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1、关于切削件的铜屑清洗及控制探讨- 1 -关于切削件的铜屑清洗及控制探讨周庆良摘要：针对我司精加工长期以来清洗后零件内壁的铜屑残留问题，通过收集和整理一些其它精加工切削企业的铜屑清洗及控制方法和经验，与 RHS 的清洗工 艺对比，以期能从中得到启示和借鉴。关键词：振动光饰 振 动光饰是基于化学机械原理的基础上实现的表面抛光处理。在工作槽中，工件、磨料、水和化学助剂（光亮剂）在振动驱动系统驱动下产生相互运动、作用实现高效率的去毛刺、污迹的表面光饰、光整加工形式。喷砂工艺 是采用压缩空气为动力，以形成高速 喷射束将喷料（铜砂、石英砂）高速 喷射到被需处理工件表面，使工件的表面获得一定的清洁度和不同的
2、粗糙度，改善工件切削后的毛刺，增加和涂层之间的附着力，延长了涂膜的耐久性。磁力研磨 磁力研磨是利用磁场力量传导至磨针、磨材；产生夹带工件作高频率旋转运动；最终达到精密工件被研磨后去除毛边、抛光、洗净的效果。1 问题的提出及现状我们此次讨论的问题仅针对几种内部有台阶的零件，例如：37230360、37207640 等等。11 铜屑粘附问题的提出我司金加生产的工零件外送电镀时，电镀供应商投诉在零件内部台阶处有铜屑粘附，通过常规表面处理工艺无法去除，电镀后影响外观平整，严重时会造成突起和剥落。进一步观察零件内壁台阶上粘附的铜屑，发现是由干了的切削油和铜屑板结而成。见图一、图二。图一 图二12 铜屑粘
3、附问题的产生原因关于切削件的铜屑清洗及控制探讨- 2 -金加工在加工一个批次的零件时，会有多道切削工序，最后经过清洗工序再入库。由于切削车床的计划安排，各个加工步骤之间会有等待的情况。一般会有几天到十几天的时间。我们在生产现场发现有一批次零件，从开始生产到现在，已经有四十五天了，还处于在制品状态，没有清洗入库。是否是因为长时间放置，没有及时清洗造成了残留的切削油干涸，油污和铜屑一起凝固在零件上了？为此我们做了一个试验，来验证切削油和铜屑在金加工车间的环境中，放置多少时间会干涸凝固。首先取了二十个废弃的铜料，浸入现场使用的切削油中，再人为的加上一些相同大小的铜屑，放在铁的搬运盒中。（见图三）接着
4、找了一个类似车间温湿度条件的料架存放，并且每两天进行一次观察。等到第九天，我们试验的零件上切削油完全干了。并且铜屑和切削油已经凝固在一起了。（见图四、图五）刚从油中取出的零件图三放置四天后油污干燥状况，没有凝固。图四放置到第九天，油彻底干了。关于切削件的铜屑清洗及控制探讨- 3 -图五由上面的试验，我们可以得出结论，加工周期超过九天，零件上的油污就会凝固，从而变得更难清洗。2.1 为何金加工的清洗工艺不能去除此类铜屑2.11 金加工的清洗流程RSH 的清洗流程根据不同类型的零件有所区别。但大体都会由吹风（已经暂时取消）、超声波清洗、烘干、振动光饰、烘干这几个工序组成。现在以 37217540
5、为例，给出其流程。.由铜棒开始金加工. 完成第一次的切削金加工. . . 完成第二次的切削金加工. 同上超声波清洗. . 装袋. 入库一个 MO 指令完成上述所有工序完成，一般 3 天到 25 天不等。期间，完全存在切削油在切削油干涸，和铜屑一起凝固在零件上的可能。而金加工的超声波清洗机清洗液（加热至 60-70的三氯乙烯）加上和超声波，虽然可以溶解和去除液体状态的切削油，但在 2-3 分钟内不能彻底的溶解凝固干结状态的油污，并且清洗过程中因为零件不能翻滚，即使清洗下来的铜屑也不能通过震动和位移从零件中掉落。因此少量的铜屑和干涸的切削油斑点残留不可避免。（见图六、图七）开始第一次切削振动光饰超
6、声波清洗脱水/烘干入库超声波清洗第二次切削三氯乙烯 60+超声波 3 分钟清洗 +烘干；无翻滚，三氯乙烯无循环过滤目的：去除切削油和污迹效果：基本达到去油去污要求问题：由于三氯乙烯没有循环过滤，造成各个批次清洗留下的铜屑、细铜丝交叉污染；陶瓷磨料+光饰液+ 水； 3045 分钟振动+ 翻滚。 目的：去除毛刺和光饰表面效果：达到去除绝大部分部位的毛刺目的。问题：由于使用的磨料直径 5.5mm, 靠近直角部位滚磨效果不明显。关于切削件的铜屑清洗及控制探讨- 4 -图六 一次超声波清洗后的照片 图七 一次超声波清洗后的照片2.22 外协金加工供应商的清洗以下内容是从 RHS 外协供应商的零件清洗工艺
7、中归纳出的一些相关内容，都是基于内孔有台阶零件的清洗工艺参数。因为这几个供应商供给我司的类似零件，IQC 没有发现或极少检出有油渍和铜屑残留，因此很具有参考价值。（更详细的介绍请参看附件 1）零件 流程 设备 清洗工艺参数 备注星协切削加工完成 铜性切削油 低粘度超声波清洗机 1清洗时间：2 分钟 清洗液： 碳氢溶液（2 天一次更换） 清洗超声波清洗机 2 2 个槽清洗时间：2 分钟2 清洗液： 水 10-30 分钟/次磁力研磨 磁力研磨机水+研磨液+研磨针检验入库 常规塑料袋包装累计清洗时间50 分钟，从金加工到入库在48 小时内完成ZC、东辉切削加工完成 切削油 MP-120超声波清洗机
8、1清洗时间：1-3 分钟 清洗液： 碳氢溶液（脏污后更换） 清洗超声波清洗机 2 3 个槽清洗时间：2 分钟3 清洗液： 水 吹干 电吹风 冷风 10 分钟30-70 分钟/次滚磨 振动研磨机 水+研磨液+陶瓷磨石（圆柱体两头是切的斜角）的规格有 2.0）外壳、内部台阶、盲孔零件甩干 离心甩干机 甩干机 3-5 分钟累计清洗时间60 分钟，从金加工到入库在48 小时内完成关于切削件的铜屑清洗及控制探讨- 5 -烘干 烘干机烘干机烘干 100 电阻丝 15 分钟检验入库 常规塑料袋包装昆得 切削加工完成 铜性切削油手工预洗 煤油、吹风产品放在带孔的篮子内用手工在煤油中摆动，去除切削油; 用风枪吹
9、，分离零件的铜屑;去渍油清洗去渍油清洗剂 浸润晃动（手动） 自然挥发干燥清洗常规塑料袋包装累计清洗时间30 分钟，从金加工到入库在36 小时内完成233 与 RSH 清洗工艺的比较通过以下几个方面的对比，我们来分析各自清洗工艺的优劣点。生产周期一般外协都是 36 小时到 48 小时完成全部工序入库，这有效的避免了切削油凝固干结现象的发生。而 RSH 的金加工周期最长达 45 天，那就会有切削油凝固的现象。切削油 都是使用切削油，根据其牌号，我们查得其粘度都大同小异。清洗设备一般都是超声波清洗加振动光饰机。个别企业是采用人工清洗这类台阶零件，虽然成本较高，但十分有效。清洗液及更换周期外协金加工一
10、般都使用碳氢溶液，两天一次或脏污后更换。更换频率相对较高。RHS 使用三氯乙烯，一周左右更换。磨料和更换周期 都是使用陶瓷磨料（圆柱体两头是切的斜角，见图八），RHS 的磨料直径为5.5mm，没有更换的规范和周期；外协的磨料直径为2mm。说明： 1、新的陶瓷磨料两头的斜角较为尖锐，长期使用后，由于摩擦头部逐渐钝化，到一定程度后就需要淘汰更换。2、直径细的磨料更容易到达狭窄部位。直径较粗且斜角钝化的磨料无法触及零件台阶直角部位 。（见图九）关于切削件的铜屑清洗及控制探讨- 6 -图八 目前使用的磨料 图九 磨料最佳角度时和零件接触部位234 RSH 的振动光饰工序去除毛刺和污迹的效果从上图我们可
11、以看出，我司振动光饰使用的5.5mm 磨料，无法接触到零件内壁台阶面，对台阶面也就不能起到光饰作用，同样也就不能去除台阶面上的污迹和粘附铜屑，但对零件外壁和口部是有效的，这也符合当前的零件清洗后外观的实际情况。（见图十） 使用5.5mm 磨料光饰后的零件图十 3.1 振动光饰陶瓷磨料尺寸的改进试验既然目前使用的陶瓷磨料不能完全达到振动光饰的目的，那我们是否可以从变换陶瓷磨料大小尺寸来改善振动光饰的效果呢？为此在姜函良工程师的指导下做了如下试验：3.1 1 选取现场有铜屑粘附的零件 37207640；1000P；外观检验沾污率 50/100.封样、拍照。此批零件已经过常规超声波清洗。（见图六、图
12、七）3.1. 2 取5.5mm 的陶瓷磨料和2.0mm 的紫铜磨料（尖头）各 50%混合。（见图十一）关于切削件的铜屑清洗及控制探讨- 7 -试验中的零件、陶瓷磨料、紫铜磨料图十一3.13 振动光饰时间 15 分钟（常规是 30 分钟）；振动强度高；然后清洗、烘干。3.14 外观检验。3.2 试验检验情况：20 倍显微镜抽检了 200 个零件，确认零件内壁台阶处：大的铜屑和油污下降为 3/200左右，在台阶的 90 度角部依然有微小油污点，比例为 32/200。但此类油污肉眼已经很难看出，且后续电镀完全可以覆盖。此次试验由于控制了振动时间，没有造成外螺纹的不良。（见图十二、图十三）光饰后有磨料
13、卡在零件内孔的现象，约 2/200 的比率。图十二 添加小磨料光饰后效果 图十三试验结论：1、此次试验所得到的清洗零件台阶效果，大大优于仅用5.5mm 的陶瓷磨料。已经满足电镀的要求。2、零件各个部位的光饰效果和磨料的体积、形状有很大的相关性，使用较小磨料有助于改善台阶部位的光饰效果。3、试验时由于没有更多的磨料尺寸选择，造成了少量磨料卡住现象，但可以通过计算加以改进。关于切削件的铜屑清洗及控制探讨- 8 -3.3 小磨料带来的问题如果将陶瓷磨料尺寸的减小，增加了零件内孔的堵塞的机率，因此在选用磨料时必须考虑内孔直径和磨料外径的配合，通过调整磨料的直径尺寸，使它们无法在内孔卡住。紫铜的小磨料也
14、可能会造成外螺纹的损坏，因此必须考虑振动强度和振动时间的配合。在不损伤外螺纹的前提下，取得最佳光饰效果。紫铜磨料对内螺纹影响不大。3.4 RSH 的清洗和振动光饰管理现状1、超声波清洗液三氯乙烯更新频率较慢，没有循环过滤，悬浮的微小铜屑、铜丝交叉污染。2、当前 RSH 的振动光饰没有明确定义不同形状的零件所对应振动光饰时的磨料规格。2、RSH 没有明确定义更换磨料的周期或磨料在磨损到何种情况下必须更换。依据现场操作师傅的经验是一个很好的选择，但难免会存在着疏漏。4 总结综前所述，为提高 RSH 清洗工序的清洗效率，可以从以下几个方面着手：一、 缩短金加工周期，力争九天内完成全部工序，以避免油污
15、铜屑凝固。二、 规范三氯乙烯的更换频率和延长清洗槽的停留时间。三、 考虑用小的磨料，规范磨料更新规范。5 感谢最后感谢在这次调查、试验过程中给予大力支持和指导的刘清、姜函良、郑维震、范安平工程师，正是他们的热情帮助和团队协作精神，此次清洗工艺的调查和改进报告才得以顺利完成。也希望通过这篇调查报告，对于上海雷迪埃的清洗工序有所帮助。参考文献1 李正逢 切削清洗的工艺选择 中国经济出版社，1992 年2 王平 零件表面处理 中国经济出版社，1996 年关于切削件的铜屑清洗及控制探讨- 9 -3 赵敏敏 振动光饰的介绍 2000 年4 ROSLER 公司 磨料的介绍 2008 年附件：供应商清洗状况调查 供 应 商 清 洗 状 况 调查 .xls
