凸轮轴工艺交流

东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd1凸轮轴工艺交流赵新岭东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd2主要内容我厂凸轮轴工艺现状国内外凸轮轴新材料、新工艺凸轮轴工艺设计基本思路凸轮轴工艺交流东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd3我厂凸轮轴工艺现状产品EQ6100/6102/6105系列EQ491康明斯6B/6C/4B系列DCI11毛坯及材料45#锻件（或楔横轧毛坯）铬钼合金铸铁冷激铸铁70Mn4锻件工艺特点轴颈多刀车车削-普通砂轮粗磨主轴颈-斜头架粗磨小轴-淬火-斜头架精磨小轴-普通砂轮精磨主轴颈-砂带抛光主轴颈多刀车车削-普通砂轮多砂轮磨削-斜头架磨削小轴-粗抛主轴颈-离子氮化-精抛主轴颈数控车车削轴颈-数控磨床磨削主轴颈-数控斜头架磨床磨削小轴-抛光主轴颈数控车车削轴颈-淬火-数控CBN砂轮磨床磨削主轴颈和小轴-GBQ技术抛光主轴颈凸轮仿形多刀车-普通砂轮粗磨-淬火-普通砂轮半精磨、精磨-靠模砂带抛光淬火-普通砂轮强力磨削-离子氮化采用CNC无靠模磨床CBN砂轮磨削凸轮（从毛坯直接磨削成形）-柔性抛光凸轮CNC无靠模外铣机床铣削凸轮-淬火-CNC无靠模磨床CBN砂轮磨削凸轮-柔性抛光凸轮其它多次人工校直成品自动校直基本上不校直自动校直东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd4国内外凸轮轴新材料、新工艺冷激铸铁凸轮轴：工艺方法：铸造时，在凸轮模具内放冷铁，浇铸后凸轮急速冷却，在表面形成莱氏体硬化层。优点：取消热处理，节约能源，凸轮加工可一次成形。缺点：铸造时需人工放置冷铁，劳动强度大。东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd5国内外凸轮轴新材料、新工艺重熔硬化凸轮轴：工艺方法：采用等离子流、保护气体下的电弧、电子束和激光等多种高功率密度热源，扫描凸轮表面，当热源转移后，靠工件自身吸热使熔池激冷而得到细小的莱氏体组织。优点：凸轮的晶粒细小、耐磨性比冷硬铸铁高、易于实现机械化、质量稳定、废品率低、成本低等。缺点：重熔前需将凸轮轴预热、保温、缓冷，工艺复杂、成本高东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd6国内外凸轮轴新材料、新工艺装配式凸轮轴将凸轮(精锻)和轴颈(机加工件)装配到一根心轴上，焊接固定其轴向和角向位置。可以对单个的凸轮表面进行渗碳淬火，既可以提高其抗点蚀的能力和耐磨性，又可以避免使整个凸轮轴产生变形，明显地提高了产品质量；同时还可以减轻凸轮轴的重量并降低生产成本。缺点：装配工艺及设备复杂东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd7国内外凸轮轴新材料、新工艺金属-塑料复合凸轮轴：工艺方法：将粉末金属成型并经磨削加工的凸轮片和中空钢轴放入模具内，在中空轴周围注射塑料。凸轮片和轴之间不再有金属直接接触，而是由塑料固定形成一体。优点：成本及重量均可减少40％，可降低发动机噪声。机加工工艺简单，凸轮轴变形很小。东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd8国内外凸轮轴新材料、新工艺烧结一体化凸轮轴新工艺：采用耐磨性能优良的烧结合金凸轮和质量较轻的钢管合为一个整体的凸轮轴。优点：质量轻（采用钢管作轴体，与冷激铸铁凸轮相比，每根减轻0．9kg，节约材料26％）、耐磨性能优良、改善了润滑系统（利用轴体钢管内孔作主油道）节省了机加工成本（磨削前，凸轮轮廓更接近于成品尺寸，磨削量少，较冷激铸铁减少20％的磨削工作量，同时取消了凸轮轴主油道钻孔、工序，降低了加工成本）。东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd9国内外凸轮轴新材料、新工艺CNC凸轮外铣工艺高转速（HSC）、高性能、干式加工曲轴被对中夹紧，并以低速旋转，用CNC-控制的铣头对表面进行加工。铣头沿X-轴运动，与工件的角度位置（C-轴）同步，切削运动由S-轴（刀具）完成，横向进给运动由X-轴提供，它与C-轴（工件）同步。切削速度（刀具的旋转）由CNC-控制。这一加工工艺的优点是：-加工时间短-切削力小-可通过切屑散热-从而保证了高的工件加工质量东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd10CamshaftMachining/凸轮轴加工1:startpositioncamshaftisfixed2:plungingcamshaftstartstorotate3:rotary-millingcamshaftrotates(0°-90°)4:rotary-millingcamshaftrotates(90°-180°)5:rotary-millingcamshaftrotates(180°-270°)6:rotary-millingcamshaftrotates(270°-360°)Millingtool/刀盘S轴Machinebed/床身Millingunit/铣削单元Guidemotionmillingunit/铣削单元移动方向X轴LINEAR/直线(1stinterpolationgfeedaxis)（第1插补进给轴）GuidemotioncamshaftRotation/凸轮轴转动方向C轴(2ndinterpolatingfeedaxis)（第2插补进给轴）Sheet51.开始位置凸轮轴固定2.切入进给凸轮轴开始转动3.回转铣削凸轮轴转动(0°-90°)4.回转铣削凸轮轴转动(90°-180°)5.回转铣削凸轮轴转动(180°-270°)6.回转铣削凸轮轴转动(270°-360°)国内外凸轮轴新材料、新工艺东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd11Spiralplunging/螺旋线式切入Cuttertrace/刀盘轨迹Lobe/凸轮Roughpart/毛坯Sheet6国内外凸轮轴新材料、新工艺东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd12CBN砂轮的应用:Junker公司的快速点磨(QuickPoint)工艺；Schaudt公司的削皮磨削(HighSpeedPeelGrinding)工艺；数控轨迹跟踪切入磨削；国内外凸轮轴新材料、新工艺东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd13快速点磨工艺：适用范围:一次装夹，完成较短（500mm）轴类零件的外圆、锥面、螺纹、成形面等回转表面的精磨；磨多方平面磨槽/切槽磨削轴肩磨螺纹磨锥面体磨外圆磨圆角磨削方向=点接触国内外凸轮轴新材料、新工艺东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd14国内外凸轮轴新材料、新工艺快速点磨工作原理：采用宽度仅几毫米的CBN砂轮磨削，砂轮轴线和水平工件轴线之间倾斜而产生一个后角，这样砂轮与工件之间的接触区由线接触减小为点接触（实际上是一个很小的半椭圆面），由于磨削点四周的冷却性良好和采用了切削能力强的CBN砂轮得以实现高速高效磨削。回转角成品直径毛坯直径进给量=径向磨削余量接触点实际上是一个半椭圆面东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd15国内外凸轮轴新材料、新工艺优点：柔性好：无驱动夹具，只需靠顶尖摩擦力驱动，无中心架，一次装夹即可完成轴类零件所有回转面加工；效率高：是普通切入磨削的6倍；缺点：由于需要工件高速旋转，对于较长凸轮轴和较重且回转半径较大的曲轴在高速旋转时跳动量较大，易碰伤砂轮，因而不适合磨削；最适宜采用油冷却，需增加防火措施和清洗工序。东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd16国内外凸轮轴新材料、新工艺高速削皮磨削技术适用范围：轴类零件的外圆、轴肩、锥面、成形面等回转表面精磨；凸凹成形面加工轴肩加工外圆加工锥面加工东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd17国内外凸轮轴新材料、新工艺高速削皮磨削工作原理：CBN砂轮带有一倒角，倒角面用于粗加工，圆柱面的前部用于精加工，后端用于光磨加工；砂轮工件横向磨削厚度粗加工区光磨区:精加工区:东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd18国内外凸轮轴新材料、新工艺优点：柔性好：一次装夹即可完成轴类零件所有回转面加工；效率高：缺点：工件原始跳动量较大时易碰伤砂轮，因而不适合磨削细长轴和大余量磨削；最适宜采用油冷却，需增加防火措施和清洗工序。东风汽车有限公司商用车发动机厂CommercialVehicleEnginePlantDongFengMotorCo.,Ltd19国内外凸轮轴新材料、新工艺凸轮数控轨迹跟踪磨削系采用切入式磨削方式，机床砂轮进给轴X轴和工件旋转轴C轴进行插补仿型磨削，完全取消了机械靠模，从而具有良好的柔性。