在选择了毛坯,拟订出加工工艺路线之后,就需确定加工余量,计算各工序的工序尺寸。加工余量大小与加工成本有密切关系,加工余量过大不仅浪费材料,而且增加切削工时,增大刀具和机床的磨损,从而增加成本;加工余量过小,会使前一道工序的缺陷得不到纠正,造成废品,从而也使成本增加,因此,合理地确定加工余量,对提高加工质量和降低成本都有十分重要的意义。
1、加工余量的概念
在机械加工过程中从加工表面切除的金属层厚度称为加工余量。加工余量分为工序余量和加工总余量。
工序余量是指为完成某一道工序所必须切除的金属层厚度,即相邻两工序的工序尺寸之差。
加工总余量是指由毛坯变为成品的过程中,在某加工表面上所切除的金属层总厚度,即毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。
由于毛坯尺寸和各工序尺寸不可避免地存在公差,因此无论是加工总余量还是工序余量实际上是个变动值,因而加工余量又有基本余量、最大余量和最小余量之分,通常所说的加工余量是指基本余量。加工余量、工序余量的公差标注应遵循“入体原则”即:“毛坯尺寸按双向标注上、下偏差;被包容表面尺寸上偏差为零,也就是基本尺寸为最大极限尺寸(如轴);对包容面尺寸下偏差为零,也就是基本尺寸为最小极限尺寸(如内孔)。
加工过程中,工序完成后的工件尺寸称为工序尺寸。由于存在加工误差,各工序加工后的尺寸也有一定的公差,称为工序公差。工序公差带的布置也采用“入体原则”法。
表示加工余量及其公差的关系,不论是被包容面还是包容面,其加工总余量均等于各工序余量之和。
Z = Z + Z + Z + …
加工余量还有双边余量和单边余量之分,平面加工余量是单边余量,它等于实际切削的金属层厚度。对于外圆和孔等回转表面,加工余量是指双边余量,即以直径方向计算,实际切削的金属为加工余量数值的一半。
2、确定加工余量应考虑的因素
为切除前工序在加工时留下的各种缺陷和误差的金属层,又考虑到本工序可能产生的安装误差而不致使工件报废,必须保证一定数值的最小工序余量。为了合理确定加工余量,首先必须了解影响加工余量的因素。影响加工余量的主要因素有:
1) 前工序的尺寸公差 由于工序尺寸有公差,上工序的实际工序尺寸有可能出现最大或最小极限尺寸。为了使上工序的实际工序尺寸在极限尺寸的情况下,本工序也能将上工序留下的表面粗糙度和缺陷层切除,本工序的加工余量应包括上工序的公差。
2) 前工序的形状和位置公差 当工件上有些形状和位置偏差不包括在尺寸公差的范围内时,这些误差又必须在本工序加工纠正,在本工序的加工余量中必须包括它。
3) 前工序的表面粗糙度和表面缺陷 为了保证加工质量,本工序必须将上工序留下的表面粗糙度和缺陷层切除。
4)本工序的安装误差 安装误差包括工件的定位误差和夹紧误差,若用夹具装夹,还应有夹具在机床上的装夹误差。这些误差会使工件在加工时的位置发生偏移,所以加工余量还必须考虑安装误差的影响。