，还包括循环部件，用于对所述电解槽(3)内的电解液(2)进行循环以与外部的电解液(2)进行交换。