Burrs in CNC machining are tiny yet destructive defects—they not only ruin part precision (rendering 5-15% of finished components out of tolerance) but also pose safety risks (sharp edges can cut workers or damage mating parts during assembly). For manufacturers producing high-precision components (НАПРИМЕР., медицинские устройства, аэрокосмические части), burr removal can add 20-30% to production costs if not controlled at the source. Unlike surface scratches, burrs form due to complex interactions between tools, материалы, and processes—making their elimination require a systematic approach, not just post-processing. This article systematically breaks down burr types, root causes, preventive strategies, and removal methods—backed by data and real-world cases—to help you build a burr-free CNC machining workflow.
1. Classification of Burrs in CNC Machining: Understand the Enemy First
Not all burrs are the same—their shape, location, and formation mechanism vary based on the machining process and material. The table below categorizes common burr types, their characteristics, and typical occurrence scenarios:
| Burr Type | Visual Characteristics | Formation Scenario | Влияние на производство |
| Continuous Burrs | Длинный, тонкий, thread-like projections (0.1-1мм в длину) that follow the cutting path | Machining ductile materials (алюминиевый сплав, медь) with worn tools or high feed rates | 容易缠绕在刀具或工件上，导致二次划伤；自动化生产线中可能引发设备卡停，每起故障造成 \(500-\)2,000 损失 |
| Jagged Burrs | Короткий, нерегулярный, tooth-like fragments (0.05-0.3мм) with sharp edges | Machining work-hardening materials (нержавеющая сталь 304, Титановый сплав) with insufficient cutting speed | 难以通过常规去毛刺工具去除，需手工打磨（增加 10-15 分钟 / 件工时）；装配时易刮伤密封件，导致泄漏 |
| Flanging Burrs | Wavy, folded metal edges (0.2-0.8мм) that form a “lip” on the workpiece surface | Machining low-carbon steel or mild steel with excessive cutting depth or improper tool rake angle | 破坏零件的平面度（偏差可达 0.1-0.2mm），影响后续焊接或贴合精度；增加涂层工艺的材料浪费 |
| Location-Specific Burrs | Маленький, concentrated burrs (0.03-0.1мм) at acute angles, hole edges, or tool path transitions | Complex cavity machining (НАПРИМЕР., Корры плесени) with no arc interpolation; abrupt tool direction changes | 精密配合件（如轴承座）中会导致间隙超标（超出 0.02mm 设计公差），引发异响或磨损加速 |
2. Root Causes of Burrs: A Chain of Interconnected Factors
Burr formation is never a single-factor issue—it stems from the interplay of tool performance, Параметры резки, Свойства материала, and process design. В этом разделе используется causal chain structure to break down core causes, with specific data and examples.
2.1 Tool State & Geometric Design: The First Line of Failure
Tools are the direct interface with the workpiece—their condition determines whether burrs form:
- Износ инструмента & Пассивация: A worn tool (flank wear ≥0.2mm) loses its ability to shear material cleanly, causing metal to undergo plastic flow instead of brittle fracture. For stainless steel machining, tool passivation increases burr occurrence by 40-60%—a 10mm diameter end mill with 0.3mm flank wear produces continuous burrs on 80% части, против. 15% for a new tool.
- Unreasonable Geometric Parameters:
- Excessive rake angle (>15° for aluminum): Reduces edge strength, leading to tool vibration and uneven cutting—forming wavy flanging burrs on thin-walled parts.
- Insufficient rake angle (<5° for steel): Increases friction between the tool’s rear face and the workpiece, squeezing material to form burrs at the cutting edge.
- Poor Rigidity: Длинный, slender tools (length-to-diameter ratio >8:1) chatter during cutting, causing the tool path to deviate by 0.05-0.1mm. This deviation leaves uncut material fragments—location-specific burrs—at cavity corners or hole edges.
2.2 Cutting Parameter Mismatch: The Most Adjustable Factor
Incorrectly set rotational speed, скорость корма, or cutting depth is the most common cause of avoidable burrs:
- Excessive Feed Rate: When the feed rate exceeds the tool’s material removal capacity (НАПРИМЕР., >1000 mm/min for a 6mm aluminum end mill), the cutting force shifts from shearing to extrusion. Для алюминиевого сплава 6061, a feed rate of 1200 mm/min increases burr size by 3x compared to 800 mm/min—resulting in 0.8mm continuous burrs that require deburring.
- Inappropriate Cutting Speed:
- Низкая скорость (<100 m/min for stainless steel): Causes material to adhere to the tool edge (built-up edge), changing the effective cutting angle and forming jagged burrs.
- Высокоскоростной (>300 m/min for aluminum): Создает чрезмерную центробежную силу, дестабилизация инструмента и создание неровных заусенцев на переходах траекторий.
- Несбалансированная глубина резания: Черновая обработка с чрезмерной глубиной (>5mm for a 10mm tool) оставляет толстый деформационный слой (0.1-0.2мм) on the workpiece surface. Если припуск на чистовую обработку недостаточен (<0.3мм), этот слой невозможно удалить полностью — на конечной детали образуются остаточные заусенцы..
2.3 Свойства материала: The Inherent Challenge
Характеристики материала определяют “тенденция” для образования заусенцев — пластичные или упрочняемые материалы требуют дополнительных мер предосторожности.:
- Пластичные материалы (Алюминий, Медь): These materials have high plastic deformation capacity—during cutting, the material fibers stretch instead of breaking, forming long continuous burrs. Например, machining aluminum alloy 7075 (Высокая пластичность) produces 2x longer burrs than machining cast iron (Низкая пластичность) under the same parameters.
- Work-Hardening Materials (Нержавеющая сталь, Титан): Each cutting pass increases the material’s hardness by 10-20%—subsequent passes face higher resistance, leading to tool wear and jagged burrs. Machining stainless steel 316L without coolant can cause surface hardness to rise from 180 HV to 250 Hv., doubling burr occurrence.
- Internal Inhomogeneity: Castings with shrinkage pores or forgings with flow disorders release residual stress during machining, causing local material tearing. These tears manifest as irregular burrs—for example, a cast aluminum engine block with 2% porosity has 30% more location-specific burrs than a homogeneous wrought aluminum part.
2.4 Планирование процессов & Equipment Performance: The Hidden Influencers
Poor path design or unstable equipment amplifies burr issues, even with good tools and parameters:
- Tool Path Flaws:
- No arc interpolation at acute angles (≤90°): Abrupt tool direction changes create instantaneous impact forces (2-3x normal cutting force), exceeding the material’s fracture limit and forming burrs at corners.
- Lack of tool entry/exit extensions: Sudden cutting force changes at the start/end of the path leave uncut material—burrs at hole entrances or part edges.
- Inadequate Cooling & Смазка: Without sufficient coolant (скорость потока <10 L/min for a 10mm tool), cutting temperature rises by 150-200°C. High temperature softens the tool and causes thermal expansion of the workpiece, leading to uneven cutting and burrs. For titanium alloy machining, insufficient cooling increases burr size by 50%.
- Equipment Instability:
- Spindle bearing clearance (>0.005mm): Causes tool runout (0.01-0.02мм), leading to uneven material removal and burrs on one side of the workpiece.
- Servo system following error (>0.003mm): Cumulative deviation changes the cutting section shape, forming wavy burrs on long workpieces (НАПРИМЕР., 1m-long aluminum profiles).
3. Preventive Strategies: Stop Burrs at the Source
Eliminating burrs is far cheaper than removing them—preventive measures can reduce burr occurrence by 70-90%. The table below outlines actionable strategies for each cause category:
| Категория причина | Профилактические меры | Детали реализации | Expected Effect |
| Tool Optimization | – Use wear-resistant tool materials- Optimize geometric parameters- Improve tool rigidity | – Для нержавеющей стали: Choose carbide tools with TiAlN coating (wear resistance 3x higher than uncoated)- Для алюминия: Rake angle = 10-12°, relief angle = 8-10°- For long tools: Add guide bushings or use integral tool holders (reduce chatter by 60%) | Burr occurrence reduced by 40-50% |
| Parameter Adjustment | – Match feed rate to tool capacity- Set optimal cutting speed- Баланс глубины черновой/чистовой обработки | – Скорость корма: ≤80 % от рекомендованного производителем инструмента максимума (НАПРИМЕР., 800 мм/мин для алюминиевой концевой фрезы 6 мм.)- Скорость резки: 150-200 м/мой (алюминий), 80-120 м/мой (нержавеющая сталь)- Глубина черновой обработки: ≤70% диаметра инструмента; припуск на отделку: ≥0,3 мм | Размер непрерывного заусенца уменьшен на 60-70% |
| Материал подготовка | – Выбирайте материалы с низким уровнем заусенцев.- Улучшение однородности материала- Предварительное снятие остаточного напряжения | – Для точных частей: Отдавайте предпочтение деформируемым сплавам, а не литым. (уменьшить заусенцы, связанные с пористостью, за счет 30%)- Для поковок: Используйте равномерную термическую обработку (уменьшить нарушения потока за счет 40%)- Для отливок: Отжиг при 300-400°С для 2 часы (выпускать 80% остаточное напряжение) | Неравномерные заусенцы уменьшены за счет 50-60% |
| Процесс & Обновление оборудования | – Оптимизируйте траектории инструмента- Улучшить охлаждение/смазку- Стабилизация производительности оборудования | – Добавить дуговую интерполяцию (Р ≥0,1 мм) под всеми острыми углами- Используйте охлаждающую жидкость под высоким давлением. (30-50 бар) для обработки титановых сплавов (снизить температуру на 150°C)- Калибровка подшипников шпинделя ежеквартально. (зазор ≤0,003 мм); обслуживание сервосистем ежегодно | Заусенцы, зависящие от местоположения, уменьшены на 70-80% |
4. Burr Removal Methods: Efficiently Clean Up Residual Burrs
Даже с профилактикой, некоторые заусенцы могут остаться — выбор правильного метода удаления имеет решающее значение, чтобы не повредить детали.. В таблице ниже сравниваются распространенные технологии удаления.:
| Removal Method | Принцип работы | Suitable Burr Types | Преимущества | Ограничения |
| Механическое разглашение | – Manual filing- CNC deburring tools- Brushing | Непрерывный, jagged burrs (0.1-1мм) | – Бюджетный (руководство: \(0.5-\)2/часть)- Flexible for complex parts- No thermal damage | – Медленный (руководство: 5-15 минуты/часть)- Inconsistent (operator skill-dependent)- Risk of part damage (over-filing) |
| Abrasive Deburring | – Песчаная обработка- Падающий- Abrasive flow machining (Афм) | Маленький, uniform burrs (0.03-0.2мм) | – Высокая эффективность (tumbling: 100+ parts/batch)- Последовательные результаты- Covers large surface areas | – Abrasive media wear (расходы: \(500-\)1,000/batch)- Cannot reach narrow gaps (<1мм)- May reduce surface finish (Ra increases by 0.2-0.5μm) |
| Thermal Deburring | Combustion of burrs in oxygen-rich environment (500-600° C.) | Micro-burrs (0.01-0.1мм) on complex parts | – Быстрый (10-30 seconds/cycle)- Охватывает все внутренние функции- Никаких механических напряжений | – Высокая первоначальная стоимость (\(100,000-\)300,000 оборудование)- Риск термической деформации (тонкостенные детали <2мм)- Не подходит для легковоспламеняющихся материалов. (НАПРИМЕР., магний) |
| Химическое разграбление | Травление заусенцев кислотными/щелочными растворами (НАПРИМЕР., азотная кислота для алюминия) | Маленький, jagged burrs (0.05-0.2мм) | – Равномерное удаление (нет частичных повреждений)- Быстрый (5-15 минуты/часть)- Подходит для крупносерийного производства. | – Стоимость переработки химических отходов (\(1,000-\)5,000/месяц)- Коррозионный риск (требует защитного покрытия)- Ограничено цветными металлами (НАПРИМЕР., алюминий, медь) |
5. Реальное исследование: Eliminating Burrs in Aerospace Part Machining
Производитель аэрокосмических кронштейнов из титанового сплава. (TI-6AL-4V) столкнулся 25% уровень брака, связанный с заусенцами, — стоимость 150 000 долларов в год.. Вот как они решили проблему:
5.1 Problem Analysis
- Burr Type: Зубчатые заусенцы (0.1-0.3мм) on hole edges and acute angles.
- Корневые причины:
- Tool wear: Carbide end mills wore out after 50 части (flank wear ≥0.2mm).
- Параметры резки: Низкая скорость (80 м/мой) caused built-up edge on tools.
- Путь инструмента: No arc interpolation at 90° corners, creating impact forces.
5.2 Solution Implemented
- Tool Upgrade: Switched to PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) tools with AlCrN coating—tool life extended to 200 части (4x дольше).
- Parameter Adjustment: Increased cutting speed to 120 m/min and reduced feed rate from 600 к 450 mm/min—eliminated built-up edge.
- Оптимизация пути: Added 0.2mm arc interpolation at all acute angles—reduced impact force by 60%.
- Пост-обработка: Used AFM (abrasive flow machining) for residual micro-burrs (0.03-0.05мм).
5.3 Результаты
- Скорость лома: Выпал с 25% to 3%—saving $130,000/year.
- Время снятия заусенцев: Снижено с 15 к 3 минут/деталь — сокращение трудозатрат на 80%.
- Качество частично: Соответствует аэрокосмическим стандартам AS9100 (размер заусенца ≤0,02 мм)— сертифицирован для применения в авиационных двигателях.
6. Yigu Technology’s Perspective on Burrs in CNC Machining
В Yigu Technology, мы считаем, что контроль заусенцев – это “систематическая инженерия”— не просто проблема с инструментом или параметром. Многие производители уделяют особое внимание постобработке. (расходы $50,000+ на оборудовании для снятия заусенцев) но игнорировать предотвращение источника, приводит к ненужным затратам.
Мы рекомендуем 3-шаг “Предотвратить-Оптимизировать-Очистить” рамки:
- Предотвращать: Используйте моделирование траектории инструмента на основе искусственного интеллекта (наше собственное программное обеспечение прогнозирует риск образования заусенцев 90% точность) to fix path flaws before machining.
- Optimize: For high-hardness materials (титан, нержавеющая сталь), we provide custom tool geometries (НАПРИМЕР., variable helix angles) that reduce cutting force by 20-30%, minimizing burr formation.
- Чистый: Для сложных частей, we integrate robotic deburring with force feedback—ensuring consistent removal without part damage (10x faster than manual).
We also emphasize real-time monitoring: Our smart CNC systems track tool wear and cutting force, alerting operators to replace tools or adjust parameters before burrs form. By treating burrs as a controllable process variable (not an inevitable defect), manufacturers can achieve 99% burr-free production and cut costs by 20-30%.
7. Часто задаваемые вопросы: Common Questions About Burrs in CNC Machining
1 квартал: Can I completely avoid burrs in CNC machining, or is some post-processing always needed?
Complete burr avoidance is possible for simple parts (НАПРИМЕР., flat aluminum plates) with perfect tooling, параметры, and materials—we’ve helped clients achieve 99.5% burr-free production for automotive components. Однако, сложные части (НАПРИМЕР., mold cores with narrow gaps) often require light post-processing (НАПРИМЕР., robotic brushing) to remove micro-burrs (<0.05мм). The goal is to minimize post-processing time to <1 minute/part.