當(dāng)代凸輪軸機(jī)械加工工藝探討

摘 要：本文主要簡(jiǎn)單介紹了凸輪軸的相關(guān)內(nèi)容，分析了當(dāng)代凸輪軸機(jī)械加工工藝，探討當(dāng)代凸輪軸機(jī)械加工工藝的有效應(yīng)用，以加強(qiáng)對(duì)當(dāng)代凸輪軸機(jī)械加工工藝的研究，改良凸輪軸零件，提高發(fā)動(dòng)機(jī)制造水平。

關(guān)鍵詞：當(dāng)代;凸輪軸;機(jī)械加工;工藝

凸輪軸是活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)零部件，其主要作用是控制發(fā)動(dòng)機(jī)中氣門的開(kāi)啟和閉合。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中的凸輪軸轉(zhuǎn)速僅是曲軸的一般，但已經(jīng)算是比較高的轉(zhuǎn)速了，為使凸輪軸在帶動(dòng)轉(zhuǎn)速的過(guò)程中，能夠承受巨大的扭矩，在設(shè)計(jì)凸輪軸的時(shí)候應(yīng)當(dāng)注意兩方面的性能，一是強(qiáng)度，二是支撐力，這兩個(gè)性能都要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。凸輪軸的制造材質(zhì)大多數(shù)時(shí)候都是特種鑄鐵，也有少量的鍛件。由于凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)，因此必須予以其高度重視，不容忽視，要加強(qiáng)對(duì)凸輪軸設(shè)計(jì)的探究，優(yōu)化當(dāng)代凸輪軸機(jī)械加工工藝，以提升發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)水平。

1 凸輪軸的相關(guān)內(nèi)容

凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零部件，其屬于零部件中細(xì)長(zhǎng)型軸類部分，在剛性上比較薄弱。凸輪軸機(jī)械加工工藝，不僅具有一般軸類零部件加工的共性特性，還具有其自身的特殊性，這是因?yàn)橥馆喌男螤钕噍^于普通軸類零部件來(lái)說(shuō)較為特別。現(xiàn)階段，以汽車行業(yè)中的發(fā)動(dòng)機(jī)為例，凸輪軸根據(jù)材料可分為三種類別。分別是：一是冷激鑄鐵凸輪軸。這一凸輪軸的加工工藝是冷激鑄造，鑄造毛坯的時(shí)候凸輪軸的部分材料會(huì)形成馬氏體，增加了凸輪軸的耐磨性，而且在工序上也較為簡(jiǎn)便，無(wú)需進(jìn)行加熱處理，其優(yōu)勢(shì)在于經(jīng)濟(jì)性較好，屬于中低檔發(fā)動(dòng)機(jī)中的凸輪軸零部件[1];二是灰口鑄鐵凸輪軸。這類凸輪軸在鑄造毛坯的時(shí)候，運(yùn)用的材料是灰口鑄鐵，需要對(duì)凸輪表面進(jìn)行重熔淬火，或是利用激光淬火方式來(lái)增強(qiáng)其剛度，使其表面更加耐磨。這種加工工藝的施工成本不高，但是工序太過(guò)于復(fù)雜，所需要耗費(fèi)的時(shí)間比較長(zhǎng)，必須實(shí)施凸輪表面過(guò)熱處理這一工序;三是套裝凸輪軸。在加工套裝凸輪軸的時(shí)候，使用的方式是粉末冶金工藝，規(guī)避了過(guò)熱處理工序，有利于提升尺寸的精確性，但是所使用的毛坯材料成本比較高[2]。

2 當(dāng)代凸輪軸機(jī)械加工工藝

以某品牌的發(fā)動(dòng)機(jī)為例，其中涉及到了1.8T凸輪軸，由一根進(jìn)氣凸輪軸和一根排氣凸輪軸組成，凸輪軸的加工工藝在進(jìn)氣和出氣兩方的路線保持一致，但在尺寸上有所不同，因此在加工進(jìn)氣和出氣凸輪軸的時(shí)候，所需要應(yīng)用的加工刀具不盡相同，在加工程序上也具有一定的差異性。其凸輪軸加工工藝具體路線如下：在套車兩端面鉆出中心孔，控制車削軸頸、沉割槽、止推擋、凸輪側(cè)面，然后銑鍵槽、鉆孔攻絲。再者要加強(qiáng)重深孔、粗磨凸輪等工藝的控制，在淬火之間要先進(jìn)行清洗，將凸輪軸的表面進(jìn)行重熔淬火，精磨軸頸和凸輪，最后再清洗等待最終的質(zhì)量檢驗(yàn)[3]。

3 當(dāng)代凸輪軸機(jī)械加工工藝的有效應(yīng)用

當(dāng)代凸輪軸機(jī)械加工工藝中，要重視對(duì)軸頸徑向跳動(dòng)工藝的控制，其需要經(jīng)過(guò)兩道工序，分別是軸頸車削、軸頸磨削。基于凸輪軸機(jī)械加工工藝，軸頸車削時(shí)的徑向跳動(dòng)控制，要比軸頸磨削更重要。這是因?yàn)楫?dāng)凸輪軸軸頸車削之后，其徑向跳動(dòng)會(huì)出現(xiàn)一定的偏差，會(huì)給之后的工序帶來(lái)一定的影響，導(dǎo)致尺寸不準(zhǔn)確，質(zhì)量得不到保障。而且相較于磨削設(shè)備來(lái)說(shuō)，車床設(shè)備的軸頸徑向跳動(dòng)控制難度更大，一般來(lái)說(shuō)，軸頸磨削的徑向跳動(dòng)的控制值可達(dá)到0.03毫米以下，但是車床軸頸徑向跳動(dòng)最好也只能控制在0.1毫米之下。為充分應(yīng)用當(dāng)代凸輪軸機(jī)械加工工藝，加強(qiáng)對(duì)凸輪軸軸頸徑向跳動(dòng)偏差的控制，可采用以下措施：

3.1 降低凸高測(cè)量誤差

在進(jìn)行凸輪粗磨的時(shí)候，可充分發(fā)揮液壓中心架的支撐作用，強(qiáng)化磨削工件剛度，將誤差控制在0.01毫米之類，以有效克服軸頸徑向跳動(dòng)。在完成磨削工序之后，軸頸徑向跳動(dòng)恢復(fù)。測(cè)量凸輪軸的凸高時(shí)，可采用半徑從測(cè)量法，為避免測(cè)量結(jié)果的誤差過(guò)大，則需要控制好軸頸徑向跳動(dòng)的尺寸，但仍然會(huì)存在小范圍內(nèi)的誤差[4]。因此最佳的測(cè)量方法應(yīng)當(dāng)是直徑測(cè)量法。

3.2 提高重熔淬火質(zhì)量

在進(jìn)行重熔淬火這一工序的時(shí)候，一定要處理好凸輪與淬火針之間的間隙大小。凸輪軸機(jī)械加工工藝標(biāo)準(zhǔn)中，要求兩者之間的間歇應(yīng)當(dāng)保持在一點(diǎn)三毫米至一點(diǎn)五毫米之間，當(dāng)間隙過(guò)大的時(shí)候，則會(huì)在重熔淬火過(guò)程中出現(xiàn)斷層;當(dāng)間隙過(guò)小的時(shí)候，又可能導(dǎo)致淬火表面塌陷。因此，為避免出現(xiàn)這些事故，保障重熔淬火質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)凸輪軸頸徑向跳動(dòng)的管控，防止其影響凸輪與淬火針之間的關(guān)系。

3.3 保障凸輪軸軸頸精磨效果

在實(shí)施凸輪軸軸頸精磨加工的時(shí)候，需要在凸輪軸的兩端，用頂針來(lái)進(jìn)行固定，以液壓中心架為支撐，強(qiáng)化磨削剛度。可通過(guò)調(diào)整液壓中心架中心線的進(jìn)度，來(lái)修正軸頸徑向跳動(dòng)，避免其跳動(dòng)幅度過(guò)大，而導(dǎo)致軸頸精磨表面中出現(xiàn)不均勻性，以免破壞軸頸邊緣毛刺。

3.4 控制凸輪表面的粗糙程度

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求逐漸提高，這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)中的各個(gè)零部件取得較好的發(fā)展和創(chuàng)新，需要高精度的零部件。為此，在凸輪軸機(jī)械加工中，應(yīng)當(dāng)保障凸輪表面粗糙度達(dá)標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行精磨，但無(wú)需實(shí)施拋光處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)當(dāng)代凸輪軸機(jī)械加工工藝進(jìn)行分析和探討，十分有必要，其是發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要零部件，只有不斷地提高凸輪軸的剛度，提升凸輪軸機(jī)械加工工藝水平，才能有效保障凸輪軸的制造質(zhì)量，為制造先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。在凸輪軸機(jī)械加工工藝中，一定要加強(qiáng)對(duì)凸輪軸軸頸徑向跳動(dòng)的控制，實(shí)施高效的軸頸徑向跳動(dòng)工藝，以實(shí)現(xiàn)凸輪軸機(jī)械加工效益最大化。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇鋼.凸輪主軸加工工藝[J].科技信息，2011（35）：250-251.

[2]李大海，李曉慧.單節(jié)凸輪軸機(jī)械加工優(yōu)化[J].內(nèi)燃機(jī)車，2011（07）：5+24-25+39.

[3]周望平，葉勝年，胡火明.發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的鑄造工藝及機(jī)械加工工藝研究[J].中國(guó)機(jī)械，2013（06）：177-178.

[4]孫海峰，徐寧，夏煥金.凸輪軸在線測(cè)量加工加工工藝方法的探討[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016（04）：257.

作者簡(jiǎn)介：徐健（1990-），男 ，山東高唐人，碩士，項(xiàng)目經(jīng)理，研究方向：發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的制造。