凸輪軸的加工
一、凸輪軸的功用
對(duì)各氣缸進(jìn)、排氣門的開(kāi)啟和關(guān)閉起控制作用，同時(shí)，還用來(lái)驅(qū)動(dòng)分電器、汽油泵等輔助裝置。
二、凸輪軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與技術(shù)要求
支承軸頸、進(jìn)、排氣凸輪、偏心輪、驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)輔助裝置的齒輪、正時(shí)齒輪軸頸。
特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、長(zhǎng)徑比大、工件剛性差。
技術(shù)要求：
1、支承軸頸的尺寸精度及各支承軸頸之間的同軸度。
2、正時(shí)齒輪軸頸的尺寸精度及相對(duì)于支承軸頸的同軸度。
3、鍵槽的尺寸和位置精度。
4、止推面相對(duì)于支承軸頸線的垂直度。
5 、凸輪基圓的尺寸精度和相對(duì)于支承軸頸軸線的同軸度。
6 、凸輪的位置精度。
7、凸輪的形狀精度（曲線升程）等。
三、凸輪軸的材料和毛坯制造
工作條件：受沖擊性載荷：要求凸輪軸和支承軸頸表面耐磨。凸輪本身具有足夠的韌性和剛度，需要進(jìn)行熱處理。
材料:鑄鐵（冷硬鑄鐵、可淬硬的低合金鑄鐵、球墨鑄鐵）；鋼：中碳鋼、滲碳鋼。
冷硬鑄鐵多用于凸輪承受隨動(dòng)件高負(fù)荷的場(chǎng)合（英國(guó)）。
可淬硬的低合金鑄鐵凸輪軸多用于凸輪軸承受隨動(dòng)件低負(fù)荷的場(chǎng)合（美國(guó)） 。
鋼凸輪軸：45鋼模鍛。
加熱－模鍛（滾壓、頂鍛、終鍛）－熱切邊－磨殘余飛刺（消除鍛造內(nèi)應(yīng)力、熱處理、校直）。
精度：鑄件（8－9）的精度高于鍛件（5）。
直接棒料加工：美國(guó)冠明斯柴油機(jī)廠、英國(guó)Gardner柴油機(jī)廠、德國(guó)奔馳汽車公司400系列柴油機(jī)。
四、凸輪軸加工工藝性分析
影響加工精度的因素
易變形：剛度低、切削力大、表面殘余應(yīng)力。鋼的凸輪軸熱處理產(chǎn)生變形。影響后續(xù)加工工序余量的安排、變形過(guò)大導(dǎo)致無(wú)法完成后續(xù)加工、報(bào)廢。直接影響到裝配后凸輪軸的使用性能。
措施:粗精分開(kāi)、及時(shí)修正、適時(shí)安排校直工序，加工過(guò)程中安排輔助裝置。
加工難度大
凸輪和偏心輪。
凸輪要求：相位角準(zhǔn)確、升程滿足氣門開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)升降的規(guī)律。靠模加工中加工半徑和切削力、切削速度時(shí)刻變化。
凸輪軸加工工藝分析
一、定位基準(zhǔn)的選擇
兩頂尖孔作為軸類零件的定位基準(zhǔn)： 避免了工件在多次裝夾中因定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換而引起的定位誤差，也可用作，后續(xù)工序的定位基準(zhǔn)，符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”， 裝夾方便、可靠、簡(jiǎn)化了工藝規(guī)程，一次裝夾加工多面。
粗基準(zhǔn)的選擇
常選擇其支承軸頸的毛坯外柱圓面及其一個(gè)側(cè)面作為定位基準(zhǔn)。
端面加工：國(guó)內(nèi)各廠家采用銑削加工。國(guó)外一些（美國(guó)福特）以磨代銑。
1、對(duì)于毛坯是模鍛件尤其是精磨鍛件來(lái)說(shuō)，毛坯精度是由鍛模來(lái)保證的，其精度較高，加工余量也較小。毛坯鍛造后已經(jīng)過(guò)噴丸處理，表面平整、光潔、無(wú)飛邊、毛刺等缺陷。
2、對(duì)于毛坯是鑄件尤其是精鑄件來(lái)說(shuō)，不僅具有較好的加工性，而且加工余量也較精確，其毛坯精度比鍛件還高，完全能保證定位可靠。
3、在凸輪軸加工過(guò)程中，選擇粗基準(zhǔn)還要考慮加工余量的分配均勻、合理。這對(duì)于工件長(zhǎng)徑比較大、剛度低的特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，不僅有利于減小因切削余量不均、切削力劇烈變化而使工件產(chǎn)生的彎曲變形，對(duì)于保證精加工質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率具有重要的意義。
精基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于各支承軸、正時(shí)齒輪、齒輪軸頸和連接軸頸外圓表面的粗加工、半精加工、精加工及支承軸、正時(shí)齒輪軸頸的光整加工凸輪、偏心輪的半精加工、精加工及光整加工，均是以兩頂尖孔作為精基準(zhǔn)。 對(duì)于凸輪、偏心輪的粗加工，一般是以經(jīng)過(guò)加工后的支承軸頸、正時(shí)齒輪軸頸作為定位基準(zhǔn)。各表面精加工之前、熱處理之后，通常安排中心孔的修整工序修整中心孔時(shí)以支承軸進(jìn)行定位，常用的方法是研磨。
二、加工階段的劃分和工序順序的安排
1、加工階段的劃分四個(gè)階段：
粗加工：各支承軸頸、正時(shí)齒輪軸頸和螺紋軸頸外圓、車凸輪、偏心輪等。
半精加工：粗磨凸輪、偏心輪等。
精加工：精磨正時(shí)齒輪軸頸和止推面、四個(gè)支承軸頸外圓，精磨凸輪、偏心輪。
光整加工：拋光支承軸頸、凸輪和偏心輪。
2、工序順序安排
對(duì)各軸頸：車－－粗磨－－精磨－－拋光
淬火加工安排在各主要表面的半精加工之前進(jìn)行，防止經(jīng)過(guò)淬火后變形過(guò)大而造成精加工時(shí)的困難。
三、校直
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：剛度低、易變形
第一次：打中心孔后（保證二、三支承軸外圓加工中余量合理分配）
第二次：磨第二、三支承軸之前，車削四個(gè)支承軸外圓后，（糾正車削支承軸頸時(shí)的變形，保磨削證第二、三支承軸頸時(shí)余量均勻）
第三次：精磨正時(shí)齒輪軸頸、四個(gè)支承軸、螺紋軸頸、齒輪外圓之前，車削凸輪側(cè)面和連接軸頸之后（保證磨削時(shí)余量均勻）
第四次：粗磨凸輪、偏心輪之前，凸輪軸淬火之后（減小和消除工件因淬火引起的變形）
第五次：精磨正時(shí)齒輪軸頸外圓和止推面、四個(gè)支承軸頸外圓、凸輪和偏心輪之前，粗磨凸輪和偏心輪之后（保證精磨時(shí)余量均勻）
第六次：全部凸輪、偏心輪和支承軸頸拋光之后，作為終檢前的最后一次校直。
四、凸輪形面的加工
凸輪形面粗加工：
按刀具：單刀仿形 ；多刀仿形 按車床：雙靠模切削：?jiǎn)慰磕Ｇ邢鳌?nbsp;
定位：以一個(gè)支承軸頸端面作為軸向定位；以正時(shí)齒輪和一個(gè)支承軸外圓作為定位基準(zhǔn)；加工中采用滾軸式輔助支承。也可用銑削加工或者磨削加工代替車削。
凸輪形面精加工：
1、雙靠模凸輪磨床
機(jī)床有兩套靠模：靠模自動(dòng)更換，通過(guò)對(duì)砂輪直徑的控制提高凸輪外形的精度。
2、雙循環(huán)
凸輪磨床：可在一次安裝后對(duì)凸輪軸上全部凸輪連續(xù)粗精磨削。
先以60m/s的速度大進(jìn)給量粗磨全部凸輪，以30m/s的磨削速度依次精磨全部凸輪，結(jié)束后進(jìn)行修正。
3、采用立方氮化硼砂輪，提高壽命，減小砂輪磨損，提高精度。
4、數(shù)控凸輪磨床：應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)控編程，擺脫靠模精度對(duì)凸輪精度的影響。
5、計(jì)算機(jī)數(shù)控－立方氮化硼砂輪凸輪磨床該磨床能迅速變換磨削的凸輪 形狀，達(dá)到甚至超過(guò)目前一般仿形凸輪磨床的生產(chǎn)率。
6、采用電－液脈沖馬達(dá)控制頭架、砂輪架 的同步。
7、采用多片砂輪、高強(qiáng)度砂輪進(jìn)行高速磨削。
8、采用砂輪軸擺動(dòng)裝置減小凸輪形面的表面粗糙度。
9、采用預(yù)選粗、精磨削余量等預(yù)選裝置。
10、采用主動(dòng)測(cè)量裝置。
11、采用自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)修整等裝置。
砂帶拋光
光整加工－砂帶拋光 螺紋加工。
螺紋分類：緊固和傳動(dòng)螺紋；圓柱和圓錐；內(nèi)螺紋和外螺紋；左旋和右旋；單頭和多頭；三角形、梯形、矩形和鋸齒形。
加工方法：小直接內(nèi)螺紋－絲錐功絲；外螺紋－車削、用梳齒螺紋銑刀銑削、用螺紋切頭和滾壓。
五、中頻淬火
原理：通過(guò)感應(yīng)方法產(chǎn)生的交流電流沿導(dǎo)體截面分布是不均勻的。愈靠近導(dǎo)體表面部分的截面處電流密度愈大，在導(dǎo)體中心部分，電流幾乎等于零。當(dāng)交流電頻率越高時(shí)，電流分布越不均勻?？蛇x用不同的電流頻率來(lái)達(dá)到不同的淬透深度。增加淬硬層深度可延長(zhǎng)表面的耐磨壽命，但卻使脆性破壞的傾向增加。
六、凸輪軸加工中易出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題和解決措施
1、精車支承軸后磨不圓
可能問(wèn)題：用單板機(jī)加工，程序易亂，加工尺寸不穩(wěn)定，跳動(dòng)超差。無(wú)法在精車時(shí)得到糾正
解決措施：更換車削支承軸頸設(shè)備，改變控制系統(tǒng)，單板機(jī)定期巡檢。
2、凸輪升程超差
可能問(wèn)題：機(jī)床靠模磨損，靠模精度下降。
解決措施：定期檢查、修整、及時(shí)更換靠模。在磨削凸輪形面時(shí)，采用改變工件回轉(zhuǎn)方向的方法，以提高凸輪曲線的形狀精度。
3、凸輪基面跳動(dòng)超差
可能問(wèn)題：機(jī)床靠模磨損，靠模精度下降。聯(lián)軸器與導(dǎo)軸間隙加大。
解決措施：定期檢查、修整、即使更換靠模和聯(lián)軸器導(dǎo)軸。
4、凸輪軸各主要工作表面精磨后有微小波紋
解決措施：定期檢查、調(diào)整機(jī)床間隙?？刂凭r(shí)的進(jìn)給量，增加走刀次數(shù)和無(wú)火化磨削。