提高小孔機(jī)零件電加工一次加工合格率研究

燕凱++劉志強(qiáng)++李+瑩++李冬梅

摘 要：某環(huán)塊型零件為高壓渦輪導(dǎo)向器組件中重要的零部件，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件上分布多個(gè)環(huán)形槽用做其他零件的定位槽口，零件端面和側(cè)壁上更是分布了幾十個(gè)各種直徑的小孔和不同尺寸的封嚴(yán)槽，電加工小孔的一次加工合格率低，加工周期長，電極損耗大。采用6σ工具分析，從電加工參數(shù)組合計(jì)算，電極尺寸材料優(yōu)化，介質(zhì)工作液指標(biāo)控制，機(jī)床加工時(shí)機(jī)床自身參數(shù)管控等方面展開詳細(xì)的分析研究，將該零件在小孔機(jī)上一次加工合格率由現(xiàn)在20%提高到90%。

關(guān)鍵詞： 6σ工具；電加工；合格率

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

該零件電加工小孔的一次加工合格率低，加工周期長，電極損耗大。該零件在小孔機(jī)上電加工孔一次加工合格率只有20%，大部分的小孔需要兩次補(bǔ)加工，端面深15mm直徑Φ1+0.1小孔一次加工合格率有時(shí)不足10%，且因該小孔出口為半圓型開放槽結(jié)構(gòu)其出口電極損耗非常嚴(yán)重，由于該工序加工能力低，常常會(huì)影響到該零件的批量生產(chǎn)。

開展6σ工具應(yīng)用，找出該零件電加工一次加工合格率低的原因，從根本上解決零件電加工合格率低的問題。

1.原因分析及相關(guān)參數(shù)調(diào)整

試驗(yàn)過程中對(duì)6批共252個(gè)零件共3528個(gè)孔的加工進(jìn)行跟蹤收集數(shù)據(jù)，配合“一次一因子”的試驗(yàn)方法記錄各個(gè)因素X對(duì)零件一次加工合格率Y的影響程度。（零件的一次電加工合格率為Y ，影響零件一次電加工合格率的因素為Xs）

1.1原加工參數(shù)數(shù)據(jù)

使用原加工參數(shù)和方法進(jìn)行加工時(shí)存在的問題：小孔機(jī)電加工14個(gè)Φ1孔一次加工合格率只有15%左右，必須多次補(bǔ)加工保證零件合格。每塊零件加工時(shí)間為2～2.5小時(shí)，效率低。

原加工參數(shù)加工合格率大約15%，當(dāng)P（d）=0.85，查表正態(tài)分布表格， 6σ水平指Z=-1.05σ，工序能力水平較低。

1.2 改變工作液壓力值

通過觀察電火花放電過程，發(fā)現(xiàn)加工過程中火花放電較弱，電極在零件中常常有“打不動(dòng)”的情況產(chǎn)生，同時(shí)加工過程中從零件中噴出的絕緣液基本為黑色。首先分析的一個(gè)原因可能是由于放電過程中毛料雜質(zhì)較多，堆積在放電間隙內(nèi)導(dǎo)電不好造成。分析規(guī)律可以看出更換電極后加工的前兩個(gè)孔的合格率有較大提升，有大約50%的幾率保證更換電極后加工的前兩個(gè)孔合格，但是其他后面加工的孔無法保證。增大工作液壓力值后加工合格率大約25%，對(duì)零件加工合格率有提高效果?？梢姽ぷ饕簤毫Υ蠛谩．?dāng)P（d）=0.75，查表正態(tài)分布表格， 6σ水平指數(shù)Z=-0.65σ，工序能力水平較低。

1.3 改變電極絲轉(zhuǎn)數(shù)

將電極絲轉(zhuǎn)速由200r/min調(diào)整到170r/min，調(diào)整后再次對(duì)零件加工情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

電極絲轉(zhuǎn)數(shù)由200調(diào)整到170，零件合格率約15%，并沒有明顯的效果。當(dāng)P（d）=0.85，查表正態(tài)分布表格， 6σ水平指數(shù)Z=-1.05σ，工序能力水平較低。

3.2.3.4 改變工作液電阻值

考慮到零件放電狀態(tài)及電火花加工原理，利用機(jī)床功能，通過增加工作液的樹脂量，將電阻值由85kΩ提高到95kΩ。

增大工作液電阻值后加工合格率大約15%，對(duì)加工合格率影響不大，沒有效果。當(dāng)P（d）=0.85，查表正態(tài)分布表格， 6σ水平指數(shù)Z=-1.05σ，工序能力水平較低。

1.4改變電加工放電強(qiáng)度

考慮到各主要電參數(shù)對(duì)電加工狀態(tài)的影響，嘗試修改電加工參數(shù)，將脈寬和脈停進(jìn)行調(diào)整，提高火花放電程度。

將加工參數(shù)中3段的脈停分別向下調(diào)整，增加放電時(shí)間，發(fā)現(xiàn)加工時(shí)的放電程度有所提升，加工單個(gè)孔的時(shí)間由原來的5～6分鐘將孔打通提高到4～5分鐘將孔打通，但是加工零件的合格率仍然沒有顯著提高，還需要進(jìn)行修孔。

提高電加工放電程度后加工合格率大約21.4%，對(duì)零件加工合格率有一定提高效果。當(dāng)P（d）=0.786，查表正態(tài)分布表格， 6σ水平指數(shù)Z=-0.80σ，工序能力水平較低。

1.5電極損耗變化

通過觀察發(fā)現(xiàn)加工過零件的電極絲基本上會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)錐度，經(jīng)過分析是由于電極絲的側(cè)壁零件之間有放電產(chǎn)生。 由于電極絲前面產(chǎn)生錐度，所以其相應(yīng)加工的孔的尺寸也會(huì)相應(yīng)變小，導(dǎo)致孔加工不合格。 分析原因?qū)⒘慵娂庸r(shí)的加工參數(shù)反拷值從原來的0.5mm逐漸增加，但是由于反拷距離增加導(dǎo)致加工時(shí)間增加，當(dāng)反拷值為3mm時(shí)，所用的反拷時(shí)間大約在5min左右，加工時(shí)的效果并不是非常理想，孔加工合格率并沒有顯著提高。

再次對(duì)加工后的電極進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)加工后的電極尺寸。電極前頭的直徑大約Φ0.69mm～ Φ0.73mm，電極成錐度的長度大約在10mm～12mm。

分析主要加工超差原因是電極絲的磨損，由于經(jīng)過以上試驗(yàn)，考慮將電極絲的反拷長度繼續(xù)增加，提高到10mm利用以下加工參數(shù)加工，反拷10mm電極絲的時(shí)間大約在1min～2min，打通一個(gè)孔的時(shí)間在4.5min～5.5min。零件一次加工合格率得到顯著提高，可以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，現(xiàn)參數(shù)加工一個(gè)零件的時(shí)間在1.3h～1.5h，提高加工效率大約40%?？刂齐姌O磨損后加工合格率大約95%，對(duì)零件加工合格率有很大提高效果?？刂齐姌O損耗非常好.當(dāng)P（d）=0.05，查表正態(tài)分布表格， 6σ水平指數(shù)Z=1.65 σ，工序加工能力有很大提高。

對(duì)改善后加工零件進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，可以保證零件打孔時(shí)一次加工合格率在80%～100%，加工狀態(tài)穩(wěn)定。

結(jié)語

通過此次研究，零件在小孔機(jī)上電加工孔一次加工合格率由20%提高到90%，電加工能力由-1.05 σ水平提高到1.65 σ水平，提高加工能力2.7 σ。

本課題通過合理安排工作液壓力、電極絲轉(zhuǎn)數(shù)、工作液電阻值、加工電壓，電流強(qiáng)度等參數(shù)，減少電極損耗， 將零件在小孔機(jī)上電加工孔一次加工合格率由20%提高到90%，電加工工序加工效率提高40%，改善了零件質(zhì)量和加工效率。

通過試驗(yàn)，得出結(jié)論：電極損耗越小小、工作液壓力越大、零件排出雜物的效率越高，零件導(dǎo)電率越高，加工效率及加工質(zhì)量越高。

參考文獻(xiàn)

[1]熊臘森，萬升云，吳豐順.6σ技術(shù)的工程應(yīng)用[J].工業(yè)工程與管理，2004，9（5）：82-86.

[2]雷衛(wèi)寧，朱荻.微細(xì)孔電加工技術(shù)[J].航空精密制造技術(shù)，2001，37（3）：11-15.endprint