机械加工行业中加工余量(liang)对加工精度(du)的影(ying)响！

       随着对机械加工产品质量要求的不断(duan)提高，人们在探索提高产品质量的方(fang)法和措施方面投入了大量的时间和精力，但是却忽视了加工工艺过程中(zhong)加工余量对产品质量的影(ying)响，认为在加工过程(cheng)中只要有余量就不会对产品质量产生多大影响。在实际机械产品加工过程中发现，零件的加工余量的(de)大小直接影响着产品质量。
      如果加工余量过小则很难消除上道工序加(jia)工过程中残留的形(xing)位误差和表面缺陷；而余(yu)量过大，不仅要增加机械加工的(de)工作量，而(er)且(qie)还会增加材料、工具、能量消耗，更严重的是在加工过程中(zhong)因(yin)切除大量的加工余量所(suo)产生的热(re)量会使零件变形，加(jia)大零件的加工难度，影响产品(pin)质量，因此严格控制(zhi)零件的加工余量很(hen)有(you)必要。

1 加工余量(liang)的概念

      加工(gong)余量(liang)是指(zhi)加(jia)工过程中从加工(gong)表面切去的金属层厚度。加工余量可(ke)分为工序加工余量和总(zong)加(jia)工(gong)余量。工序加(jia)工余(yu)量是指某一表面在一(yi)道工序中所切除的金属层厚度，它(ta)取决于相邻工序(xu)前后工序尺寸之差(cha)。总加工余量是指(zhi)零件从毛坯变为成品的整(zheng)个(ge)加工过程中某一表面切除金属层(ceng)的总厚度，也即是零件上同一表面毛坯尺寸和零件尺寸之差。总加工余量等于各工序加工余量之和。

      由(you)于毛坯制造和各工序(xu)尺寸都不(bu)可避免地存在(zai)着误(wu)差，因而(er)无论总加工余量还是工(gong)序加(jia)工(gong)余量都是个变动(dong)值，出现了最(zui)小加工余量和最大(da)加工余量(liang)。加工余量及公差如(ru)图1所示(shi)。图中，最小加(jia)工余量是前(qian)工序最小工(gong)序尺寸(cun)和本工序最(zui)大工(gong)序尺寸之差；最大加工余(yu)量是指前工序最大工序尺寸和(he)本工序最小工序尺(chi)寸之差。工序加工余量的变动(dong)范围(最(zui)大加工量与最小加工余量的(de)差值)等于前工序与本工序两工(gong)序尺寸公差之和。工序尺寸的公差带一般规定(ding)在零(ling)件(jian)的入体方(fang)向。对于轴类零件来说，其基本尺寸就是最大工序尺寸(cun)，而对于孔来说则是最小工序(xu)尺寸。

2 加工余量对加工精度的影响分析

2.1 加工余量过大对加工精度的影响(xiang)

      零件在机械(xie)加工过程中必定会产生切削热，这(zhe)些切削热一部分(fen)被铁屑和切削液带走，一部分传给刀具(ju)，还(hai)有(you)一(yi)部分(fen)则(ze)传给工件，使零件的温度升高。温(wen)度的高低与加工余量大(da)小有很大关系。加工余量大，粗(cu)加工时间必(bi)然会变长，切削用量也会适当加大(da)，导致切(qie)削热(re)不(bu)断增加(jia)，零件温度不(bu)断升高。零件温度升高带来的(de)最(zui)大危害(hai)就是(shi)使零件产(chan)生变形，尤其对温度变化(hua)比较敏感的材料(如：不(bu)锈钢)影响更大，而且这种热变形贯穿整个加工过程，使加(jia)工难度增(zeng)加，产(chan)品质量受影响。

例如，在加工丝杆类细长轴零件时，由于采用的是一夹(jia)一(yi)顶加(jia)工方法，长度方向(xiang)的自由度受到了(le)限制，此时工件温度若过高则会产生热膨胀(zhang)。在长度(du)方(fang)向的延伸受阻情(qing)况(kuang)下，工件受应力影响必然会产生(sheng)弯曲变形，给后期加工带来很大的麻烦。受热后工件弯曲变形(xing)图如图2所示(shi)。这时如继续加工，将凸出(chu)部(bu)分加工直至成品，待冷(leng)却至常温后零件在应力作用下又会产生反向变形，造成形位误差而影响质(zhi)量。常温后工件弯曲变形图如图3所示。直径方(fang)向(xiang)膨胀后其增大(da)部分会被切除，待工件冷却后则产(chan)生圆柱度和尺寸误差。精密丝杆磨削时，工件的热变形还会引起螺(luo)距的误差。

2.2 加工余量过小对加工精度的(de)影(ying)响

      零件的加(jia)工余量不能过大但也(ye)不能过小，加(jia)工余量过小则不能(neng)消除前道工序加工过程中残留(liu)的(de)形位公差(cha)和表(biao)面(mian)缺陷，从而影(ying)响产(chan)品质量。为了使零件的(de)加工质量得到保证，各工(gong)序所留(liu)最小加工(gong)余量应能保证前工序最小加工余量的基本要求。某零件内孔最小加工余量构成因素示(shi)意图如图4所示。图4a)为所要加工(gong)内孔的零件。如果(guo)该(gai)孔在前道工序加工时轴线o1-o1偏离基准轴线o-o存在位置(zhi)误差n，且内孔存在(zai)圆柱(zhu)度误(wu)差p(如锥度、椭圆等)和(he)表面粗糙(cao)度(du)误差h(如图4b)所示(shi))，那么为(wei)了消(xiao)除(chu)镗孔前的形位公差，镗孔工序的单(dan)边最小加工余量应包含上述误差和缺陷(xian)的数值。考虑到本(ben)工(gong)序镗孔时工件(jian)不可(ke)避免(mian)地存在着(zhe)安装误差，即原孔轴(zhou)线o-o与(yu)工件(jian)安装后的回转轴线o′-o′间的误差e(如图4c)所示)，以及本工序(xu)镗孔时的尺寸公差t，因此本工序的最小加工余量z可(ke)用下(xia)式表示：

z≥t/2+h+p+n+e (单(dan)面余量)

                                                                                               图(tu)4 最小加工余量构成因(yin)素(su)图解

       对(dui)不同(tong)的(de)零件和(he)不同(tong)的工序，上述误差(cha)的数值和表(biao)现形式也各有不同。在决定工序加工(gong)余量时应区别对待。例如，细长轴易弯(wan)曲变(bian)形，母线直(zhi)线误差已超出直径尺寸公差(cha)范围，工序加工余量应适当放(fang)大；对采用浮动绞刀等工具以加(jia)工表面本身定位进(jin)行加工的工序，则可以不(bu)考虑安装误(wu)差e的影响(xiang)，工序加工(gong)余量可相应(ying)减小；对于某些(xie)主要用来降低表面粗糙度的精加工工序(xu),工序加工余量的大(da)小仅仅与表面粗(cu)糙(cao)度h有关。

3 加工余(yu)量的合理选择

3.1 零件加(jia)工余量时的原则

      零件加(jia)工余量的选择与零件使用的材料、尺寸大(da)小、精度等级(ji)、加(jia)工方法有着很大(da)的关系，需视具体情况而定。在确定零件的加(jia)工余(yu)量(liang)时一定(ding)要遵循以下原(yuan)则：

(1)应采用(yong)最小的加(jia)工余量，以求缩短加工时间，并降低零件的加工费用。

(2)应留有充(chong)分(fen)的(de)加工余量，特别是最(zui)后的工序(xu)。加工余量应能保证图纸上所规定的精度(du)和表面粗糙度。

(3)确定加工余量时应考(kao)虑到零件热处理时引起的变(bian)形，否则(ze)将可能产生废品。

(4)确(que)定加工余量时(shi)应考虑到加工(gong)方法和设(she)备(bei)，以及加工过程中可能产生的(de)变形。

(5)确定加工余量(liang)时应考虑到被加工零件的大小。零件(jian)愈大，则加工余量也愈大。因为零件的尺寸增大后，由切削力、内应(ying)力等引起变形的可能性也会增加(jia)。

3.2 确定加(jia)工余量的方法

3.2.1 经验估计法

      经验(yan)估算法在(zai)生产实践中比较常用，是(shi)根据工(gong)艺人员的设计经验(yan)或与同类型零件(jian)进(jin)行比较来确定加工余量的方法。例如，在建船舶中舵杆、舵销(xiao)、中间轴、艉轴的(de)加工(gong)余量(liang)就(jiu)是根据工艺人(ren)员多(duo)年的设计经验而定(ding)的。考虑(lv)到工件的重(zhong)要性(xing)，加(jia)上体积庞大、锻件(jian)毛坯应力(li)大等因素的影响，粗车外圆后(hou)留(liu)6 mm半精车余量，半精车后留3 mm精车余量，精车留1 mm磨削余量(liang)。为了防止加工余量不够而(er)产生废品，经验估计法所估加工余量(liang)一(yi)般偏大。此法常用于单件小(xiao)批量生产。

3.2.2 查表修正(zheng)法

      查表修正法是以(yi)生产实践和(he)试验研究积累的有关加(jia)工余量的资料数据(ju)为(wei)基础编制成表，结合实际加工情(qing)况进行(xing)修订来确定加工余量的方法，此法应用比较广泛。轴承零件粗车(che)后(hou)精车外圆和磨加工外圆(yuan)加工余量分别见表1、表2。

3.2.3 分析计算(suan)法

      分析计算法是(shi)根(gen)据试验资料和计(ji)算公式对影响加工余量的(de)各种因素进行分析和综合计算确定(ding)加工余量的方法。这种方法确定的加工余量既准确又经(jing)济合理，但需要积累比较全面的资料，没有以上两种方法简单直观，因此(ci)此法(fa)目(mu)前应用(yong)较少。
 

4 结语

       在实际生(sheng)产中由于(yu)许多零件毛坯的制作方法都是临时(shi)确定的，比如：离心浇注的不锈钢套改用钢板卷制后焊接而成；冷却器端盖(gai)、电动机底座、齿(chi)轮箱翻砂件改用焊(han)接件等。这些(xie)零件在毛坯的制作过程中有许多不(bu)确定因素，其(qi)形状(zhuang)误差很难预料，因此本文介绍的三种(zhong)确定零件加工余量的方法不(bu)适用这类零件的加工(gong)余量的确定，只能在实际制作过程中灵活掌握。

表1 轴类(lei)零件粗车后精车外圆的加工余量 mm

表2 轴类零件磨加工外圆的加工余量 mm