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1、凸轮轴加工工艺凸轮轴加工工艺凸轮轴的加工工艺凸轮轴的材料：球墨铸铁、合金铸铁、冷激铸铁、中碳钢球墨铸铁：将接近灰铸铁成份的铁水经镁或镁的合金或其它球化剂球化处理后而获得具有球状石墨的铸铁。石墨呈球状，大大减轻了石墨对基体的分割性和尖口作用，球墨铸铁具有较高的强度、耐磨性、抗氧化性、减震性及较小的缺口敏锐性。球墨铸铁的凸轮轴一样用在单缸内燃机上，如S195柴油机，做凸轮轴用的球墨铸铁用QT600-3或QT700-2,要求球化为2级石墨球化率90-95%石墨粒度大小大于6级。凸轮轴整体硬度HB230-280合金铸铁：将接近灰铸铁成份的铁水参加Mn、Cr、Mo、Cu等元素。进而与珠光体构成合金，减少
2、铁素体的数量。合金铸铁的凸轮轴一样用于高转速凸轮轴。如CAC480凸轮轴，凸轮轴整体硬度HB263-311。冷激铸铁：一样用于低合金铸铁外表冷激处理，使外层为白口或麻口组织，心部还是灰口组织。如：372凸轮轴。使用冷激铸铁的凸轮轴处于干摩擦或半干摩擦工作状态，而具有承当较大的弯曲与接触应力，要求材料外表层抗磨且高的强度，心部仍有一定的韧性。目前国内所用的冷激铸铁要紧有两大类：铬、钼、铜冷激铸铁和铬、钼、镍冷激铸铁，冷硬层的金相组织:莱氏体+珠光体索氏体冷激铸铁硬度为HRC4552,目前，国内冷激铸铁的硬度在HRC47左右。中碳钢：一样用于大型发动机凸轮轴。如：6102发动机采纳模锻锻造成型，也
3、有一部分用于摩托凸轮轴，成型较简单。模锻后一样要进行退火处理以便于机械加工。凸轮轴加工的典型工艺一凸轮轴轴颈粗加工采纳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。贯穿式无心磨削一样用于单砂轮，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，一样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，不管是哪一种磨削方式，工件的中心都高于砂轮和导轮的中心，一样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
4、颈径向磨削余量可达3.5mm,单件磨削时刻18s,单件工时25s。用无心磨床加工凸轮轴是一种新颖、专门的新工艺，新方法，但又存在一定的局限性,专门是不易磨削轴肩和端面,一样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样采纳单颗粒金刚石修整,修整器所走的道路是凸字形,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/。二、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,一样只限定5个自由度即可,用2个V型块限
5、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,该面应提出详细要求。目前普遍采纳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,钻中心孔时一样选用B5中心钻，钻后的孔深用?10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,如此可保证以后定位的一致性。三、凸轮轴的热处理热处理：将原材料或未成品置于空气或特定介质中,用适当方式进行加热、保温顺冷却,使之获得人们所需要的力学或工艺性能的工艺方法。热处理分类：一样热处理、化学热处理、外表热处理球墨铸铁凸轮轴一样差不多上等温淬火。冷却介质为10号、
6、20号锭子油盐浴或碱浴，淬火后经140C-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样采纳中频淬火：淬火频率1000-10000HZ一样选用7000Hz。也确实是感应加热外表淬火，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凸轮轴采纳自然回火的方法，其凸轮外表组织为针状马氏体。凸轮轴经外表热处理：可较大地提升零件的扭转和弯曲疲惫强度和外表的耐磨性。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，便于生产治理。
7、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25C-30C,淬火冷却液的温度为53C-62C,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。四、凸轮轴的深孔加工在机械加工中L/D5时的孔加工可称为深孔加工，用一般麻花钻钻深孔时有下面困难。1.钻头细长。刚性差，加工时钻头易弯曲和振动，难以保证孔的直线度与加工精度。2.切屑多，而排除切屑的通道长而狭窄，切屑不容易排出。3.孔深切削液不易进入，切削温度过高，散热困难，钻头容易断。深孔钻按工艺的不同可分为在实心物体上钻孔、扩孔、套料3种，而以在实心料上钻孔用得最多，如480凸轮所
8、用的深孔差不多上由枪钻经2头加工而成的。每次钻孔深为L/2+10mm。枪钻钻削是单刃外排屑式的，一样适用于加工?2-?20mm孔，L/D100、外表粗糙度Ra12.5-3.2mm精度H8-H10级的深孔。单刃外排屑深孔钻，最早用于加工枪管，故称枪钻，也是?2-?6mm深孔加工的唯独方法。枪钻带有V形切削刃和一个切削液孔的钻头、钻杆、及适用于某专用设备的钻柄组成。高压切削液7MPa通过钻头的小孔送到切削区域内，进行冷却、润滑并关心排屑，然后再将切屑与切削液顺着V型刀杆排入集中冷却系统中。钻头为硬质合金，采纳焊接式构造。切削用量一样为0.06-0.1mm/r，为了更好地操纵刀具的陈旧程度，刀具采纳
9、径向负荷反应，一旦刀具切削力到达一定的数值，在数控系统的作用下，刀具能自动退回，进而幸免枪钻折断，提升刀具的使用寿命。磨钝后的刀具换下，再重新进行刃磨后方可使用。凸轮轴深孔加工冷却液一样用锭子油，尽管油的冷却成效比乳化液差，但油的润滑成效比冷却液要好得多。五、主轴颈快速点磨加工与CBN砂轮快速点磨是德国勇克公司开发出来的一种先进的外圆高效磨削新工艺，该机床加工凸轮轴只需两顶尖定位夹紧，无需任何夹紧工具，利用前顶尖的高速旋转，通过顶尖和凸轮轴中心孔的摩擦来驱动工件运动，能够实现轴类零件在一次装夹后，用一片砂轮完成7个轴颈、一个端面和一个磨削圆角的工艺。快速点磨砂轮是横向磨损，在磨损经过中，被磨削
10、的凸轮轴外形尺寸可不能因而而发生变化，磨削端面时，砂轮可倾斜士0.5，使砂轮与工件的接触面只要传统磨削端面的1/2。CBN具有良好的导热性，其导热率是硬质合金的13倍，铜的3倍另外CBN具有远优于金刚石的热稳固性和化学稳固性金刚石与铁簇元素易产生亲和作用，可耐13001500的高温，同时与铁簇元素有专门大的化学惰性，CBN是制作切削黑色金属的理想刀具材料。CBN属于立方晶系，它的硬度、强度和其它物理性能远远优于刚玉等系列磨料。在进行磨削经过中CBN本身磨损专门少，在大批量生产经过中，单个零件所需要的成本较小。砂轮的形状、尺寸变化极小，耐用度较高，修整频次约为刚玉系列的1/20,每次修整量约为刚
11、玉系列的1/25,砂轮与工件的磨削区内磨削温度较低，可幸免在磨削的弹性变形时期工件所产生的裂纹和磨削烧伤等现象的显现。CBN具有良好的化学稳固性与耐热性，与碳在2000C时才起反响，在高温下易与水产生反响。砂轮的耐用度高，机床的使用率可达97%以上，与一样砂轮磨削相比，可提升成效600%-700%。当砂轮在宽度方向的磨损量占砂轮宽度的80%时便对砂轮进行修整，砂轮每次修整量为0.006mm,共分3部进行修整，每一步修整量为0.002mm,每修整一次可磨削120根凸轮轴，砂轮线速度为120m/s,可获得较高的金属切除率，使用冷却油做为冷却液，不仅仅是给砂轮和工件提供冷却液，同时也给砂轮和工件提供
12、更好的润滑，同时由于油膜的吸附作用，还能够防止凸轮轴的轴颈外表氧化，防止磨削完后的工件外表生锈。磨削液的供应是采纳喷射法提供的冷却液，冷却较充分，可使砂轮的寿命提升一倍，金属切除率提升一倍以上，同时采纳冷却液反冲的方法，冲洗砂轮外表，防止砂轮堵塞，使CBN颗粒始终以锐利的状态对工件进行切削，再加上CBN粒度较小，凸轮轴轴颈单位面积上参加切削的磨粒比一样砂轮要多，轴颈在被切削时所产生的弹性摩擦和变形时期均较小，因而产生的弹性变形和塑性变形均较小，提升了外表粗糙度，防止外表产生磨削烧伤和因磨粒因素而引起的裂纹。在磨粒切削时期，对产生的热应力和变形应力均较小。由于磨削速度专门高，磨削热量来不及传入工
13、件的深处，瞬时集合在凸轮轴专门薄的表层，构成切屑被带走。磨粒切削点的温度达1000C以上，而内部只要几十度选用CBN砂轮磨削，磨粒锐利，磨削力小，故磨削区发热量少CBN显微硬度73009000HV，抗弯强度300MPa、抗压强度800-1000MPa、热稳固性1250C-1350C。应用声音传感器严格限制砂轮和金刚滚轮间的距离，要紧是防止砂轮修整时砂轮和金刚滚轮发生撞击。砂轮架纵向进给时，传感器测头与砂轮间构成一小的缝隙，砂轮高速旋转压缩砂轮周围的空气，根据空气流通的通道大小不同，所产生的气阻声音大小不一样，进而断定传感器和砂轮间的缝隙而做出反应，一旦砂轮和金刚滚轮产生接触，修整器自动修整砂轮
14、，而声音传感器能根据声音尖锐响声大小来断定砂轮修整的正确性。与树脂类结合剂相比，陶瓷结合剂化学性能稳固，耐热、抗酸、碱，气孔率大，工作时不易发热，在磨削经过中易脱落，热膨胀系数小，强度较高，能保持好CBN的几何形状，且磨具易修整。用于磨削凸轮轴轴颈和端面的CBN砂轮立方氮化硼厚度只要4.55MM，同时是粘附在刚性钢盘上，刚性较好。工件转速与砂轮转速的比为：40/8000无进给磨削即光磨，可提升工件的几何精度和降低外表粗糙度参数值，外表粗糙度随光磨次数的增加而降低，细粒度砂轮比粗粒度好砂轮的修整：修整通常包括整形和修锐，整形是使砂轮到达要求的几何形状和精度，砂轮的几何形状采纳数控插补法进行，修锐
15、是除去磨粒间的结合剂，使磨粒露出结合剂一定高度，构成切削刃，磨粒间间隙以包容切屑。金刚石滚轮磨削修整的特点：生产率高：以切入法进行修整，修整时刻仅需2-10秒，可在进行凸轮轴更换工件时进行修整，不耽误生产节拍，同时由于金刚滚轮的寿命长，修整时刻短，大大缩短了辅助时刻，单件工件的消耗较低，金刚滚轮的精度较高，修整后的砂轮外表质量也较好。矿物油冷却液的要紧成份是轻质矿物油，参加适量的油溶性防锈添加剂。为了增加矿物油的润滑性能，常参加油性添加剂如脂肪酸等，以提升矿物油在低温低压时的浸透和润滑成效。矿物油的供应方法是喷射法，如此，能够提升供液压力，增大磨削液供应速度，以便将磨削热量迅速带走，并能冲破砂
16、轮高速旋转的气流，使磨削液能有效的进入磨削区，改善磨削成效。由于砂轮的气孔小，磨削液必须通过周密过滤。由于磨削经过所产生的磨屑和砂粒等杂质在磨削液中持续增加，以致磨削液变脏变臭，不仅阻碍磨削工件的质量，还会危害环境卫生，快速点磨所用的过滤是柱状纸质过滤。六、凸轮的加工传统的凸轮加工采纳靠模加工，一样来讲，第厂进、排气凸轮都有一个母靠模，凸轮轴上有几个凸轮就有几个靠模，这种加工事实上确实是仿形加工，母靠模的加工误差也会复映到加工的成品凸轮上。详细来讲，有下面缺陷。1.砂轮的利用率也较低，以现生产的480凸轮轴为例，靠模机床砂轮线速度为60m/s,刚换上的砂轮直径为?760mm,但使用到?710m
17、m后就必须重新换砂轮，否则凸轮的型面的误差会增大，砂轮从?760mm磨损到?710mm凸轮型面误差为0.015mm.2.工件头架电架为双速电机,凸轮轴只能用固定转速旋转、凸轮型面上多个磨削点的线速度不一样,磨削时单位时刻的切除量和磨削力不一样,导致凸轮型面加工产生误差，且容易产生磨削烧伤和裂纹。凸轮等速磨削时型面误差为0.036mm。凸轮变速磨削时型面误差为0.012mm。3.工件支承在装有尾架、中心架的摇架上，摇架机构往复摆动势头阻碍凸轮型面精度、粗糙度和生产效率的提升。4.同一个靠模只能用于同一种凸轮轴，因而只适用于单一品种生产，否则就需要重新换靠模，不能实现柔性化，多品种生产。当代的凸轮
18、轴加工用数控磨削，具有如下特点：1.用一套数控装置目前世界上最新的是西门子480D和FANAC210i既操纵工件主轴的无级变速旋转和分度又操纵砂轮架按凸轮型面的升程数值和降程数值的往复运动及横向进给。2.工件主轴由NC装置操纵的伺服电机驱动，实现无级变速传动，不仅能够实现粗磨和精磨所需要的不同转速，而且能够实现工件主轴在每转内按凸轮不同曲线进行自动变速磨削。这能够使凸轮型面上每一磨削点的线速度，金属切削量和磨削力差不多一致，对保证凸轮外表的磨削质量是专门重要的。3.砂轮可实现高速、恒线速度磨削。如480凸轮轴kopp磨床80m/s.4.具有较大的柔性。CNC装置能够存贮20个凸轮轮廓数据和9个
19、磨削数据。知足了凸轮轴多品种变化的柔性生产需要。5.砂轮主轴采纳内平稳装置，取代了往常的液力平稳装置和机械平稳装置，平稳精度高，砂轮几乎不抖动，提升凸轮型面的磨削精度。6.采纳金刚滚轮修整，修整时采纳声速传感器来操纵每次砂轮修整量，能得到好的砂轮修整精度，同时每次砂轮修整后NC装置能自动经历并补偿。7.采纳CBN砂轮，刚换上的新砂轮与换下来废砂轮之间半径方向只要4.5-5mm,进而保证凸轮型面的一致性。七.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,通过化学反响在金属外表生成一种化学覆盖层使获得装饰、耐蚀、绝缘等不同的性能。化学处理一样有氧化处理和磷化处理。磷化处理优点：1.凸轮轴的凸轮一样要通过磷化处理，通过磷化处理后的凸轮在大气中较稳固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，能进一步提升耐蚀性。2.磷化膜孔隙多，具有专门强的吸附能力。3.具有润滑性和减摩性。4.具有较高的绝缘性。一样经磷化处理后的凸轮，在通过一段时刻磨合后，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。一样来讲，凸轮轴的磷化膜厚度为0.00250.006mm,为了保证凸轮轴的外表精度，要求磷化前的凸轮外表粗糙度0.6。八、凸轮轴的抛光凸轮轴的主轴颈、油封轴颈要求外表粗糙度0.2,因而必须除