當代凸輪軸機械加工工藝探討

摘 要：本文主要簡單介紹了凸輪軸的相關內容，分析了當代凸輪軸機械加工工藝，探討當代凸輪軸機械加工工藝的有效應用，以加強對當代凸輪軸機械加工工藝的研究，改良凸輪軸零件，提高發(fā)動機制造水平。

關鍵詞：當代;凸輪軸;機械加工;工藝

凸輪軸是活塞發(fā)動機中的一個零部件，其主要作用是控制發(fā)動機中氣門的開啟和閉合。四沖程發(fā)動機中的凸輪軸轉速僅是曲軸的一般，但已經算是比較高的轉速了，為使凸輪軸在帶動轉速的過程中，能夠承受巨大的扭矩，在設計凸輪軸的時候應當注意兩方面的性能，一是強度，二是支撐力，這兩個性能都要達到標準要求。凸輪軸的制造材質大多數時候都是特種鑄鐵，也有少量的鍛件。由于凸輪軸是發(fā)動機設計中的關鍵點，因此必須予以其高度重視，不容忽視，要加強對凸輪軸設計的探究，優(yōu)化當代凸輪軸機械加工工藝，以提升發(fā)動機設計水平。

1 凸輪軸的相關內容

凸輪軸是發(fā)動機中的重要零部件，其屬于零部件中細長型軸類部分，在剛性上比較薄弱。凸輪軸機械加工工藝，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，這是因為凸輪的形狀相較于普通軸類零部件來說較為特別?，F(xiàn)階段，以汽車行業(yè)中的發(fā)動機為例，凸輪軸根據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，鑄造毛坯的時候凸輪軸的部分材料會形成馬氏體，增加了凸輪軸的耐磨性，而且在工序上也較為簡便，無需進行加熱處理，其優(yōu)勢在于經濟性較好，屬于中低檔發(fā)動機中的凸輪軸零部件[1];二是灰口鑄鐵凸輪軸。這類凸輪軸在鑄造毛坯的時候，運用的材料是灰口鑄鐵，需要對凸輪表面進行重熔淬火，或是利用激光淬火方式來增強其剛度，使其表面更加耐磨。這種加工工藝的施工成本不高，但是工序太過于復雜，所需要耗費的時間比較長，必須實施凸輪表面過熱處理這一工序;三是套裝凸輪軸。在加工套裝凸輪軸的時候，使用的方式是粉末冶金工藝，規(guī)避了過熱處理工序，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 當代凸輪軸機械加工工藝

以某品牌的發(fā)動機為例，其中涉及到了1.8T凸輪軸，由一根進氣凸輪軸和一根排氣凸輪軸組成，凸輪軸的加工工藝在進氣和出氣兩方的路線保持一致，但在尺寸上有所不同，因此在加工進氣和出氣凸輪軸的時候，所需要應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、凸輪側面，然后銑鍵槽、鉆孔攻絲。再者要加強重深孔、粗磨凸輪等工藝的控制，在淬火之間要先進行清洗，將凸輪軸的表面進行重熔淬火，精磨軸頸和凸輪，最后再清洗等待最終的質量檢驗[3]。

3 當代凸輪軸機械加工工藝的有效應用

當代凸輪軸機械加工工藝中，要重視對軸頸徑向跳動工藝的控制，其需要經過兩道工序，分別是軸頸車削、軸頸磨削?；谕馆嗇S機械加工工藝，軸頸車削時的徑向跳動控制，要比軸頸磨削更重要。這是因為當凸輪軸軸頸車削之后，其徑向跳動會出現(xiàn)一定的偏差，會給之后的工序帶來一定的影響，導致尺寸不準確，質量得不到保障。而且相較于磨削設備來說，車床設備的軸頸徑向跳動控制難度更大，一般來說，軸頸磨削的徑向跳動的控制值可達到0.03毫米以下，但是車床軸頸徑向跳動最好也只能控制在0.1毫米之下。為充分應用當代凸輪軸機械加工工藝，加強對凸輪軸軸頸徑向跳動偏差的控制，可采用以下措施：

3.1 降低凸高測量誤差

在進行凸輪粗磨的時候，可充分發(fā)揮液壓中心架的支撐作用，強化磨削工件剛度，將誤差控制在0.01毫米之類，以有效克服軸頸徑向跳動。在完成磨削工序之后，軸頸徑向跳動恢復。測量凸輪軸的凸高時，可采用半徑從測量法，為避免測量結果的誤差過大，則需要控制好軸頸徑向跳動的尺寸，但仍然會存在小范圍內的誤差[4]。因此最佳的測量方法應當是直徑測量法。

3.2 提高重熔淬火質量

在進行重熔淬火這一工序的時候，一定要處理好凸輪與淬火針之間的間隙大小。凸輪軸機械加工工藝標準中，要求兩者之間的間歇應當保持在一點三毫米至一點五毫米之間，當間隙過大的時候，則會在重熔淬火過程中出現(xiàn)斷層;當間隙過小的時候，又可能導致淬火表面塌陷。因此，為避免出現(xiàn)這些事故，保障重熔淬火質量，應當加強對凸輪軸頸徑向跳動的管控，防止其影響凸輪與淬火針之間的關系。

3.3 保障凸輪軸軸頸精磨效果

在實施凸輪軸軸頸精磨加工的時候，需要在凸輪軸的兩端，用頂針來進行固定，以液壓中心架為支撐，強化磨削剛度。可通過調整液壓中心架中心線的進度，來修正軸頸徑向跳動，避免其跳動幅度過大，而導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，隨著科學技術的不斷進步，人們對發(fā)動機的要求逐漸提高，這就要求發(fā)動機中的各個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，在凸輪軸機械加工中，應當保障凸輪表面粗糙度達標，對其進行精磨，但無需實施拋光處理。

4 結束語

對當代凸輪軸機械加工工藝進行分析和探討，十分有必要，其是發(fā)動機中的重要零部件，只有不斷地提高凸輪軸的剛度，提升凸輪軸機械加工工藝水平，才能有效保障凸輪軸的制造質量，為制造先進的發(fā)動機奠定扎實基礎。在凸輪軸機械加工工藝中，一定要加強對凸輪軸軸頸徑向跳動的控制，實施高效的軸頸徑向跳動工藝，以實現(xiàn)凸輪軸機械加工效益最大化。

參考文獻：

[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)凸輪軸機械加工優(yōu)化[J].內燃機車，2011（07）：5+24-25+39.

[3]周望平，葉勝年，胡火明.發(fā)動機凸輪軸的鑄造工藝及機械加工工藝研究[J].中國機械，2013（06）：177-178.

[4]孫海峰，徐寧，夏煥金.凸輪軸在線測量加工加工工藝方法的探討[J].數字技術與應用，2016（04）：257.

作者簡介：徐?。?990-），男 ，山東高唐人，碩士，項目經理，研究方向：發(fā)動機凸輪軸的制造。