不锈钢材料深孔加工的质量改进

2020-08-21王宁

机械管理开发 2020年7期

王宁

（中国电子科技集团公司第二研究所, 山西太原 030024）

引言

某安装板是LCD 行业某设备上的关键零件，它的加工质量直接影响到整机的性能及可靠性，可见它对该设备起着至关重要的作用。这种安装板材料是不锈钢（1Cr18Ni9Ti），上有精度要求非常高的一排细长深孔，孔与工件侧面的壁厚只有1.5 mm，孔与孔的间距为4 mm，工件跨度较大（长1 534 mm）。对于普通铣床而言，这样的零件属于加工难度系数相当大的零件。针对以前由于加工过程中存在零件薄壁厚处变形、深孔的粗糙度大、垂直度及孔径超差而险些造成废品的问题，我们专门在生产过程中运用PDCA 法（Plan 计划，Do 执行，Cheak 检查，Action处置。PDCA 循环法是质量管理的基本方法之一，是一种科学的工作思路），通过分析、论证，改进加工工艺，满足了设计要求，使该设备的加工质量得到了有效提升。

1 现状分析

1.1 安装板主要技术要求

1）外形尺寸为1 534 mm（长）×100 mm（宽）×40 mm（厚）；

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

3）各深孔与零件侧面的距离只有1.5 mm，须保证零件薄壁处不变形，薄壁处平面度≤0.02 mm；

4）深孔与端面垂直度≤0.06 mm；

5）深孔的粗糙度达Ra1.6 μm 以上；

6）各深孔的孔径公差被控制在0～0.02 mm 以内。

1.2 以前的加工工艺路线及其存在问题

以前的加工工艺路线为：等离子下料—铣工加工外形达图—钳工在钻床上打底孔Φ17 mm—铣工在铣床上镗深孔Φ19+0.02mm。

由于钻床的精度不高，工件未被在钻床上准确装夹定位，导致钳工做出的底孔产生偏斜，孔与孔的间距无法得到保证，转到铣工已无法对孔进行纠偏，结果是加工出的孔的垂直度及孔径严重超差，孔的表面粗糙度达Ra3.2 μm 以上，工件薄壁处表面多处变形，平面度在0.10 mm 以上，零件一次交验合格率为50%，严重影响产品的质量和生产进度，拖延了工期。

2 设定目标

零件薄壁处不变形，平面度≤0.02 mm；深孔与端面垂直度≤0.06 mm；深孔的粗糙度达Ra1.6 μm以上；各深孔的孔径公差被控制在0～0.02 mm 以内；零件合格率达99%，比以前提高49%。

3 分析原因

根据人、机、料、法、环及PDCA 循环原理，做如图1 所示的因果图。

图1 因果图

4 确定主要原因（见下页表1）

表1 要因确定表

5 制定措施与实施

我们经过确认，找出三个主要原因，分别是材料本身有内应力、工装不合理、工艺不合理。在此基础上进行充分讨论，制定了有针对性的对策。从生产实际出发，分别在外协单位、生产现场等地点逐一实施改进措施。

5.1 措施实施一：精加工前进行材料热处理

1）目标：消除工件由于内应力产生的变形。

2）实施过程：精加工前进行退火。

3）实施验证：在精加工前对材料进行退火处理，消除了工件由于内应力产生的变形。

4）结论：措施有效。

5.2 措施实施二：改进工装

1）目标：保证孔的位置公差。

2）实施过程：自制工装弯板，用卡兰一次把工件固定在铣床工作台上，工件的高度应高于工作台50 mm。

3）实施验证：在一次装夹工件的情况下加工出全部深孔，避免了因二次装夹造成的误差，从而保证了孔的位置公差。

4）结论：措施有效。

5.3 措施实施三：改进工艺

1）目标：深孔表面粗糙度达Ra1.6 μm 以上，深孔与端面垂直度≤0.06 mm，各深孔的孔径公差在0～0.02 mm 以内。保证工件薄壁处表面不变形，平面度达0.02 mm 以下。

2）实施过程：将工艺改为“等离子下料—刨（单边各留3 mm 余量）—退火—铣（六面，留1 mm 余量）—磨（外形尺寸达图）—铣（做孔达图）”。其中，孔全部由铣工在精密数显铣床上完成。铣工通过采用四种刀具、四次排屑，每个孔分四次加工完成，达到图纸要求。具体步骤是“点中心孔，钻孔Φ16 mm—铣刀扎孔至Φ18 mm—将Φ22 锥柄立铣磨至Φ18.9 mm，扩孔至Φ18.9 mm，留0.1 mm 铰量—使用新铰刀，铰孔达Φ19+0.02mm”。

3）实施验证：按新的工艺加工后，有效降低了深孔表面粗糙度，保证了孔的垂直度及尺寸精度。工件薄壁处表面未产生变形，同时保证了平面度在0.02 mm 以下。

4）结论：措施有效。