随着技术的发展与创新,装配式凸轮轴也逐渐得到了应用。由于装配式凸轮轴的加工工艺简单,毛坯的类型与传统的凸轮轴相比差异很大,但应用范围还不是很广,这里以主流发动机厂使用的铸造或锻造的凸轮轴毛坯为例,介绍传统的凸轮轴加工工艺。
1)通常先铣削凸轮轴两端面,并加工出两端的中心孔,为后面工序的主轴颈粗加工作定位用。
2)凸轮轴主轴颈和油封轴颈通常安排三道工序进行加工:粗车和精车安排在同一道工序进行加工,可以采用数控车床来实现;粗磨和精磨安排在另一道工序,可以采用数控主轴颈磨床来实现;最后是采用抛光机来抛光主轴颈和油封轴颈。在数控主轴颈磨床中,通过一次装夹,便可以完成主轴颈和其他轴颈(如油封轴颈)的磨削工作。但在磨削主轴颈时,磨床会在不同的磨削阶段(粗磨、半精磨和精磨)中,自动依次降低工件的转速,并依次降低砂轮的进给量,粗磨、半精磨与精磨之间的切换是通过主动测量仪的信号进行切换的,也就是说,磨削凸轮轴主轴颈通常是配有在线主动测量仪的,如MARPOSS(马波斯)P7型号的在线主动测量仪。
3)通过粗车和精车可以达到产品图样上规定的CPS信号轮、法兰轴颈的精度要求,当然,为了减少凸轮轴装夹的次数,可以把CPS信号轮、法兰轴颈的车削与主轴颈、油封轴颈的车削工序整合。
4)有些凸轮轴产品的凸轮在机加工生产线不需要单独地进行热处理,凸轮的硬度是在毛坯铸造时保证的。例如:冷激铸铁凸轮轴中,在毛坯铸造时可以通过放置冷铁来提高凸轮的硬度。但一些锻造凸轮轴则需要在机加工生产线安排单独的凸轮热处理工序,用来提高凸轮的硬度,从而增加其耐磨性。
对于不需要安排热处理工序的凸轮轴而言,凸轮的加工可以只安排两道工序完成凸轮轴的加工,先是一道磨削工序(采用凸轮数控磨床),从毛坯磨削到接近成品,然后安排一道抛光工序,这样凸轮的加工就完成了。当然凸轮的抛光可以和主轴颈、油封轴颈的抛光整合为一道工序,以减少投资成本。为了提高磨削效率,可以采用CBN砂轮来实现凸轮的磨削。当然,也可以在磨削之前安排一道预加工工序,如用数控外铣机床来铣削凸轮,以减少磨削余量。
对于需要有热处理工序的凸轮轴而言,凸轮的加工需要安排五道工序。先是预加工,可以采用数控铣削工艺(通常为外铣)或磨削工艺;然后安排凸轮的热处理工序;紧接着安排一道探伤检查工序,用来检查凸轮有无热处理裂纹;然后是一道磨削工序(采用凸轮数控磨床);最后安排一道抛光工序,这样凸轮的加工就完成了。前面已说过,凸轮的抛光可以和主轴颈、油封轴颈的抛光整合为一道工序,从而可以节省投资成本。(www.xing528.com)
需要提出的是,在数控凸轮磨床中,通过一次装夹便可以完成凸轮的粗磨、半精磨和精磨工作,磨床会在不同的磨削阶段(粗磨、半精磨和精磨)自动依次降低工件的转速,并依次降低砂轮的进给量。与凸轮轴主轴颈磨床不同的是,粗磨、半精磨和精磨之间的切换不是靠主动测量仪的信号进行切换的,而是数控系统中根据砂轮架滑台的行程来自动精准计算与切换的,因为凸轮磨床是没有主动测量仪的。
5)凸轮轴的主轴颈精磨工序安排在凸轮精磨工序之前,因为在磨削凸轮时磨床的中心架需要支撑在主轴颈上,从而提高凸轮的磨削精度。
6)正时槽的加工可以安排在凸轮加工工序之前,用于凸轮加工时的角向定位。
7)所有的磨削工序中,要求凸轮轴的旋转方向与凸轮轴在发动机中的工作方向相反。在抛光时要求凸轮轴的旋转方向与凸轮轴在发动机中的工作方向相同。
8)凸轮轴的最终清洗可以提高凸轮轴的清洁度,使凸轮轴的杂质含量和杂质的颗粒度都满足产品要求。
9)最后需要进行凸轮轴产品的最终检查,检查有无外观缺陷、加工的特性是否满足产品要求;而且,为了便于追溯,还要求在凸轮轴端面刻印二维码。
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