【正文】 19 1 砂輪的中心坐標(biāo) 在廓形磨削中砂輪也可想象為繞凸輪旋轉(zhuǎn)，磨削點即為滾輪于廓形的切點 D，如圖 7，以 C 表示砂輪中心， Rc 為砂輪半徑，則只要求出砂輪中心的極坐標(biāo) Hc=f(C? )，既可作為數(shù)控磨床的橫進給數(shù)據(jù)。 曲線族方程 f(x， y， ? )＝ 0的全微分為： 0?????????? ?? dfdyfdxfdf yx 16 即： 0????????? ?? dfdyfdxf yx （ ） 包絡(luò)線上各點既是曲線族里的點，其斜率又 應(yīng)滿足公式 ()，將 ()、（ )式聯(lián)立，可得： 0????f （ ） 即包絡(luò)線方程，解此式得出以 ? 表示得 x、 y 值，即包絡(luò)線上的各點坐標(biāo) [8]。以 H表示滾柱與凸輪軸心距，則 H=f(? )，以 Rf 為滾柱半徑，則圓的一般方程為： 222 )s i n()c o s( rRHYHX ???? ?? 因為 H也是 ? 的函數(shù)，此式可寫成隱函數(shù)形式 f(x， y， ? )＝ 0，這里 ? 為參變量，改變 ? 值可得不同的方程式，如圖 6。 表 41 凸輪軸凸輪升程表 φ φ φ 0 41 82 1 42 83 2 43 84 3 44 85 4 45 86 5 46 87 6 47 88 7 48 89 8 49 90 9 50 91 10 51 92 11 52 93 12 53 94 13 54 95 14 55 96 15 56 97 16 57 98 17 58 99 18 59 100 19 60 101 20 61 102 21 62 103 22 63 23 64 24 65 25 66 26 67 27 68 28 69 29 70 30 71 31 72 32 73 33 74 34 75 35 76 36 77 37 78 38 79 39 80 40 81 由于在升程段廓形圓形滾珠與廓形的切點 D1,D2 都不在滾珠與凸輪的連心線上，而磨 15 床砂輪必須磨出 D1,D2 點來，它的半徑又遠遠大于滾珠半徑，所以必須通過計算得出凸輪廓形（ D1,D2）坐標(biāo)，再換算成砂輪中心的坐標(biāo)，作為磨床砂輪橫向進給的依據(jù)。 2)凸輪基圓直徑（ mm）：設(shè)定凸輪基圓直徑，可以用此數(shù)據(jù)微調(diào)凸輪尺寸，因為沒有凸輪的長徑尺寸。 發(fā)動機凸輪軸的凸輪廓形 是以凸輪與φ 10 滾珠對滾時二者中心距離 1y ， 2y 表示的，如圖 5，圖紙給出表列函數(shù) 1y ＝ 1f (φ )， y＝ 2f (φ )表 4— 1為凸輪軸升程表。 [6] 4 凸輪廓形理論計算及加工控制參數(shù) 凸輪軸凸輪的廓形要求 氣門運動的加速度和減速度都是凸輪輪廓的函數(shù)。 3)結(jié)論：輕微夾痕對發(fā)動機性能無影響，沒必要增加投入。 c)拋光小端外圓，需要增加投入。 b)引發(fā)的 質(zhì)量問題：由于凸輪磨床的中心架支撐軸頸是精車表面，對凸輪磨削精度和升程曲線會造成很大的影響。 a)使用這種方法，涉及變動的部分：凸輪磨改三爪、中心架。此工藝方案可繼續(xù)使用。 該凸輪磨床在設(shè)備驗收時即有光亮帶夾痕存在，據(jù)了解目前凸輪桃子磨削工藝大多采用腱槽角向定位三爪夾緊工件小端外圓，中心架支撐軸徑向表面來完成磨削過程，此方案勢必要產(chǎn)生夾痕。 軸頸夾痕 1)軸頸夾痕：凸輪軸線 120 序凸輪磨削時用鍵 槽定位，φ 22 外圓夾緊。 μ＝ F30 Rz=~ μ＝ F15 Rz=~ μ＝ F30 Rz=~ μ＝ F35 Rz=~ 通過比較，決定選用μ＝ ， F30 這組數(shù)據(jù)，磨 5個工件修整一次，粗糙度＜ 。最后在保證砂輪不變的情況下，改變金剛石修整器的修磨速度 F，修整量μ，來提高工件的粗糙度。 工藝難點 主軸頸粗糙度的保證 凸輪軸生產(chǎn)的難點是主軸頸的粗糙度達不到圖紙的要求，圖紙要求為 ，實際加工情況為 Rz≤ ，這就給驗證帶來了很多麻煩。 因為凸輪軸轉(zhuǎn)速低，載荷輕，潤滑又良好，而鑄鐵本身也是一種良好的軸承材料，所以不用襯套，把凸輪軸直接裝入缸蓋凸輪軸孔中。 圖 3 凸輪外形硬度分布圖 鑄鐵凸輪存在摩擦系數(shù)僅為 ～ ，而強度很低的石墨，在摩擦過程中會脫落于接觸處成為潤滑劑，且石墨脫落后留下的孔穴又會成為絕好的儲油槽，使臨界油膜容易保持住。 176。 以內(nèi) HRC48 以上，如圖 3 所示。 最后決定采用冷激合金鑄鐵，即在凸輪軸鑄模的凸輪尖端處放一塊加速鐵水冷卻的鐵塊，使凸輪尖端迅速冷卻，形成桃尖硬化層，其主要金屬基體為菜氏體，可以提高其硬度，并達到工藝要求：凸輪 140176。所以對凸輪軸的材料要求比較高。且工件的粗糙度及凸輪升程均能很好的滿足工藝要求。 由于使用了 CBN砂輪，砂輪直徑有單晶剛玉的φ 600mm 減少到現(xiàn)在的φ 250mm，且使用 11 壽命長， CBN 砂輪的 CBN 層厚度為 3mm，每 100 件修磨一次，每次修磨量為 ，一片砂輪的修磨 次數(shù)為 300 次，可計算得出一片砂輪的理論加工工件數(shù)為 300179。砂輪轉(zhuǎn)速為 5700 轉(zhuǎn) /分，屬于高速磨削，生產(chǎn)率高，耐用度高。這一特點要求砂輪直徑較小。 圖 2 凸輪軸的支撐軸頸 4)采用立方氮化硼（ CBN）砂輪磨削 由于采用了無靠模數(shù)控凸輪磨床，所以整個凸輪輪廓（包括基圓、緩沖段、作用段）的磨削均由 X軸即砂輪架和 C軸即主軸的相對旋轉(zhuǎn)運動完成，其動作為同步動作， 所以凸輪磨削過程中砂輪于工件接觸表面不同且不均勻，緩沖段及作用段接觸面積大于基圓，由此造成加工余量不均勻，緩沖段和作用段加工余量大于基圓，故產(chǎn)生法向切削力的變化。采用數(shù)控多砂輪磨削，可以高效率地磨削凸輪軸支撐軸頸，加工出的軸頸具有較高的圓柱度和較小的徑向跳動。同時，由于這種工藝具有較好的柔性，為以后的產(chǎn)品改進、更新以及多品種的凸輪軸共線生產(chǎn)提供了保證。 2)凸輪采用數(shù)控?zé)o靠模磨削 長期以來，凸輪軸磨床采用靠模，滾輪擺動 仿形機構(gòu)，典型的設(shè)備如日平－蘭迪斯 SCAM 10 － R 型凸輪磨床。凸輪傳統(tǒng)的粗加工方法是采用靠模車床及液壓仿形凸輪銑床，大量生產(chǎn)的凸輪軸毛坯均采用精鍛或精鑄成形，其毛坯精度高，加工余量小，采用以磨代車的新工藝，極大的簡化了凸輪形面的加工。 工藝 分析 表 發(fā)動機凸輪軸生產(chǎn)工藝簡介 8 工序號 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 夾緊位置 備注 10 銑端面，打中心孔 φ 外圓 2V （成活尺寸φ ） φ 36 外圓 2V （成活尺寸φ 32） φ 端面 1V φ 外圓 φ 36 外圓 專機 20 粗車主軸頸 φ 外圓 1V （成活尺寸φ ） 兩端中心孔 4V φ 外圓 半自動液壓仿形車床 30 車削主軸頸并切槽 φ 外圓 1V 兩端中心孔 4V φ 外圓 半自動液壓仿形車床 40 兩端螺孔鉆、擴、攻絲、修中心孔 φ 外圓 2V （成活尺寸φ ） φ 外圓 2V （成活尺寸φ 32） φ 端面 1V φ 外圓 φ 外圓 專機 50 大端外圓磨削 兩端中心孔 1V φ 外圓 1V φ 外圓 半自動端面外圓磨床 60 前軸頸磨削 兩端中心孔 4V φ 外圓 1V φ 外圓 CNC 磨床 70 中間軸頸、后軸頸及推力部端面磨削 兩端中心孔 4V φ 32 外圓 1V φ 32 外圓 CNC 磨床 80 銑鍵槽 φ 外圓 2V φ 32 外圓 2V φ 30 端面 1V 角 向 90176。機床具有較大的剛度，能承受大的工作負(fù)荷 。工件安裝在兩頂尖 之間并以鍵槽做軸向定位，在支承軸頸處安裝輔助支承保證凸輪形面的加工精度。 發(fā)動機凸輪軸毛坯采用精鑄的方法制造，毛坯精度較高，切削量小，故采用磨削的加工工藝，簡化了凸輪形面的加工。當(dāng)砂輪磨損到一定程度時，靠模自動轉(zhuǎn)換，使用第二個靠模來工作 [4]。 凸輪形面的粗加工 目前 在 國內(nèi)主要 是 凸輪軸車床車削加工，也有采用銑削加工和磨削加工的。 凸輪形面的加工 在凸輪軸的加工中，最重要同時難度最大的是凸輪形面的加工。對于各支承軸頸是按粗車 —— 精車 —— 精磨加工的，對于是按凸輪粗磨 —— 精磨加工的，對于斜齒輪是按粗車 —— 精車 —— 精磨 —— 滾齒加工的。 工藝編排：首先以φ 32 和φ 的毛坯面為定位基準(zhǔn)，然后以大端外圓的端面作軸向定位，具體每序的定位基準(zhǔn)和夾緊位置，見表 31發(fā)動機凸輪軸生產(chǎn)工藝簡介 。 （ 3） 精加工包括精磨各支承軸頸、止推面和凸輪以及斜齒輪加工。 （ 2） 半精加工是精車各支承軸頸和精磨齒輪外圓軸頸。 發(fā)動機凸輪軸的加工 的 三個階段 [3]： （ 1） 粗加工階段包括車各支承軸頸、齒輪外圓軸頸和粗磨凸輪。 加工階段的劃分與工序順序的安排 （一）加工階段的劃分 由于凸輪軸的加工精度較高，整個加工不可能在一個工序內(nèi)全不完成。簡化了工藝規(guī)程的制定工作，使各工序所使用的夾具結(jié)構(gòu)相同或相近，從而減少了設(shè)計、制造夾具的時間和費用，而且有可能在一次裝夾中加工出更多表面。 本文 采用兩頂尖孔作為軸類零件的定位基準(zhǔn)，這不僅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，也可作為后續(xù)工序的定位基準(zhǔn)，即符合“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 。 工藝設(shè)計 定位基準(zhǔn)的選擇 對于一般的軸類零件來說，其軸線即為它的設(shè)計基準(zhǔn)。 整個車間為整體地基。 采用高架線結(jié)構(gòu)，使水、電、氣維修非常方便。每 個工人既要 負(fù)責(zé)自己 的這幾臺設(shè)備，同時還要負(fù)責(zé)定工件時、定量檢驗及自檢；最終工序操作工人還要負(fù)責(zé)最終質(zhì)量檢查。 6 3 凸輪軸生產(chǎn)線工藝 分析 生產(chǎn)線布置 選擇生產(chǎn)線 U型布置，設(shè)備安置在中間走道兩旁，各序設(shè)備操作面板及上下料開口一律面向中