提高小孔機零件電加工一次加工合格率研究

燕凱++劉志強++李+瑩++李冬梅

摘 要：某環塊型零件為高壓渦輪導向器組件中重要的零部件，其結構復雜，零件上分布多個環形槽用做其他零件的定位槽口，零件端面和側壁上更是分布了幾十個各種直徑的小孔和不同尺寸的封嚴槽，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，從電加工參數組合計算，電極尺寸材料優化，介質工作液指標控制，機床加工時機床自身參數管控等方面展開詳細的分析研究，將該零件在小孔機上一次加工合格率由現在20%提高到90%。

關鍵詞： 6σ工具；電加工；合格率

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：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加工，端面深15mm直徑Φ1+0.1小孔一次加工合格率有時不足10%，且因該小孔出口為半圓型開放槽結構其出口電極損耗非常嚴重，由于該工序加工能力低，常常會影響到該零件的批量生產。

開展6σ工具應用，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.原因分析及相關參數調整

試驗過程中對6批共252個零件共3528個孔的加工進行跟蹤收集數據，配合“一次一因子”的試驗方法記錄各個因素X對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原加工參數數據

使用原加工參數和方法進行加工時存在的問題：小孔機電加工14個Φ1孔一次加工合格率只有15%左右，必須多次補加工保證零件合格。每塊零件加工時間為2～2.5小時，效率低。

原加工參數加工合格率大約15%，當P（d）=0.85，查表正態分布表格， 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，發現加工過程中火花放電較弱，電極在零件中常常有“打不動”的情況產生，同時加工過程中從零件中噴出的絕緣液基本為黑色。首先分析的一個原因可能是由于放電過程中毛料雜質較多，堆積在放電間隙內導電不好造成。分析規律可以看出更換電極后加工的前兩個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%，對零件加工合格率有提高效果?？梢姽ぷ饕簤毫Υ蠛?。當P（d）=0.75，查表正態分布表格， 6σ水平指數Z=-0.65σ，工序能力水平較低。

1.3 改變電極絲轉數

將電極絲轉速由200r/min調整到170r/min，調整后再次對零件加工情況進行統計。

電極絲轉數由200調整到170，零件合格率約15%，并沒有明顯的效果。當P（d）=0.85，查表正態分布表格， 6σ水平指數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及電火花加工原理，利用機床功能，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%，對加工合格率影響不大，沒有效果。當P（d）=0.85，查表正態分布表格， 6σ水平指數Z=-1.05σ，工序能力水平較低。

1.4改變電加工放電強度

考慮到各主要電參數對電加工狀態的影響，嘗試修改電加工參數，將脈寬和脈停進行調整，提高火花放電程度。

將加工參數中3段的脈停分別向下調整，增加放電時間，發現加工時的放電程度有所提升，加工單個孔的時間由原來的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，還需要進行修孔。

提高電加工放電程度后加工合格率大約21.4%，對零件加工合格率有一定提高效果。當P（d）=0.786，查表正態分布表格， 6σ水平指數Z=-0.80σ，工序能力水平較低。

1.5電極損耗變化

通過觀察發現加工過零件的電極絲基本上會呈現一個錐度，經過分析是由于電極絲的側壁零件之間有放電產生。 由于電極絲前面產生錐度，所以其相應加工的孔的尺寸也會相應變小，導致孔加工不合格。 分析原因將零件電加工時的加工參數反拷值從原來的0.5mm逐漸增加，但是由于反拷距離增加導致加工時間增加，當反拷值為3mm時，所用的反拷時間大約在5min左右，加工時的效果并不是非常理想，孔加工合格率并沒有顯著提高。

再次對加工后的電極進行分析，發現加工后的電極尺寸。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，由于經過以上試驗，考慮將電極絲的反拷長度繼續增加，提高到10mm利用以下加工參數加工，反拷10mm電極絲的時間大約在1min～2min，打通一個孔的時間在4.5min～5.5min。零件一次加工合格率得到顯著提高，可以達到預期目標，現參數加工一個零件的時間在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%，對零件加工合格率有很大提高效果?？刂齐姌O損耗非常好.當P（d）=0.05，查表正態分布表格， 6σ水平指數Z=1.65 σ，工序加工能力有很大提高。

對改善后加工零件進行數據收集，可以保證零件打孔時一次加工合格率在80%～100%，加工狀態穩定。

結語

通過此次研究，零件在小孔機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、電極絲轉數、工作液電阻值、加工電壓，電流強度等參數，減少電極損耗， 將零件在小孔機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%，改善了零件質量和加工效率。

通過試驗，得出結論：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，零件導電率越高，加工效率及加工質量越高。

參考文獻

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

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