凸轮轴加工

一．定位基准的选择对于一般的轴类零件来说，其轴线即为它的设计基准。发动机凸轮轴遵循这一设计基准，由于凸轮轴各表面的加工难以在一次装夹中完成，因此，减小工件在多次装夹中的定位误差，就成为保证凸轮轴加工精度的关键。采用两顶尖孔作为轴类零件的定位基准，不仅避免了工件在多次装夹中因定位基准的转换而引起的定位误差，也可作为后续工序的定位基准，符合“基准统一原则。这种方法不仅使工件的装夹方便、可靠。简化了工艺规程的制定工作使各工序所使用的夹具结构相同或相近，从而减少了设计、制造夹具的时间和费用，而且有可能在一次装夹中加工出更多表面。这对于大量生产来说，不仅便于采用高效专用机床和设备以提高生产效率，而且也使得所加工的各表面之间具有较高的相互位置精度。二．凸轮轴的材料凸轮轴的材料：球墨铸铁、合金铸铁、冷激铸铁、中碳钢三．加工阶段的划分粗加工：各支承轴颈、正时齿轮轴颈和螺纹轴颈外圆、车凸轮、偏心轮等半精加工：粗磨凸轮、偏心轮等精加工：精磨正时齿轮轴颈和止推面、四个支承轴颈外圆，精磨凸轮、偏心轮光整加工：抛光支承轴颈、凸轮和偏心轮四．凸轮形面的加工凸轮形面粗加工：按刀具：单刀仿形；多刀仿形按车床：双靠模切削：单靠模切削定位：以一个支承轴颈端面作为轴向定位；以正时齿轮和一个支承轴外圆作为定位基准；加工中采用滚轴式辅助支承。也可用铣削加工或者磨削加工代替车削凸轮形面精加工：1、双靠模凸轮磨床机床有两套靠模：靠模自动更换，通过对砂轮直径的控制提高凸轮外形的精度。2、双循环凸轮磨床：可在一次安装后对凸轮轴上全部凸轮连续粗精磨削。先以60m/s的速度大进给量粗磨全部凸轮，以30m/s的磨削速度依次精磨全部凸轮，结束后进行修正。五．凸轮支撑轴颈的磨削采用无心磨床磨削。无心磨床的磨削方式有2种：贯穿式无心磨削和切入式无心磨削。贯穿式无心磨削一般用于单砂轮，它的导轮是单叶双曲面，推动凸轮轴沿轴向移动，仅仅用于磨削光轴。切入式无心磨削是由多砂轮磨削（若是单砂轮磨削，一般砂轮被修整成成型砂轮，如：磨削液压挺柱的球面），如现有480凸轮轴的磨削，可磨削阶梯轴，导轮为多片盘状组合而成，工件不能沿轴向移动，无论是哪一种磨削方式，工件的中心都高于砂轮和导轮的中心，一般切入式磨削都有上料工位、磨削工位、测量工位、卸料工位组成。砂轮线速度60m/s，轴颈径向磨削余量可达3.5mm，单件磨削时间18s，单件工时25s。用无心磨床加工凸轮轴是一种新颖、独特的新工艺，新方法，但又存在一定的局限性，特别是不易磨削轴肩和端面，一般不用于多品种凸轮轴的加工，只用于单一品种、大批量的生产，若要更换所加工的凸轮轴品种，就要更换导轮和砂轮，各砂轮间距需重新调整。切入式无心磨床的修整一般采用单颗粒金刚石修整，修整器所走的路线是凸字形，修整器靠模各段差值与凸轮轴的各段轴颈差值相等。粗磨凸轮轴轴颈所用的砂轮都属于碳化物系列，粒度为60，砂轮线速度为45m/。六．铣端面，钻中心孔中心孔加工是以后加工工序的定位基准，在铣端面时，一般只限定5个自由度即可，用2个V型块限定4个自由度，轴向自由度是由凸轮轴3#轴颈前端面或后端面（在产品设计中，该面应提出具体要求）。目前普遍采用的是自定心定位夹紧，密齿刀盘铣削。轴向尺寸保证后端面到毛坯的粗定位基准尺寸和整个凸轮轴长度，鉴于凸轮轴皮带轮轴颈尺寸较小，钻中心孔时一般选用B5中心钻，钻后的孔深用φ10钢球辅助检查，保证球顶到后端面尺寸和2钢球顶部之间的距离，这样可保证以后定位的一致性。七．凸轮轴的热处理热处理分类：一般热处理、化学热处理、表面热处理球墨铸铁凸轮轴一般都是等温淬火。冷却介质为10号、20号锭子油盐浴或碱浴，淬火后经140°C-250°C低温回火，回火后的组织为黑色针叶状马氏体，硬度HRC50-54。合金铸铁和钢件凸轮轴一般采用中频淬火：淬火频率1000-10000Hz,一般选用7000Hz。也就是感应加热表面淬火，其原理是：将凸轮轴的凸轮放入加热线圈中，由于电流的集肤效应，使凸轮由外层向内加热、升温，使表层一定深度组织转变成奥氏体，而后迅速淬硬的工艺，目前480凸轮轴采用自然回火的方法，其凸轮表面组织为针状马氏体。凸轮轴经表面热处理：可较大地提高零件的扭转和弯曲疲劳强度和表面的耐磨性。感应加热淬火变形小、节能、成本低、劳动生产率高、淬火机可放在冷加工生产线上，便于生产管理。480凸轮轴中频淬火机在感应加热时，要对电源、变压器、感应线圈进行冷却，要求冷却水的温度在25°C-30°C,淬火冷却液的温度为53°C-62°C，若机床本身达不到要求，必须在机床外提一套附加冷却装置，用来给冷却水制冷。八．凸轮轴的化学处理化学处理是将金属置于一定化学介质中，通过化学反应在金属表面生成一种化学覆盖层使获得装饰、耐蚀、绝缘等不同的性能。化学处理一般有氧化处理和磷化处理。磷化处理优点：1.凸轮轴的凸轮一般要经过磷化处理，经过磷化处理后的凸轮在大气中较稳定耐蚀性高于氧化处理，磷化后经重铬酸钾溶液填充浸油处理后，能进一步提高耐蚀性。2.磷化膜孔隙多，具有很强的吸附能力。3.具有润滑性和减摩性。4.具有较高的绝缘性。一般经磷化处理后的凸轮，在经过一段时间磨合后，在桃尖处磷化膜脱落变得铮亮，有利于凸轮和挺柱的初期磨合。一般来说，凸轮轴的磷化膜厚度为0.0025—0.006mm，为了保证凸轮轴的表面精度，要求磷化前的凸轮表面粗糙度0.6。九．凸轮轴的抛光凸轮轴的主轴颈、油封轴颈要求表面粗糙度0.2，所以必须除去主轴颈和油封轴颈的表面磷化膜，为了保证主轴颈和油封轴颈表面粗糙度，必须对它们进行抛光处理，在抛光过程中，由于摩擦生热少，磨；粒散热时间长，可有效地减少工件的变形、烧伤，主要是提高表面的加工精度，使凸轮轴轴颈获得光亮光滑的表面，但不能提高产品尺寸和几何精度，对零件的形位误差不产生任何改变，按目前的工艺水平，抛光砂带采用纸质砂带，砂粒的粒度280—320，抛光液选用煤油，抛光机的专用工装为硬质树脂制的上下两个半圆。