不銹鋼材料深孔加工的質(zhì)量改進(jìn)

王 寧

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所, 山西 太原 030024）

引言

某安裝板是LCD 行業(yè)某設(shè)備上的關(guān)鍵零件，它的加工質(zhì)量直接影響到整機(jī)的性能及可靠性，可見(jiàn)它對(duì)該設(shè)備起著至關(guān)重要的作用。這種安裝板材料是不銹鋼（1Cr18Ni9Ti），上有精度要求非常高的一排細(xì)長(zhǎng)深孔，孔與工件側(cè)面的壁厚只有1.5 mm，孔與孔的間距為4 mm，工件跨度較大（長(zhǎng)1 534 mm）。對(duì)于普通銑床而言，這樣的零件屬于加工難度系數(shù)相當(dāng)大的零件。針對(duì)以前由于加工過(guò)程中存在零件薄壁厚處變形、深孔的粗糙度大、垂直度及孔徑超差而險(xiǎn)些造成廢品的問(wèn)題，我們專門(mén)在生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)用PDCA 法（Plan 計(jì)劃，Do 執(zhí)行，Cheak 檢查，Action處置。PDCA 循環(huán)法是質(zhì)量管理的基本方法之一，是一種科學(xué)的工作思路），通過(guò)分析、論證，改進(jìn)加工工藝，滿足了設(shè)計(jì)要求，使該設(shè)備的加工質(zhì)量得到了有效提升。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 安裝板主要技術(shù)要求

1）外形尺寸為1 534 mm（長(zhǎng)）×100 mm（寬）×40 mm（厚）；

2）在1 534 mm×40 mm 的端面上有65 個(gè)深100 mm、Φ19+0.02mm 的一排孔；

3）各深孔與零件側(cè)面的距離只有1.5 mm，須保證零件薄壁處不變形，薄壁處平面度≤0.02 mm；

4）深孔與端面垂直度≤0.06 mm；

5）深孔的粗糙度達(dá)Ra1.6 μm 以上；

6）各深孔的孔徑公差被控制在0～0.02 mm 以內(nèi)。

1.2 以前的加工工藝路線及其存在問(wèn)題

以前的加工工藝路線為：等離子下料—銑工加工外形達(dá)圖—鉗工在鉆床上打底孔Φ17 mm—銑工在銑床上鏜深孔Φ19+0.02mm。

由于鉆床的精度不高，工件未被在鉆床上準(zhǔn)確裝夾定位，導(dǎo)致鉗工做出的底孔產(chǎn)生偏斜，孔與孔的間距無(wú)法得到保證，轉(zhuǎn)到銑工已無(wú)法對(duì)孔進(jìn)行糾偏，結(jié)果是加工出的孔的垂直度及孔徑嚴(yán)重超差，孔的表面粗糙度達(dá)Ra3.2 μm 以上，工件薄壁處表面多處變形，平面度在0.10 mm 以上，零件一次交驗(yàn)合格率為50%，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度，拖延了工期。

2 設(shè)定目標(biāo)

零件薄壁處不變形，平面度≤0.02 mm；深孔與端面垂直度≤0.06 mm；深孔的粗糙度達(dá)Ra1.6 μm以上；各深孔的孔徑公差被控制在0～0.02 mm 以內(nèi)；零件合格率達(dá)99%，比以前提高49%。

3 分析原因

根據(jù)人、機(jī)、料、法、環(huán)及PDCA 循環(huán)原理，做如圖1 所示的因果圖。

圖1 因果圖

4 確定主要原因（見(jiàn)下頁(yè)表1）

表1 要因確定表

5 制定措施與實(shí)施

我們經(jīng)過(guò)確認(rèn)，找出三個(gè)主要原因，分別是材料本身有內(nèi)應(yīng)力、工裝不合理、工藝不合理。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行充分討論，制定了有針對(duì)性的對(duì)策。從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，分別在外協(xié)單位、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)等地點(diǎn)逐一實(shí)施改進(jìn)措施。

5.1 措施實(shí)施一：精加工前進(jìn)行材料熱處理

1）目標(biāo)：消除工件由于內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的變形。

2）實(shí)施過(guò)程：精加工前進(jìn)行退火。

3）實(shí)施驗(yàn)證：在精加工前對(duì)材料進(jìn)行退火處理，消除了工件由于內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的變形。

4）結(jié)論：措施有效。

5.2 措施實(shí)施二：改進(jìn)工裝

1）目標(biāo)：保證孔的位置公差。

2）實(shí)施過(guò)程：自制工裝彎板，用卡蘭一次把工件固定在銑床工作臺(tái)上，工件的高度應(yīng)高于工作臺(tái)50 mm。

3）實(shí)施驗(yàn)證：在一次裝夾工件的情況下加工出全部深孔，避免了因二次裝夾造成的誤差，從而保證了孔的位置公差。

4）結(jié)論：措施有效。

5.3 措施實(shí)施三：改進(jìn)工藝

1）目標(biāo)：深孔表面粗糙度達(dá)Ra1.6 μm 以上，深孔與端面垂直度≤0.06 mm，各深孔的孔徑公差在0～0.02 mm 以內(nèi)。保證工件薄壁處表面不變形，平面度達(dá)0.02 mm 以下。

2）實(shí)施過(guò)程：將工藝改為“等離子下料—刨（單邊各留3 mm 余量）—退火—銑（六面，留1 mm 余量）—磨（外形尺寸達(dá)圖）—銑（做孔達(dá)圖）”。其中，孔全部由銑工在精密數(shù)顯銑床上完成。銑工通過(guò)采用四種刀具、四次排屑，每個(gè)孔分四次加工完成，達(dá)到圖紙要求。具體步驟是“點(diǎn)中心孔，鉆孔Φ16 mm—銑刀扎孔至Φ18 mm—將Φ22 錐柄立銑磨至Φ18.9 mm，擴(kuò)孔至Φ18.9 mm，留0.1 mm 鉸量—使用新鉸刀，鉸孔達(dá)Φ19+0.02mm”。

3）實(shí)施驗(yàn)證：按新的工藝加工后，有效降低了深孔表面粗糙度，保證了孔的垂直度及尺寸精度。工件薄壁處表面未產(chǎn)生變形，同時(shí)保證了平面度在0.02 mm 以下。

4）結(jié)論：措施有效。

6 效果檢查（見(jiàn)表2）

表2 改進(jìn)前后深孔的加工情況對(duì)比表

7 結(jié)語(yǔ)

在科研生產(chǎn)中，科學(xué)合理地使用質(zhì)量管理工具，對(duì)解決實(shí)際問(wèn)題會(huì)起到事半功倍的效果。通過(guò)本次質(zhì)量改進(jìn)，使零件加工滿足了設(shè)計(jì)要求，加工質(zhì)量明顯提升。同時(shí)，我們對(duì)不銹鋼材料細(xì)長(zhǎng)深孔的加工又積累了一些經(jīng)驗(yàn)。今后，我們將從實(shí)踐中不斷總結(jié)，去探求加工質(zhì)量更好、工作效率更高的工藝。