凸轮轴加工
- 格式:doc
- 大小:28.00 KB
- 文档页数:4
凸轮轴加工工艺凸轮轴是发动机中的重要构件之一,它主要起到控制气门开闭时间和气门升程的作用,对于发动机的性能和效率有着重要影响。
因此,凸轮轴的加工工艺十分关键,下面将详细介绍凸轮轴的加工工艺流程。
凸轮轴的加工需要选用高精度的数控机床进行加工。
加工前需要进行工艺规程和工艺卡的编制,明确各道工序的要求和顺序。
在加工过程中,需要使用切削液进行冷却和润滑,以保证加工质量。
第一道工序是凸轮轴的车削。
车削是将原材料的一端固定在机床上,通过机床的主轴旋转,切削刀具在凸轮轴上移动,使工件表面达到所需的形状和尺寸。
车削过程中需要控制切削刀具的进给速度和主轴转速,以保证加工质量和效率。
第二道工序是凸轮轴的铣削。
铣削是使用铣刀进行切削,将凸轮轴上不需要的部分切削掉,以得到凸轮轴的最终形状。
铣削过程中需要控制铣刀的进给速度和主轴转速,同时还需要控制切削刀具的切削深度和切削宽度,以保证加工质量和效率。
第三道工序是凸轮轴的磨削。
磨削是利用磨粒对凸轮轴进行磨削,以提高其表面质量和精度。
磨削过程中需要控制磨粒的种类和大小,磨削速度和磨削压力,以保证加工质量和效率。
第四道工序是凸轮轴的热处理。
热处理是将凸轮轴加热到一定温度,然后进行冷却,以改变其组织结构和性能。
热处理过程中需要控制加热温度和保温时间,冷却速度和冷却介质,以保证加工质量和效果。
第五道工序是凸轮轴的精密磨削。
精密磨削是对凸轮轴进行进一步的磨削,以提高其精度和表面质量。
精密磨削过程中需要使用高精度的磨削设备和磨粒,同时需要控制磨削参数和工艺,以保证加工质量和效率。
进行凸轮轴的检测和组装。
检测是对加工后的凸轮轴进行尺寸和形状的检测,以确保其符合设计要求。
组装是将凸轮轴安装到发动机中,并进行调试和测试,以确保其正常工作。
凸轮轴的加工工艺包括车削、铣削、磨削、热处理、精密磨削、检测和组装等工序。
在加工过程中需要控制各种参数和工艺,以保证加工质量和效率。
只有通过精密的加工工艺,才能制造出高质量的凸轮轴,提高发动机的性能和效率。
凸轮轴加工工艺(一)凸轮轴加工工艺简介•凸轮轴是发动机中重要的传动零件之一,其加工工艺对发动机的性能和可靠性有着重要影响。
•本文将介绍凸轮轴加工工艺的基本概念、流程以及常见的加工方法。
凸轮轴加工的基本概念•凸轮轴是通过加工将机械元件上的凸轮加工成一定形状的轴状零件。
•凸轮轴加工主要包括车削、磨削、刻槽、抛光等工艺。
凸轮轴加工的流程1.设计凸轮轴的图纸,包括凸轮的形状、角度、半径等参数。
2.准备材料,一般采用高强度合金钢。
3.车削工艺:–选择合适的车削加工设备,如数控车床。
–车削的过程中要确保凸轮的精度和表面质量。
–根据凸轮的形状进行车削。
4.磨削工艺:–选用磨削设备进行凸轮的磨削,以提高加工精度和表面光洁度。
–注意磨削过程中的冷却液和磨削液的使用。
5.刻槽工艺:–根据设计要求,在凸轮上刻槽,以满足其他机械元件的配合要求。
–刻槽方式可以采用刀具刻槽或电火花刻槽。
6.抛光工艺:–通过抛光工艺提高凸轮轴表面的光洁度和精度。
–抛光可以采用机械抛光或化学抛光的方法。
常见的凸轮轴加工方法•数控车床加工:利用数控车床进行凸轮轴的车削、磨削、刻槽等加工操作,具有高精度和高效率的特点。
•磨削加工:采用磨床进行凸轮轴的精密磨削,可以达到较高的加工精度。
•抛光加工:采用机械抛光或化学抛光的方法,提高凸轮轴表面的光洁度和精度。
结论•凸轮轴加工是发动机制造过程中的重要环节,对发动机的性能和可靠性有着重要影响。
•正确的凸轮轴加工工艺可以提高凸轮轴的加工精度和表面质量,从而保证发动机的正常运行。
以上是关于凸轮轴加工工艺的一些基本概念、流程以及常见加工方法的介绍,希望对读者们有所帮助。
加工工艺的优化•在凸轮轴加工工艺中,可以通过以下方式优化加工工艺,提高加工效率和质量:1.刀具选用:–选择合适的切削工具,包括车刀、磨削砂轮等,以满足凸轮轴的加工需求。
–刀具的材料和刃磨方式也需要与材料相匹配,以提高切削效果和工具寿命。
2.工艺参数调整:–根据凸轮轴的形状、材料和加工要求,调整加工参数,如切削速度、进给速度、切削深度等。
凸轮轴加工方法凸轮轴是一种用于控制气门开合时机的机械零部件,广泛应用于汽车、摩托车、发电机和船舶等内燃机设备中。
由于凸轮轴主要用于控制气门的正时运动,因此其制造加工过程要求精度高、表面光滑、强度大、耐磨性好等特点。
下面我将详细介绍凸轮轴的加工方法。
凸轮轴的加工方法主要包括以下几个步骤:材料准备、设计图纸制作、车削、热处理、研磨、喷涂及总装等。
接下来我将逐一介绍这些步骤。
首先是材料准备。
凸轮轴通常采用高强度合金钢作为基础材料。
这种材料具有较高的强度和耐磨性,能够满足凸轮轴的工作要求。
在材料准备过程中,需要根据凸轮轴的尺寸、形状和材料要求选择合适的钢材,并进行锻造或切割成所需的坯料。
接下来是设计图纸制作。
根据凸轮轴的功能和使用要求,需要根据设计规范和要求制作详细的设计图纸。
设计图纸应包括凸轮轴的尺寸、形状、孔距、边缘处理和表面光洁度等要求。
设计图纸制作完成后,可以进行车削加工。
车削加工是凸轮轴制造中最重要的工序之一。
它是通过将工件固定在车床上,利用车刀逐渐切削去除金属材料,形成凸轮轴的外形和内孔。
车削加工可以采用多轴车床来实现,通过动态切削和传动装置的配合,精确地控制凸轮轴的形状和尺寸。
在车削加工完成后,需要对凸轮轴进行热处理。
热处理是通过加热和冷却的过程来改变材料的结构和性能。
热处理的主要目的是提高凸轮轴的强度和耐磨性,减少因磨损而引起的故障。
常用的热处理方法包括淬火、回火和正火等。
热处理完成后,需要进行研磨加工。
研磨是通过研磨机械将凸轮轴的表面进行微小的切削和抛光,以提高其表面光洁度和精度。
研磨加工可以分为粗磨、中磨和精磨等不同工序,每个工序都有特定的研磨工具和研磨参数,以保证研磨效果的质量。
研磨加工完成后,可以对凸轮轴进行喷涂。
喷涂是将合适的涂层材料喷射到凸轮轴的表面,以提高其耐磨性和抗腐蚀性。
常用的喷涂材料包括热喷涂材料、阳极氧化涂层、涂层颗粒等,每种材料都有不同的特性和应用范围。
最后是凸轮轴的总装。
发动机主要零件的加工工艺和设备(笔记)一、凸轮轴加工传统材料:优质碳素钢、合金结构钢、冷激铸铁、可锻铸铁、珠光体球墨铸铁及合金铸铁等。
1、凸轮轴的粗加工的传统工艺方法是采用靠模车床及液压仿形凸轮铣床,铣削的凸轮尺寸精度和形状都优于车削,事直接进行精磨。
对于加工余量大,较为先进的加工方法为采用CNC凸轮铣床(无靠模),铣削方法有外铣和轮廓回转铣削两种。
提供外铣技术的公司主要有:HELLER公司,日本小松、日本片冈等。
2、长期以来,凸轮轴磨床采用靠模,滚轮摆动仿形机构。
现凸轮磨床完全靠CNC控制获得精密的凸轮轮廓,同时工件无级变速旋转,广泛采用CBN (立方氮化硼)砂轮加工凸轮轴,这不仅摆脱了靠模精度对凸轮精度的影响,而且砂轮的磨损不影响加工精度。
目前能提供这种技术的公司有:美国Landis公司、英国Landis公司、日本NTC、丰田工机、德国的Kopp公司、Schaudt公司及Junker公司;意大利的Saimp公司等。
典型设备介绍:1)、Landis(兰迪斯)磨床a、采用高刚性、高强度合金铸铁床身,砂磨在静压导轨上移动,砂磨轴承采用高载荷静压轴承驱动砂轮采用超精密的调速电机进行磨削进程中的补偿以实现恒速磨削,砂轮的修整能进行自动补偿;b、该机床可使用CBN砂轮,使用CBN时砂磨每次的修整量是0.00075—0.00150mm;c、工作台拖板的移动采用重载荷、精密滚珠丝杆,编程控制往复运动;d、工件回转主轴采用超精密长寿命轴承,并采用变频无刷伺服电机直接驱动而取消皮带或齿轮驱动方式。
工作台拖板、砂轮轴架、主轴运动均采用闭环伺服驱动;e、砂轮修整安装在砂轮架上自动修整:1、金刚石滚轮修整;2、CNC编程修整;f、采用Landis 3200 CNC控制系统。
该机床达到的精度:1、轮廓精度总升程误差0.01mm2、每度升程误差≤0.0025mm3、角度相位误差(凸轮到凸轮)0.25°4、基圆尺寸误差±0.012mm砂轮恒线速度从30m/s到60m/s,可无级调速。
凸轮轴的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感性。
球墨铸铁的凸轮轴一般用在单缸内燃机上,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加入Mn、Cr、Mo、Cu等元素。
从而与珠光体形成合金,减少铁素体的数量。
合金铸铁的凸轮轴一般用于高转速凸轮轴。
如CAC480凸轮轴,凸轮轴整体硬度HB263-311。
冷激铸铁:一般用于低合金铸铁表面冷激处理,使外层为白口或麻口组织,心部仍是灰口组织。
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,而具有承受较大的弯曲与接触应力,要求材料表面层抗磨且高的强度,心部仍有一定的韧性。
目前国内所用的冷激铸铁主要有两大类: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HRC45—52,目前,国内冷激铸铁的硬度在HRC47左右。
中碳钢:一般用于大型发动机凸轮轴。
如:6102发动机采用模锻锻造成型,也有一部分用于摩托凸轮轴,成型较简单。
模锻后一般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用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。
贯穿式无心磨削一般用于单砂轮,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,一般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,无论是哪一种磨削方式,工件的中心都高于砂轮和导轮的中心,一般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。
一.定位基准的选择
对于一般的轴类零件来说,其轴线即为它的设计基准。
发动机凸轮轴遵循这一设计基准,由于凸轮轴各表面的加工难以在一次装夹中完成,因此,减小工件在多次装夹中的定位误差,就成为保证凸轮轴加工精度的关键。
采用两顶尖孔作为轴类零件的定位基准,不仅避免了工件在多次装夹中因定位基准的转换而引起的定位误差,也可作为后续工序的定位基准,符合“基准统一原则。
这种方法不仅使工件的装夹方便、可靠。
简化了工艺规程的制定工作使各工序所使用的夹具结构相同或相近,从而减少了设计、制造夹具的时间和费用,而且有可能在一次装夹中加工出更多表面。
这对于大量生产来说,不仅便于采用高效专用机床和设备以提高生产效率,而且也使得所加工的各表面之间具有较高的相互位置精度。
二.凸轮轴的材料
凸轮轴的材料:球墨铸铁、合金铸铁、冷激铸铁、中碳钢
三.加工阶段的划分
粗加工:各支承轴颈、正时齿轮轴颈和螺纹轴颈外圆、车凸轮、偏心轮等
半精加工:粗磨凸轮、偏心轮等
精加工:精磨正时齿轮轴颈和止推面、四个支承轴颈外圆,精磨凸轮、偏心轮光整加工:抛光支承轴颈、凸轮和偏心轮
四.凸轮形面的加工
凸轮形面粗加工:
按刀具:单刀仿形;多刀仿形
按车床:双靠模切削:单靠模切削
定位:以一个支承轴颈端面作为轴向定位;以正时齿轮和一个支承轴外圆作为定位基准;加工中采用滚轴式辅助支承。
也可用铣削加工或者磨削加工代替车削
凸轮形面精加工:
1、双靠模凸轮磨床
机床有两套靠模:靠模自动更换,通过对砂轮直径的控制提高凸轮外形的精度。
2、双循环凸轮磨床:可在一次安装后对凸轮轴上全部凸轮连续粗精磨削。
先以60m/s的速度大进给量粗磨全部凸轮,以30m/s的磨削速度依次精磨全部凸轮,结束后进行修正。
五.凸轮支撑轴颈的磨削
采用无心磨床磨削。
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。
贯穿式无心磨削一般用于单砂轮,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,一般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,无论是哪一种磨削方式,工件的中心都高于砂轮和导轮的中心,一般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,轴颈径向磨削余量可达3.5mm,单件磨削时间18s,单件工时25s。
用无心磨床加工凸轮轴是一种新颖、独特的新工艺,新方法,但又存在一定的局限性,特别是不易磨削轴肩和端面,一般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般采用单颗粒金刚石修整,修整器所走的路线是凸字形,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/。
六.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,一般只限定5个自由度即可,用2个V型块限定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,该面应提出具体要求)。
目前普遍采用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,钻中心孔时一般选用B5中心钻,钻后的孔深用φ10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,这样可保证以后定位的一致性。
七.凸轮轴的热处理
热处理分类:一般热处理、化学热处理、表面热处理
球墨铸铁凸轮轴一般都是等温淬火。
冷却介质为10号、20号锭子油盐浴或碱浴,淬火后经140°C-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般采用中频淬火:淬火频率1000-10000Hz,一般选用7000Hz。
也就是感应加热表面淬火,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凸轮轴采用自然回火的方法,其凸轮表面组织为针状马氏体。
凸轮轴经表面热处理:可较大地提高零件的扭转和弯曲疲劳强度和表面的耐磨性。
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,便于生产管理。
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25°C-30°C,淬火冷却液的温度为53°C-62°C,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。
八.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,通过化学反应在金属表面生成一种化学覆盖层使获得装饰、耐蚀、绝缘等不同的性能。
化学处理一般有氧化处理和磷化处理。
磷化处理优点:
1. 凸轮轴的凸轮一般要经过磷化处理,经过磷化处理后的凸轮在大气中较稳定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,能进一步提高耐蚀性。
2. 磷化膜孔隙多,具有很强的吸附能力。
3. 具有润滑性和减摩性。
4. 具有较高的绝缘性。
一般经磷化处理后的凸轮,在经过一段时间磨合后,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。
一般来说,凸轮轴的磷化膜厚度为0.0025—0.006mm,为了保证凸轮轴的表面精度,要求磷化前的凸轮表面粗糙度0.6。
九.凸轮轴的抛光
凸轮轴的主轴颈、油封轴颈要求表面粗糙度0.2,所以必须除去主轴颈和油封轴
颈的表面磷化膜,为了保证主轴颈和油封轴颈表面粗糙度,必须对它们进行抛光处理,在抛光过程中,由于摩擦生热少,磨;粒散热时间长,可有效地减少工件的变形、烧伤,主要是提高表面的加工精度,使凸轮轴轴颈获得光亮光滑的表面,但不能提高产品尺寸和几何精度,对零件的形位误差不产生任何改变,按目前的工艺水平,抛光砂带采用纸质砂带,砂粒的粒度280—320,抛光液选用煤油,抛光机的专用工装为硬质树脂制的上下两个半圆。