不銹鋼材料深孔加工的質量改進

王 寧

（中國電子科技集團公司第二研究所, 山西 太原 030024）

引言

某安裝板是LCD 行業某設備上的關鍵零件，它的加工質量直接影響到整機的性能及可靠性，可見它對該設備起著至關重要的作用。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長深孔，孔與工件側面的壁厚只有1.5 mm，孔與孔的間距為4 mm，工件跨度較大（長1 534 mm）。對于普通銑床而言，這樣的零件屬于加工難度系數相當大的零件。針對以前由于加工過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些造成廢品的問題，我們專門在生產過程中運用PDCA 法（Plan 計劃，Do 執行，Cheak 檢查，Action處置。PDCA 循環法是質量管理的基本方法之一，是一種科學的工作思路），通過分析、論證，改進加工工藝，滿足了設計要求，使該設備的加工質量得到了有效提升。

1 現狀分析

1.1 安裝板主要技術要求

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

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

3）各深孔與零件側面的距離只有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Ra1.6 μm 以上；

6）各深孔的孔徑公差被控制在0～0.02 mm 以內。

1.2 以前的加工工藝路線及其存在問題

以前的加工工藝路線為：等離子下料—銑工加工外形達圖—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確裝夾定位，導致鉗工做出的底孔產生偏斜，孔與孔的間距無法得到保證，轉到銑工已無法對孔進行糾偏，結果是加工出的孔的垂直度及孔徑嚴重超差，孔的表面粗糙度達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，零件一次交驗合格率為50%，嚴重影響產品的質量和生產進度，拖延了工期。

2 設定目標

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Ra1.6 μm以上；各深孔的孔徑公差被控制在0～0.02 mm 以內；零件合格率達99%，比以前提高49%。

3 分析原因

根據人、機、料、法、環及PDCA 循環原理，做如圖1 所示的因果圖。

圖1 因果圖

4 確定主要原因（見下頁表1）

表1 要因確定表

5 制定措施與實施

我們經過確認，找出三個主要原因，分別是材料本身有內應力、工裝不合理、工藝不合理。在此基礎上進行充分討論，制定了有針對性的對策。從生產實際出發，分別在外協單位、生產現場等地點逐一實施改進措施。

5.1 措施實施一：精加工前進行材料熱處理

1）目標：消除工件由于內應力產生的變形。

2）實施過程：精加工前進行退火。

3）實施驗證：在精加工前對材料進行退火處理，消除了工件由于內應力產生的變形。

4）結論：措施有效。

5.2 措施實施二：改進工裝

1）目標：保證孔的位置公差。

2）實施過程：自制工裝彎板，用卡蘭一次把工件固定在銑床工作臺上，工件的高度應高于工作臺50 mm。

3）實施驗證：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）結論：措施有效。

5.3 措施實施三：改進工藝

1）目標：深孔表面粗糙度達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。保證工件薄壁處表面不變形，平面度達0.02 mm 以下。

2）實施過程：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（外形尺寸達圖）—銑（做孔達圖）”。其中，孔全部由銑工在精密數顯銑床上完成。銑工通過采用四種刀具、四次排屑，每個孔分四次加工完成，達到圖紙要求。具體步驟是“點中心孔，鉆孔Φ16 mm—銑刀扎孔至Φ18 mm—將Φ22 錐柄立銑磨至Φ18.9 mm，擴孔至Φ18.9 mm，留0.1 mm 鉸量—使用新鉸刀，鉸孔達Φ19+0.02mm”。

3）實施驗證：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生變形，同時保證了平面度在0.02 mm 以下。

4）結論：措施有效。

6 效果檢查（見表2）

表2 改進前后深孔的加工情況對比表

7 結語

在科研生產中，科學合理地使用質量管理工具，對解決實際問題會起到事半功倍的效果。通過本次質量改進，使零件加工滿足了設計要求，加工質量明顯提升。同時，我們對不銹鋼材料細長深孔的加工又積累了一些經驗。今后，我們將從實踐中不斷總結，去探求加工質量更好、工作效率更高的工藝。