焦旭邦，林海，焦克龍

(1.貴州振華群英電器有限公司(國營第八九一廠)，貴州 貴陽 550018;2.貴州輪胎股份有限公司，貴州 貴陽 550008)

熱塑性塑料是現(xiàn)代工業(yè)和制造業(yè)常用的加工材料之一，在人們?nèi)粘Ｉ钪芯哂惺謴V泛的用途。在熱塑性塑料件加工過程中極易出現(xiàn)毛刺。毛刺是指在機械或塑料件加工過程中，在工件表面或者邊緣過渡處，出現(xiàn)的各類尖角毛邊。熱塑性塑料件加工的本質(zhì)，可以說就是表面的加工層在金屬刀具前，受到擠壓而產(chǎn)生剪切作用，最后發(fā)生形變的過程。工件的角落或者某些特殊部分，被切割后，會產(chǎn)生較大的塑性變換，并在切割斷裂后，使其一部分表面材料滯留于邊角棱邊，就形成了毛刺，這種毛刺會影響后期加工。傳統(tǒng)的毛刺去除方式一般是讓工人利用鋸片刀進行手工打磨，這樣的去刺方式不僅效率低下，毛刺去除效果也十分不理想。在后續(xù)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，一旦未清除干凈的毛刺落入產(chǎn)品結(jié)構(gòu)內(nèi)部，很有可能導致產(chǎn)品整體失效，從而造成大量經(jīng)濟損失。隨著現(xiàn)代加工業(yè)的發(fā)展，對熱塑性塑料件制作精度要求越來越高，如何有效去除毛刺，成為熱塑性塑料件生產(chǎn)過程中必須解決的難題，所以必須研發(fā)一種新的熱塑性塑料件毛刺去除工藝，保證后續(xù)生產(chǎn)的順利進行[1]。

1 研磨機光飾毛刺去除工藝原理

傳統(tǒng)的塑料件毛刺去除工藝是在塑料件生產(chǎn)完畢后，利用手工工具進行打磨，工作量巨大且效果很差。而本次設(shè)計的研磨機光飾去毛刺工藝，主要是在塑料件注塑成型后，先去除塑料件表面澆口，再摻入棱形或矩形磨料、光飾材料和一定比例的水，混入研磨機，進行打磨操作。其具體步驟結(jié)構(gòu)對比如圖1所示。

圖1 塑料件毛刺去除工藝對比圖

2 研磨機光飾毛刺去除工藝操作

2.1 塑料件澆口去除

塑料注塑成型后，塑料件表面有會出現(xiàn)大量塑料澆口需要進行去除。現(xiàn)階段我國國內(nèi)工廠常用的工件澆口去除方法有砂輪切割、電鋸切、輕錘、剪切、火焰切等。因為針對主體是塑料件，所以最終選定利用工砂輪去除的方式進行澆口去除。首先需要工作人員對塑料件進行區(qū)域分解，將澆口出現(xiàn)的位置根據(jù)其分布的結(jié)構(gòu)特點和塑料件構(gòu)造，進行區(qū)域劃分，然后利用澆口砂輪片進行澆口處理。值得一提的是，針對不同的澆口區(qū)域必須選擇不同砂輪片[2]。具體操作步驟為：將塑料原件正面表層按照澆口分布劃分為A、B、C三個區(qū)域，A區(qū)內(nèi)澆口為大型澆口，包括起伏較大，存在澆口拐角，用砂輪片進行澆口去除時，可以加大力度，大面積去除。B區(qū)域內(nèi)澆口為開闊型澆口，澆口淺而寬，澆口背型形狀起伏較為平緩，運用一般去除方式即可，C區(qū)域內(nèi)澆口為閉合型澆口，澆口狹小且處于閉合狀態(tài)，在進行澆口去除時必須選擇細小型砂輪片，先將澆口打開，然后去除。目前我國澆口砂輪切割技術(shù)雖然具有適用范圍廣、效率高等優(yōu)勢，但是總體技術(shù)水平依然比較落后，市場上大部分砂輪澆口切割機為手動砂輪切割和腳踏式砂輪切割，針對塑料件本身獨有的材料特征，以上兩種砂輪切割方式均容易造成，塑料件損害，所以使用的是較為現(xiàn)金的液壓驅(qū)動半自動砂輪切割機，事實證明效果極佳[3]。

2.2 光飾磨料加工

現(xiàn)代市場上及工廠企業(yè)使用的研磨機大多為臥式離心光飾機和旋轉(zhuǎn)流光飾機，其實際功效均包括：去刺和光飾兩部分。這類光飾機的去刺原理，主要就是通過磨料和零件之間在光飾機內(nèi)部進行振動摩擦，在添加劑和水以及光飾劑的拋光清洗作用下，去除工件毛刺。磨料形狀以矩形或菱形居多此外還有三角形、圓柱形和圓錐形，制作材質(zhì)大多選擇天然磨料如：石英石、白卵石、碳化硅、硬質(zhì)金屬等。此外，在光飾桶內(nèi)，為了保證磨料研磨充分和工件光飾，需要加入添加劑，常用的添加劑為碳酸鈉溶液和肥皂水等。

其具體步驟為：在對熱塑性塑料件澆口去除完畢后，清洗表面油污和塑料碎屑、確保塑料件清潔。然后將塑料工件和剛玉棱形、矩形磨料按照一定的體積配比，裝入入旋光飾機的光飾桶內(nèi)，塑料件和水的體積比例為1:5左右，進行第一次光飾研磨操作，時間設(shè)定為50 min。研磨完畢后，再次添加磨料，充分混合后裝入研磨機，研磨時間在60～80 min左右。等到設(shè)備再次停止運轉(zhuǎn)，進行工件磨料分離工作，并清理滾筒，清洗工件。將取出塑料件進行毛刺檢測，對于一些處在狹小處或者質(zhì)地較硬的毛刺，可以手工處理。處理完畢后，將工件與高頻研磨材料按照1:3的配比放入光飾機滾筒，隨后添加柔亮添加劑，啟動設(shè)備進行光飾處理，時間為30 min左右。

設(shè)備停止運轉(zhuǎn)后，需要靜待30 min，保證光是材料沉淀完畢，隨后進行工件和高頻磨料分離工作，利用超聲波清理設(shè)備進行工件清洗，并將塑料件放入氧化液內(nèi)浸泡20 min取出脫水，最終完成毛刺去除[4]。

3 研磨機光飾毛刺去除工藝的特點

加工質(zhì)量好。因為有液體介質(zhì)的加入，光飾材料可以充分接觸毛刺，可以對塑料件表面毛刺進行充分光飾打磨。在進行毛刺去除和光飾打磨加工時，更易去除頑固大型毛刺。另外，經(jīng)過光飾處理處理后，磨料研磨毛刺時不會留下毛刺口，塑料件表面也會更加光滑。

加工效率高。因為幾乎完全摒棄了傳統(tǒng)去毛刺技術(shù)的手工操作，全程采用機械操作，所以不僅節(jié)省了人力手工資源還大大提高了工作效率。

通用性和適應性好。整套去除工藝因為沒有多余限制，對于各類形狀的熱塑性塑料件均可以使用。尤其是對表面具有深孔、盲孔、細小孔的塑料件，傳統(tǒng)手工去除難以完成毛刺去除，而研磨機光飾毛刺去除工藝可以完全解決這一難題，因為有水的存在，研磨材料和光飾材料可以深入細孔，對一些手工難以達到的細微孔也可以進行研磨操作，通用性和適應性極強。

生產(chǎn)投入低。傳統(tǒng)手工毛刺去除，雖然沒有額外的機械電力投入，但是大量的人力成本依然加大了毛刺去除的總成本。而研磨機光飾毛刺去除工藝雖然需要儀器設(shè)備的支持和電力支持，但是大大節(jié)約了人力成本，所以對于總成本來說實際上是降低了生產(chǎn)投入[5]。

4 研磨機光飾毛刺去除工藝效果實驗

為了檢測研磨機光飾毛刺去除工藝的真實效果，和傳統(tǒng)手工去毛刺進行效率對比，特進行模擬實驗。評價指標有兩點：第一塑料件毛刺去除效率；第二塑料件毛刺去除效果[6]。

4.1 實驗設(shè)備和原料選擇

實驗原料為20個體積為0.75 m3，磨料選擇國內(nèi)常規(guī)棱形磨料。光飾材料選擇為無錫市精工材料廠提供的專用研磨光飾材料。研磨機選擇昆山市離心毛刺光飾研磨機。詳情如圖2所示。

圖2 研磨機示意圖

4.2 實驗步驟

在實驗前需要將塑料件按照表面毛刺數(shù)量進行篩查，為了檢測兩種方式的工作效率，將20個塑料件篩查后分成兩組，盡量做到毛刺數(shù)量均勻。分組完畢后，一組進行傳統(tǒng)手工去除，另一組用研磨機光飾毛刺去除工藝進行毛刺去除，記錄去除時間。研磨機光飾毛刺去除工藝加工參數(shù)如表1所示。

表1 光飾去毛刺加工參數(shù)表

待兩組分別去除完畢后，在對兩組用時長短和毛刺去除效果進行數(shù)據(jù)對比。詳情如表2所示。

表2 實驗對比數(shù)據(jù)表

4.3 實驗結(jié)果及結(jié)論

本次所使用的研磨機光飾塑料件毛刺去除工藝毛刺去除率達到95%～99%。表面光潔度為A等，塑料件圓角為0.08～0.15 mm，手工去除量為0.001 5 mm。此外通過實驗探究可以發(fā)現(xiàn)：塑料件在光飾桶的研磨漿內(nèi)所處時間越長，毛刺去除量越大；提高研磨材料與塑料件的相對速度，可以提高毛刺去除效果；不同質(zhì)量和體積的塑料件，需要分別制定與之相匹配的光飾桶轉(zhuǎn)速和加工時間，這樣才能達到較高的光潔度，如果時間和速度太長或太短、均有可能影響塑料件表面光潔度；研磨料和塑料件配比數(shù)值也可能影響塑料件毛刺清潔效果。

4.4 實驗噪聲原因及處理

在本次試驗中，發(fā)現(xiàn)光飾研磨機在去刺過程中，會出現(xiàn)大量噪音，經(jīng)過實際檢測可以確定，噪音來源于以下幾個方面原因：一是塑料件與磨料對光飾機滾筒不斷撞擊和摩擦；二是光飾機底座穩(wěn)定性較差；三是工件和磨料的質(zhì)量配比較大，光飾桶不穩(wěn)。解決噪音的方式為：添加適量的水或者添加劑；盡量固定光飾機底部，確保不會出現(xiàn)明顯晃動，降低磨料和工件質(zhì)量，避免光飾研磨機超負荷運轉(zhuǎn)。

4.5 實驗總結(jié)

通過實驗對比可以看出研磨機光飾毛刺去除工藝無論是從工藝用時、工藝效果還是投入成本上均優(yōu)于傳統(tǒng)手工去刺。另外，傳統(tǒng)手工去刺對細微小型毛刺沒有較好的處理方式，所以小型毛刺剩余量較多，但是研磨機光飾毛刺去除工藝完全不存在這種現(xiàn)象，甚至對于小型毛刺去除效果還優(yōu)于大型毛刺，因此可以說明，具有較強的應用價值。

5 結(jié)束語

研磨機光飾毛刺去除工藝工作效率高，毛刺去除效果也較好，特別適合去除手工難以觸及的細微型毛刺。但是值得注意的是，對于磨具選擇，經(jīng)過后期檢測發(fā)現(xiàn)，棱形磨具效果最好。

[1] 孟慶勛.面向CFRP制孔毛刺抑制的鉆頭副刃改型方法[J].機械科學與技術(shù)，2017,36(11):1 729～1 733.

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[5] 黃鑠涵. Maag Automatik:水下切割熱塑性塑料的革命性方法[J].國際紡織導報，2016,44(4):17～17.

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