金屬工件去毛刺裝置及方法與流程

2023-11-07 07:56:47 1

本發明涉及機加工後去除毛刺技術領域，尤其涉及一種金屬工件去毛刺裝置及方法。

背景技術：

在機械加工領域，金屬工件毛坯機加工過程中在進出刀口或內部細深孔交叉位置會產生毛刺，對於精密液壓元件來說，毛刺的危害尤其嚴重。例如，液壓閥內部存在很多深孔相互貫通而形成的尖稜和毛刺，在工作過程中受到高壓液體的衝刷容易脫落，從而導致液壓閥內表面被擦傷、密封件被損壞，以及出現串液、漏液、堵塞油路的現象，嚴重時甚至導致系統壓力無法建立，使系統失控，造成整機故障。

人工去毛刺和爆炸去毛刺是目前較常用的去毛刺方法，能夠去除金屬工件外表面、溝槽、直徑較大孔位置的毛刺。但是對於金屬工件內部直徑較小且長徑比較大的細深孔交叉位置的毛刺，人工去毛刺的方式不易準確定位目標，且難以將工具伸入到孔內去除毛刺，爆炸去毛刺的方式由於毛刺爆炸燃燒不充分，極易產生金屬瘤屑並附著在孔內壁，會影響孔壁表面質量。

為此現有技術中出現了另一種去除毛刺方法，具體為：將電源的一極與金屬工件連接，另一極與電解液連接，在電源接通且將金屬工件浸入電解液時，電解產生的氣體和短路放熱產生的氣體，就會在工件的孔內形成混合氣層，將工件與電解液隔開，氣層在電壓作用下被擊穿從而將毛刺去除。

雖然此種去毛刺方法更加簡單易操作，但是在實際使用過程中發現，此種通過金屬工件與電解液瞬時短路進行去毛刺的方法，仍難以對工件內部細深孔內特別是交叉位置的毛刺起到較好的去除作用。

技術實現要素：

本發明的目的是提出一種金屬工件去毛刺裝置及方法，能夠更徹底地去除金屬工件內孔中的毛刺。

為實現上述目的，本發明第一方面提供了一種金屬工件去毛刺裝置，包括：電源、絕緣管、槽體和置於所述槽體內的電解液，所述絕緣管的第一端與所述電解液連通，第二端伸入工件上需要去毛刺的孔內，所述電源的第一極與所述工件導通，第二極用於與所述電解液導通，能夠在接通所述電源且通過所述絕緣管將所述電解液引入所述孔內的毛刺部位時，形成氣層，並將所述氣層在電壓作用下擊穿以去除毛刺。

進一步地，所述絕緣管的第二端伸入所述孔內靠近毛刺的位置。

進一步地，所述工件整體位於所述電解液之外。

進一步地，所述金屬工件去毛刺裝置還包括第一導線，用於實現所述電源的第二極與所述電解液導通，所述第一導線的一端與所述電源的第二極連接，另一端插入到所述絕緣管內靠近毛刺的位置。

進一步地，還包括設在所述絕緣管上的增壓部件，用於將所述槽體內的電解液輸送至所述孔內的毛刺部位。

進一步地，還包括控制部件，所述增壓部件為流量可調的泵，所述控制部件能夠對所述泵的流量進行定量調節。

進一步地，還包括設在所述電解液上方的工作檯，所述工作檯與置於所述工作檯上的工件能夠相互導電，所述電源的第一極與所述工作檯連接。

進一步地，還包括裝夾部件，用於將所述工件移動至所述工作檯上和/或對所述工件進行位置保持。

進一步地，所述工件上的孔為通孔，所述電解液在去除毛刺之後與氣體一起從所述通孔未設絕緣管的孔口流出。

進一步地，還包括過濾部件，用於在所述電解液從孔內回流到所述槽體的過程中對所述電解液進行過濾。

為實現上述目的，本發明第二方面提供了一種金屬工件去毛刺方法，包括如下步驟：

將絕緣管的第一端與置於槽體內的電解液連通，第二端伸入工件上需要去毛刺的孔內；

將電源的第一極與所述工件導通；

接通所述電源，且通過所述絕緣管將所述電解液引入所述工件上孔內的毛刺部位，同時所述電源的第二極與所述電解液導通，從而在毛刺部位形成氣層，並將所述氣層在電壓作用下擊穿以去除毛刺。

進一步地，將所述絕緣管的第二端伸入工件的孔內的步驟具體為：

將所述絕緣管的第二端伸入所述孔內靠近毛刺的位置。

進一步地，在接通所述電源的步驟之前，還包括：

將第一導線的一端與所述電源的第二極連接，另一端插入到所述絕緣管內靠近毛刺的位置。

進一步地，在接通所述電源的步驟之前，還包括：

將所述工件置於設在所述電解液上方的工作檯上，以使所述工件整體位於所述電解液之外。

進一步地，將所述電源的第一極與所述工件導通的步驟具體包括：

將所述電源的第一極與所述工作檯連接，所述工作檯與置於所述工作檯上的工件能夠相互導電。

進一步地，將所述工件置於設在所述電解液上方的工作檯上的步驟具體包括：

通過裝夾部件將所述工件移動至所述工作檯上；和/或

對所述工件進行位置保持。

進一步地，通過所述絕緣管將所述電解液引入所述孔內的毛刺部位的步驟具體包括：

啟動設在所述絕緣管上的增壓部件，以將所述槽體內的電解液輸送至所述孔內的毛刺部位。

進一步地，所述增壓部件為流量可調的泵，所述金屬工件去毛刺方法還包括：

控制部件在去毛刺之前或去毛刺的過程中對所述泵的流量進行定量調節。

基於上述技術方案，本發明的金屬工件去毛刺裝置，可通過絕緣管將槽體內的電解液引導至工件孔內靠近毛刺的部位，減小了電解液在孔內與工件發生反應的接觸面積，使孔內產生的氣體量減少，這樣電解液可順利到達毛刺部位發生反應，並改善孔內排氣情況；而且還能夠減小電解液在孔內消耗的電壓，使電源施加於毛刺部位的實際電壓在發生短路時產生的能量足以將毛刺去除。這些優點可以優化去毛刺的效果，並提高去毛刺的效率。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發明金屬工件去毛刺裝置的一個實施例的結構示意圖；

圖2為本發明金屬工件去毛刺方法的一個示意性實施例的流程示意圖；

圖3為本發明金屬工件去毛刺方法的一個具體實施例的流程示意圖。

附圖標記說明

1－泵；2－電源；3－槽體；4－電解液；5－工件；6－第一導線；7－絕緣管；8－工作檯；9－交叉孔；10、第二導線；a－第一孔口；b－第二孔口。

具體實施方式

以下詳細說明本發明。在以下段落中，更為詳細地限定了實施例的不同方面。如此限定的各方面可與任何其他的一個方面或多個方面組合，除非明確指出不可組合。尤其是，被認為是優選的或有利的任何特徵可與其他一個或多個被認為是優選的或有利的特徵組合。

本發明中出現的「第一」、「第二」等用語僅是為了方便描述，以區分具有相同名稱的不同組成部件，並不表示先後或主次關係。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「上」、「下」、「左」、「右」、「內」和「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明，而不是指示或暗示所指的裝置必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明保護範圍的限制。

發現目前的通過金屬工件與電解液瞬時短路進行去毛刺的方法，難以對工件內部細深孔交叉位置毛刺無法起到較好的去除作用，發明人發現主要原因在於，其一，電解液浸入孔內之後在抵達毛刺部位的過程中，會與孔壁接觸短路產生大量水蒸氣，如果孔徑較小會使排氣條件較差，水蒸氣在孔內形成的壓力會阻礙電解液到達工件的孔深處繼續進行去毛刺反應；其二，電解液在細深孔內部流動過程中會產生電壓損失，導致到達交叉位置毛刺處的實際電壓遠低於工作電壓，因而氣層被擊穿時在毛刺部位產生的能量不足以將毛刺徹底去除。

按照上述思路，本發明提供了一種改進的金屬工件去毛刺裝置，在一個示意性的實施例中，如圖1所示，該金屬工件去毛刺裝置包括電源2、絕緣管7、槽體3和置於槽體3內的電解液4，絕緣管7的第一端與電解液4連通，第二端伸入工件5上需要去毛刺的孔內且不超過毛刺位置，電源2的第一極與工件5直接或間接導通，第二極用於與電解液4導通，能夠在接通電源2且通過絕緣管7將電解液4引入孔內的毛刺部位時，形成氣層，並將氣層在電壓作用下擊穿以去除毛刺。

此種去毛刺裝置適用於去除各種交叉孔、盲孔、直孔等中的毛刺，且工件5上開設孔的截面形狀不作限制。絕緣管7可採用絕緣軟管，以提高安裝連接時的適應性。電解液4採用低濃度的中性鹽配製，容易發生電離，無汙染。而且採用低濃度的電解液4不僅能夠減少溶質的使用量以節約成本，還能控制反應速度不至於太劇烈。

該實施例的去毛刺裝置在工作時，將電源2接通，可通過絕緣管7將槽體3內的電解液4引導至孔內靠近毛刺的部位，在電解液4離開絕緣管7後，工件5與電解液4之間發生瞬時短路放出大量的熱，在短時間內使電解液4中的水快速汽化形成水蒸氣，並以氣層的形式將電解液4與孔的內壁隔離，而且氣層在電壓作用下被擊穿，毛刺形成的尖角位置對電壓的作用更為敏感，電壓的作用及產生的熱量將毛刺去除從而將毛刺去除。

此種去毛刺裝置能夠通過絕緣管直接將電解液4引導至接近毛刺的部位，減小了電解液在孔內與工件發生反應的接觸面積，使孔內產生的氣體量減少，壓力減小，這樣電解液4可順利到達毛刺部位發生反應，並改善孔內排氣情況；而且還能夠減小電解液4在孔內消耗的電壓，使電源2施加於毛刺部位的實際電壓在發生短路時產生的能量足以將毛刺去除。這些優點可以優化去毛刺效果，縮短去毛刺時間，從而提高去毛刺效率。

在該示意性實施例中，只要將絕緣管7的第二端伸入孔內預設長度，去毛刺效果就能優於現有技術的方案。優選地，將絕緣管7的第二端伸入孔內靠近毛刺的位置，這樣能夠使電解液4直接在毛刺部位與工件5發生反應，儘量減少孔內產生的氣體，並使電源2施加於毛刺部位的實際電壓與提供的電壓接近，最大限度地減小能量損耗，以更加徹底地去除毛刺並縮短去毛刺時間。

在一種實現方式中，在去毛刺時將工件5部分浸入電解液4中，對工件5的外表面進行絕緣防護，並將絕緣管7從孔的一端插入，電源2的第一極與工件5直接連接，第二極與電解液4通過導線直接連接。

在另一種實現方式中，參考圖1，在電解液4上方設置工作檯8，工件5放置在工作檯8上，工件5整體位於電解液4之外。絕緣管7的第一端伸入電解液4中，第二端伸入工件5上需要去毛刺的孔內且不超過毛刺位置。

相應地，為了實現電源2的第二極與電解液4導通，金屬工件去毛刺裝置還包括第一導線6，例如金屬絲，第一導線6的一端與電源2的第二極連接，另一端插入到絕緣管7內。這樣在絕緣管7將電解液4引至毛刺位置時，就能夠實現電源2的第二極與電解液4導通。將工件5置於電解液4之外能夠使操作簡單方便，可行性好。而且無需在去毛刺之前對工件5的外表面進行絕緣防護，在去毛刺之後也容易清洗。

對於細深孔來說，如果第一導線6用於與電解液4連接的一端距離毛刺位置較遠，再加上絕緣管7的截面積較小，電解液4從第一導線6流動至毛刺部位的電阻較大，從而具有較大的電壓損失。優選地，第一導線6用於與電解液4連接的一端插入到絕緣管7內靠近毛刺的位置。這樣能夠減小電解液4在絕緣管7內流動時產生的電壓損失，可降低拋光電壓，減少成本。具體地，第一導線6用於與電解液4連接的一端可從絕緣管7位於工件5外的某位置插入絕緣管7內，並順著孔內的絕緣管7延伸至靠近毛刺的位置。

為了使電解液4能夠從槽體3內順利地通過絕緣管7到達工件5的毛刺部位，本發明的金屬工件去毛刺裝置還可包括增壓部件，增壓部件設在絕緣管7上，用於將槽體3內的電解液4輸送至孔內的毛刺部位。

進一步地，本發明的去毛刺裝置還包括控制部件，增壓部件為流量可調的泵1，控制部件能夠對泵1的流量進行定量調節。在電源2接通後，泵1可提供動力將槽體3內的電解液通過絕緣管7引入到工件5內的毛刺部位。在去毛刺之前和去毛刺過程中，都能通過控制部件對泵的流量進行精確控制，以控制電解液4的流量，從而滿足不同大小孔徑的去毛刺需求。

本發明的去毛刺裝置特別適用於工件5上的孔為通孔的情況，只要是孔口相互連通就屬於通孔，例如交叉孔9、直孔、彎曲孔等。這樣電解液4在進入孔內去除毛刺之後與蒸氣一起從通孔未設絕緣管7的孔口流出，由於通入絕緣管7內的電解液4流量較大，在電解液4與毛刺部位發生反應之後，產生的水蒸氣隨同電解液4一起從未設絕緣管7的孔口流出。對此種類型的工件去毛刺時，有利於電解液4和氣體的排出，也能適用於直徑較小的孔。若工件5上的孔為盲孔，需要使絕緣管7的直徑小於孔徑，使發生反應後的電解液4連通水蒸氣從絕緣管7與孔之間的間隙流出。

進一步地，去毛刺裝置還可包括過濾部件，用於在電解液4從孔內回流到槽體3的過程中對電解液4進行過濾，以去除反應之後電解液4中的金屬屑等雜質，提高電解液4的純度，從而提高去毛刺效率。

前面提到，電源2的第一極與工件5導通，考慮到工作檯8上的工件5會經常更換，為了減少重複勞動，使工作檯8與置於工作檯8上的工件5能夠相互導電，電源2的第一極與工作檯8通過第二導線10連接，就實現了電源2的第一極與工件5間接導通。由於工作檯8位置保持不變，電源2的第一極只需要一次連接就能批量地對工件5去除毛刺，能夠提高生產效率，並保證第二導線10連接的可靠性。

進一步地，去毛刺裝置還可還包括裝夾部件，用於將工件5移動至工作檯8上和/或對工件5進行位置保持。對於重量較大的工件5，例如閥體等，採用裝夾部件能夠方便地將工件5從其它位置轉移至工作檯8上，並將工件5在工作檯8上進行限位，防止工件5在去毛刺過程中發生移動而影響去毛刺效果。

為了提高加工效率，工作檯8上可設置多個放置工件5的工位，以同時對多個工件5進行去毛刺加工。裝夾部件可使多個工件5保持在各自的工位上，防止相互影響。

為了使本領域技術人員更清楚地了解本發明去毛刺裝置的工作原理，結合圖1所示的具體實施例進行說明，去毛刺對象為工件5中孔交叉位置的毛刺。

(1)準備工作：

將工件5水平放置在工作檯8上，工件5內交叉孔9的第一孔口a朝右，第二孔口b朝上。

將電源2的第一極通過第二導線10與工作檯8連接，並使第一導線6的一端與電源2的第二極連接，另一端從絕緣管7的側壁嵌入後延伸至靠近絕緣管7第二端的位置。

將L形絕緣管7的第一端插入槽體3內的電解液4中，第二端從交叉孔9的第一孔口a伸入工件5上的孔內直至靠近毛刺部位。這樣就能使絕緣管7、第一導線6準確到達孔交叉位置的毛刺處，將電解液通過絕緣管7引導至孔交叉位置，使電解液4直接與毛刺部位接觸。

(2)去毛刺過程：

通過控制部件對泵1的流量進行控制，以將電解液4的流量調節至與孔徑大小相匹配。接通電源2，電解液4在泵1的動力作用下，通過絕緣管7從槽體3內直接引導至交叉孔9內的毛刺部位。

這時電解液4電解產生少量氣體，同時工件5與電解液4之間發生瞬時短路放出大量的熱，在短時間內使電解液4中的水快速汽化形成水蒸氣，並以氣層的形式將電解液4與孔內的毛刺部位隔離，而且氣層在電壓作用下被擊穿，毛刺形成的尖角位置對電壓的作用更為敏感，電壓的作用及產生的熱量將毛刺去除從而將毛刺去除。

發生反應後的電解液4連同水蒸氣共同以一定速度從第二孔口b流出，返回槽體3中。在去毛刺過程中，也可根據實際情況對泵1的流量進行調節，以獲得最優的去毛刺效果。

(3)去毛刺之後：

關閉電源2，將絕緣管7拔出，通過裝夾部件將工件5從工作檯8上移走，並對工件5進行清洗。

在該具體實施例中，絕緣管7、第一導線6的長度均可根據工件5中孔的長度來確定，例如交叉孔9中與第一孔口a對應的長度。在工件5大批量產業化生產中，針對不同結構形式的工件5可開發專用裝夾部件和絕緣管7，而且還能同時對多個工件5去毛刺，以提高生產效率，降低成本。

此種去除毛刺的裝置操作簡單方便，可行性好，能夠有效地去除工件5內部細深孔交叉處的毛刺；而且利用電源短路放熱和放電擊穿氣層的原理去毛刺能提高效率；另外該方法無需根據工件特定的結構製備相應的電極，增加了通用性，滿足同時對多孔進行去毛刺的需求，同時也能降低去毛刺所需的設備和工藝成本。此種去除毛刺的裝置尤其適用於設有很多相互貫通深孔的零件，例如閥體等。

另外，本發明還提供了一種金屬工件去毛刺方法，這部分的內容與去毛刺裝置中給出的技術特徵和技術效果可以相互借鑑。在一個示意性的實施例中，如圖2所示的流程示意圖，去毛刺方法包括如下步驟：

步驟101、將絕緣管7的第一端與置於槽體3內的電解液4連通，第二端伸入工件5上需要去毛刺的孔內；

步驟102、將電源2的第一極與工件5導通；

步驟103、接通電源2，且通過絕緣管7將電解液4引入工件5上孔內的毛刺部位，同時電源2的第二極與電解液4導通，從而在毛刺部位形成氣層，並將氣層在電壓作用下擊穿以去除毛刺。

其中，步驟101和102的執行順序可以互換，步驟103在步驟101和102之後執行。

優選地，將絕緣管7的第二端伸入工件5的孔內的步驟具體為：將絕緣管7的第二端伸入孔內靠近毛刺的位置。

這樣能夠通過絕緣管7將電解液4直接引至毛刺部位，使電解液4直接在毛刺部位與工件5發生反應，儘量減少孔內產生的氣體，並使電源2施加於毛刺部位的實際電壓與提供的電壓接近，最大限度地減小能量損耗，以更加徹底地去除毛刺並縮短去毛刺時間。

進一步地，在步驟103中接通電源2之前，如圖3所示的流程示意圖，去毛刺方法還包括：

步驟104、將第一導線6的一端與電源2的第二極連接，另一端插入到絕緣管7內靠近毛刺的位置。

步驟104與步驟101、102之間的執行順序不作限制。在實際操作中，可以先通過步驟101將絕緣管7插入工件5的孔內，再通過步驟104將第一導線6插入到絕緣管7內。也可以先通過步驟104將第一導線6插入到絕緣管7內，再通過步驟101安裝絕緣管7，這種方式能夠降低第一導線6的連接難度，並易於觀察到第一導線6插入到絕緣管7內的位置，以增加去毛刺結果的可控性。

進一步地，在步驟103中接通電源2之前，仍參考圖3，去毛刺方法還包括：

步驟105、將工件5置於設在電解液4上方的工作檯8上，以使工件5整體位於電解液4之外。

將工件5置於電解液4之外能夠使操作簡單方便，可行性好。而且無需在去毛刺之前對工件5進行絕緣防護，在去毛刺之後也容易清洗。其中，步驟105與步驟101、102和104的執行順序不作限制，優選地，使步驟105在步驟101之前執行，在工件5放置好之後再將絕緣管7插入工件5的孔內，可保證絕緣管7準確地插入到孔內靠近毛刺的部位。

在將工件5放置在工作檯8上的實施例來說，步驟102具體包括：將電源2的第一極與工作檯8連接，工作檯8與置於工作檯8上的工件5能夠相互導電。

進一步地，步驟105具體包括：

通過裝夾部件將工件5移動至工作檯8上；

通過裝夾部件對工件5進行位置保持。

其中，裝夾部件執行的這兩個動作也可以只選其一。

在另一個實施例中，尤其是對於將工件5置於電解液4之外的實施例，在絕緣管7上設有增壓部件，增壓部件可另外配置電源實現供電。步驟103中通過絕緣管7將電解液4引入孔內的毛刺部位的步驟具體包括：

啟動設在絕緣管7上的增壓部件，以將槽體3內的電解液4輸送至孔內的毛刺部位。

進一步地，增壓部件為流量可調的泵1，仍參考圖3，金屬工件去毛刺方法還包括：

步驟106、控制部件對泵1的流量進行定量調節。步驟106可在去毛刺之前或去毛刺的過程中執行。

以上對本發明所提供的一種金屬工件去毛刺裝置及方法進行了詳細介紹。本文中應用了具體的實施例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。