提高小孔机零件电加工一次加工合格率研究

燕凯++刘志强++李+莹++李冬梅

摘 要：某环块型零件为高压涡轮导向器组件中重要的零部件，其结构复杂，零件上分布多个环形槽用做其他零件的定位槽口，零件端面和侧壁上更是分布了几十个各种直径的小孔和不同尺寸的封严槽，电加工小孔的一次加工合格率低，加工周期长，电极损耗大。采用6σ工具分析，从电加工参数组合计算，电极尺寸材料优化，介质工作液指标控制，机床加工时机床自身参数管控等方面展开详细的分析研究，将该零件在小孔机上一次加工合格率由现在20%提高到90%。

关键词： 6σ工具；电加工；合格率

中图分类号：TG659 文献标识码：A

0.引言

该零件电加工小孔的一次加工合格率低，加工周期长，电极损耗大。该零件在小孔机上电加工孔一次加工合格率只有20%，大部分的小孔需要两次补加工，端面深15mm直径Φ1+0.1小孔一次加工合格率有时不足10%，且因该小孔出口为半圆型开放槽结构其出口电极损耗非常严重，由于该工序加工能力低，常常会影响到该零件的批量生产。

开展6σ工具应用，找出该零件电加工一次加工合格率低的原因，从根本上解决零件电加工合格率低的问题。

1.原因分析及相关参数调整

试验过程中对6批共252个零件共3528个孔的加工进行跟踪收集数据，配合“一次一因子”的试验方法记录各个因素X对零件一次加工合格率Y的影响程度。（零件的一次电加工合格率为Y ，影响零件一次电加工合格率的因素为Xs）

1.1原加工参数数据

使用原加工参数和方法进行加工时存在的问题：小孔机电加工14个Φ1孔一次加工合格率只有15%左右，必须多次补加工保证零件合格。每块零件加工时间为2～2.5小时，效率低。

原加工参数加工合格率大约15%，当P（d）=0.85，查表正态分布表格， 6σ水平指Z=-1.05σ，工序能力水平较低。

1.2 改变工作液压力值

通过观察电火花放电过程，发现加工过程中火花放电较弱，电极在零件中常常有“打不动”的情况产生，同时加工过程中从零件中喷出的绝缘液基本为黑色。首先分析的一个原因可能是由于放电过程中毛料杂质较多，堆积在放电间隙内导电不好造成。分析规律可以看出更换电极后加工的前两个孔的合格率有较大提升，有大约50%的几率保证更换电极后加工的前两个孔合格，但是其他后面加工的孔无法保证。增大工作液压力值后加工合格率大约25%，对零件加工合格率有提高效果。可见工作液压力大好。当P（d）=0.75，查表正态分布表格， 6σ水平指数Z=-0.65σ，工序能力水平较低。

1.3 改变电极丝转数

将电极丝转速由200r/min调整到170r/min，调整后再次对零件加工情况进行统计。

电极丝转数由200调整到170，零件合格率约15%，并没有明显的效果。当P（d）=0.85，查表正态分布表格， 6σ水平指数Z=-1.05σ，工序能力水平较低。

3.2.3.4 改变工作液电阻值

考虑到零件放电状态及电火花加工原理，利用机床功能，通过增加工作液的树脂量，将电阻值由85kΩ提高到95kΩ。

增大工作液电阻值后加工合格率大约15%，对加工合格率影响不大，没有效果。当P（d）=0.85，查表正态分布表格， 6σ水平指数Z=-1.05σ，工序能力水平较低。

1.4改变电加工放电强度

考虑到各主要电参数对电加工状态的影响，尝试修改电加工参数，将脉宽和脉停进行调整，提高火花放电程度。

将加工参数中3段的脉停分别向下调整，增加放电时间，发现加工时的放电程度有所提升，加工单个孔的时间由原来的5～6分钟将孔打通提高到4～5分钟将孔打通，但是加工零件的合格率仍然没有显著提高，还需要进行修孔。

提高电加工放电程度后加工合格率大约21.4%，对零件加工合格率有一定提高效果。当P（d）=0.786，查表正态分布表格， 6σ水平指数Z=-0.80σ，工序能力水平较低。

1.5电极损耗变化

通过观察发现加工过零件的电极丝基本上会呈现一个锥度，经过分析是由于电极丝的侧壁零件之间有放电产生。 由于电极丝前面产生锥度，所以其相应加工的孔的尺寸也会相应变小，导致孔加工不合格。 分析原因将零件电加工时的加工参数反拷值从原来的0.5mm逐渐增加，但是由于反拷距离增加导致加工时间增加，當反拷值为3mm时，所用的反拷时间大约在5min左右，加工时的效果并不是非常理想，孔加工合格率并没有显著提高。

再次对加工后的电极进行分析，发现加工后的电极尺寸。电极前头的直径大约Φ0.69mm～ Φ0.73mm，电极成锥度的长度大约在10mm～12mm。

分析主要加工超差原因是电极丝的磨损，由于经过以上试验，考虑将电极丝的反拷长度继续增加，提高到10mm利用以下加工参数加工，反拷10mm电极丝的时间大约在1min～2min，打通一个孔的时间在4.5min～5.5min。零件一次加工合格率得到显著提高，可以达到预期目标，现参数加工一个零件的时间在1.3h～1.5h，提高加工效率大约40%。控制电极磨损后加工合格率大约95%，对零件加工合格率有很大提高效果。控制电极损耗非常好.当P（d）=0.05，查表正态分布表格， 6σ水平指数Z=1.65 σ，工序加工能力有很大提高。

对改善后加工零件进行数据收集，可以保证零件打孔时一次加工合格率在80%～100%，加工状态稳定。

结语

通过此次研究，零件在小孔机上电加工孔一次加工合格率由20%提高到90%，电加工能力由-1.05 σ水平提高到1.65 σ水平，提高加工能力2.7 σ。

本课题通过合理安排工作液压力、电极丝转数、工作液电阻值、加工电压，电流强度等参数，减少电极损耗， 将零件在小孔机上电加工孔一次加工合格率由20%提高到90%，电加工工序加工效率提高40%，改善了零件质量和加工效率。

通过试验，得出结论：电极损耗越小小、工作液压力越大、零件排出杂物的效率越高，零件导电率越高，加工效率及加工质量越高。

参考文献

[1]熊腊森，万升云，吴丰顺.6σ技术的工程应用[J].工业工程与管理，2004，9（5）：82-86.

[2]雷卫宁，朱荻.微细孔电加工技术[J].航空精密制造技术，2001，37（3）：11-15.endprint