凸輪軸的加工
一、凸輪軸的功用
對各氣缸進、排氣門的開啟和關閉起控制作用，同時，還用來驅動分電器、汽油泵等輔助裝置。
二、凸輪軸的結構特點與技術要求
支承軸頸、進、排氣凸輪、偏心輪、驅動發動機輔助裝置的齒輪、正時齒輪軸頸。
特點：結構復雜、長徑比(bi)大、工件剛性差。
技術要求：
1、支(zhi)承軸頸(jing)的(de)尺寸精度及各支(zhi)承軸頸(jing)之間的(de)同軸度。
2、正時齒(chi)輪(lun)軸(zhou)頸的(de)尺寸(cun)精度及相對于(yu)支承軸(zhou)頸的(de)同(tong)軸(zhou)度。
3、鍵槽的尺寸(cun)和位置精度。
4、止推面(mian)相對于支承軸頸線的垂直度。
5 、凸輪基(ji)圓(yuan)的尺(chi)寸精(jing)度和相對于支承軸頸軸線的同軸度。
6 、凸輪的位置精度。
7、凸輪的形狀精度（曲線升程）等(deng)。
三、凸輪軸的材料和毛坯制造
工作條件：受沖擊性載荷：要求凸輪軸和支承軸頸表面耐磨。凸輪本身具有足夠的韌性和剛度，需要進行熱處理。
材料:鑄(zhu)鐵（冷硬(ying)鑄(zhu)鐵、可淬硬(ying)的低合金鑄(zhu)鐵、球墨鑄(zhu)鐵）；鋼：中碳鋼、滲碳鋼。
冷硬鑄鐵多用于凸輪承受隨動件高負荷的場合（英國）。
可淬硬的低合金鑄鐵凸輪軸多用于凸輪軸承受隨動件低負荷的場合（美國） 。
鋼凸輪軸：45鋼模鍛。
加熱(re)(re)－模鍛(duan)（滾壓(ya)、頂鍛(duan)、終鍛(duan)）－熱(re)(re)切邊－磨殘余飛刺（消(xiao)除鍛(duan)造內(nei)應力、熱(re)(re)處理(li)、校直）。
精度：鑄件（8－9）的精度高于鍛件（5）。
直接棒料加工：美國冠明斯柴(chai)油(you)機(ji)廠、英國Gardner柴(chai)油(you)機(ji)廠、德國奔馳汽車(che)公司400系列(lie)柴(chai)油(you)機(ji)。
四、凸輪軸加工工藝性分析
影響加工精度的因素
易變形：剛度低、切削力大、表面殘余應力。鋼的凸輪軸熱處理產生變形。影響后續加工工序余量的安排、變形過大導致無法完成后續加工、報廢。直接影響到裝配后凸輪軸的使用性能。
措施:粗精分開、及(ji)時(shi)修(xiu)正、適(shi)時(shi)安(an)排校直工(gong)序，加工(gong)過程(cheng)中安(an)排輔助裝置。
加工難度大
凸輪和偏心輪。
凸輪要求：相位(wei)角準確、升程滿足氣門開(kai)啟和關閉時升降(jiang)的(de)規律。靠模加(jia)工中加(jia)工半徑和切削(xue)力、切削(xue)速度(du)時刻變化(hua)。
凸輪軸加工工藝分析
一、定位基準的選擇
兩頂尖孔作為軸類零件的定位基準： 避免了工(gong)件在多(duo)次裝(zhuang)夾(jia)中因定位基準的轉換而引起的定位誤差，也(ye)可用作，后續工(gong)序(xu)的定位基準，符合“基準統一(yi)”， 裝(zhuang)夾(jia)方便、可靠、簡化了工(gong)藝規程，一(yi)次裝(zhuang)夾(jia)加工(gong)多(duo)面。
粗基準的選擇
常選擇其支承軸頸的毛坯外柱圓面及其一個側面作為定位基準。
端面加工：國內各廠家采用銑削加工。國外一些（美國福特）以磨代銑。
1、對于毛坯是模鍛件尤其是精磨鍛件來說，毛坯精度是由鍛模來保證的，其精度較高，加工余量也較小。毛坯鍛造后已經過噴丸處理，表面平整、光潔、無飛邊、毛刺等缺陷。
2、對于毛坯是鑄件尤其是精鑄件來說，不僅具有較好的加工性，而且加工余量也較精確，其毛坯精度比鍛件還高，完全能保證定位可靠。
3、在凸輪軸加工過程中，選擇粗基準還要考慮加工余量的分配均勻、合理。這對于工件長徑比較大、剛度低的特點來說，不僅有利于減小因切削余量不均、切削力劇烈變化而使工件產生的彎曲變形，對于保證精加工質量和提高勞動生產率具有重要的意義。
精基準的選擇
對于各支(zhi)承(cheng)軸(zhou)(zhou)、正(zheng)時(shi)齒輪(lun)(lun)(lun)、齒輪(lun)(lun)(lun)軸(zhou)(zhou)頸(jing)和連接軸(zhou)(zhou)頸(jing)外圓表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)粗加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)、半精(jing)(jing)(jing)(jing)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)、精(jing)(jing)(jing)(jing)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)及支(zhi)承(cheng)軸(zhou)(zhou)、正(zheng)時(shi)齒輪(lun)(lun)(lun)軸(zhou)(zhou)頸(jing)的(de)(de)(de)光整(zheng)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)凸輪(lun)(lun)(lun)、偏心(xin)輪(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)半精(jing)(jing)(jing)(jing)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)、精(jing)(jing)(jing)(jing)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)及光整(zheng)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)，均是(shi)(shi)以兩頂(ding)尖孔(kong)(kong)作為精(jing)(jing)(jing)(jing)基準。 對于凸輪(lun)(lun)(lun)、偏心(xin)輪(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)粗加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)，一般是(shi)(shi)以經過加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)后的(de)(de)(de)支(zhi)承(cheng)軸(zhou)(zhou)頸(jing)、正(zheng)時(shi)齒輪(lun)(lun)(lun)軸(zhou)(zhou)頸(jing)作為定位基準。各表(biao)面(mian)(mian)精(jing)(jing)(jing)(jing)加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)之(zhi)前、熱(re)處理(li)之(zhi)后，通常安排中心(xin)孔(kong)(kong)的(de)(de)(de)修(xiu)整(zheng)工(gong)(gong)(gong)序修(xiu)整(zheng)中心(xin)孔(kong)(kong)時(shi)以支(zhi)承(cheng)軸(zhou)(zhou)進行定位，常用的(de)(de)(de)方法是(shi)(shi)研磨。
二、加工階段的劃分和工序順序的安排
1、加工階段的劃分四個階段：
粗加工：各支承軸頸、正時齒輪軸頸和螺紋軸頸外圓、車凸輪、偏心輪等。
半精加工：粗磨凸輪、偏心輪等。
精加工：精磨正時齒輪(lun)軸頸和止推面、四個(ge)支承軸頸外圓(yuan)，精磨凸(tu)輪(lun)、偏心輪(lun)。
光整加工：拋光支承(cheng)軸頸、凸輪和(he)偏心輪。
2、工序順序安排
對各軸頸：車－－粗磨－－精磨－－拋光
淬火加工安排在各主要表面的半精加工之前進行，防止經過淬火后變形過大而造成精加工時的困難。
三、校直
結構特點：剛度低、易變形
第一次：打中心孔后（保證二、三支承軸外圓加工中余量合理分配）
第二次：磨第二、三支承軸之前，車削四個支承軸外圓后，（糾正車削支承軸頸時的變形，保磨削證第二、三支承軸頸時余量均勻）
第三次：精磨正時齒輪軸頸、四個支承軸、螺紋軸頸、齒輪外圓之前，車削凸輪側面和連接軸頸之后（保證磨削時余量均勻）
第四次：粗磨凸輪、偏心輪之前，凸輪軸淬火之后（減小和消除工件因淬火引起的變形）
第五次：精磨正時齒輪軸頸外圓和止推面、四個支承軸頸外圓、凸輪和偏心輪之前，粗磨凸輪和偏心輪之后（保證精磨時余量均勻）
第六次：全部(bu)凸(tu)輪、偏心輪和支承軸頸拋光之后(hou)(hou)，作為終(zhong)檢前的(de)最后(hou)(hou)一次校(xiao)直。
四、凸輪形面的加工
凸輪形面粗加工：
按刀具：單刀仿形 ；多刀仿形 按車床：雙靠模切削：單靠模切削。
定位：以(yi)一(yi)個(ge)支(zhi)承軸(zhou)(zhou)頸端面作為(wei)軸(zhou)(zhou)向定(ding)位(wei)；以(yi)正時齒輪和一(yi)個(ge)支(zhi)承軸(zhou)(zhou)外圓(yuan)作為(wei)定(ding)位(wei)基準(zhun)；加工(gong)中采用滾軸(zhou)(zhou)式輔助支(zhi)承。也可用銑削加工(gong)或者磨削加工(gong)代替車削。
凸輪形面精加工：
1、雙靠模凸輪磨床
機床有兩套靠模：靠模自動(dong)更(geng)換，通過(guo)對(dui)砂輪直徑(jing)的(de)控(kong)制提高凸(tu)輪外形(xing)的(de)精度。
2、雙循環
凸輪磨床：可在一次安裝后對凸輪軸上全部凸輪連續粗精磨削。
先以60m/s的速(su)度大(da)進(jin)給量粗(cu)磨全(quan)部凸輪(lun)，以30m/s的磨削(xue)速(su)度依次(ci)精磨全(quan)部凸輪(lun)，結(jie)束后進(jin)行(xing)修(xiu)正(zheng)。
3、采用立方氮化硼砂輪，提高壽命(ming)，減小砂輪磨損(sun)，提高精度。
4、數(shu)控(kong)凸輪磨床：應用計算機進行(xing)數(shu)控(kong)編程，擺脫(tuo)靠(kao)模精度對凸輪精度的影(ying)響。
5、計算機數控－立方(fang)氮化(hua)硼砂輪凸(tu)(tu)輪磨(mo)(mo)床該磨(mo)(mo)床能(neng)迅速變換磨(mo)(mo)削的(de)凸(tu)(tu)輪 形(xing)狀，達到甚至超(chao)過目(mu)前(qian)一般仿形(xing)凸(tu)(tu)輪磨(mo)(mo)床的(de)生產率。
6、采用電－液脈沖馬達控(kong)制頭架、砂輪(lun)架 的同步(bu)。
7、采(cai)用多(duo)片(pian)砂輪、高(gao)強度砂輪進行(xing)高(gao)速磨削。
8、采(cai)用砂輪(lun)軸擺動裝置(zhi)減小凸輪(lun)形面的表面粗糙度。
9、采(cai)用預(yu)選粗、精磨削余量等預(yu)選裝置。
10、采用主動測量(liang)裝置。
11、采用(yong)自動(dong)補償、自動(dong)修整等裝(zhuang)置。
砂帶拋光
光整加工－砂帶拋光 螺紋加工。
螺紋分類：緊固和傳動螺紋；圓柱和圓錐；內螺紋和外螺紋；左旋和右旋；單頭和多頭；三角形、梯形、矩形和鋸齒形。
加工方法：小直接內螺紋－絲錐功絲；外螺紋－車削、用梳齒螺紋銑刀銑削、用螺紋切頭和滾壓。
五、中頻淬火
原理：通過感應方(fang)法產生的(de)(de)交流電流沿導(dao)(dao)體(ti)截面分(fen)布是不(bu)(bu)均勻(yun)的(de)(de)。愈靠近導(dao)(dao)體(ti)表面部分(fen)的(de)(de)截面處電流密(mi)度愈大，在(zai)導(dao)(dao)體(ti)中心部分(fen)，電流幾乎等于零。當交流電頻率(lv)越高時(shi)，電流分(fen)布越不(bu)(bu)均勻(yun)。可選用不(bu)(bu)同的(de)(de)電流頻率(lv)來(lai)達到不(bu)(bu)同的(de)(de)淬(cui)(cui)透(tou)深度。增加(jia)淬(cui)(cui)硬層深度可延(yan)長表面的(de)(de)耐磨壽命(ming)，但卻使脆性破壞的(de)(de)傾向增加(jia)。
六、凸輪軸加工中易出現的質量問題和解決措施
1、精車支承軸后磨不圓
可能問題：用單板機加工，程序易亂，加工尺寸不穩定，跳動超差。無法在精車時得到糾正
解決措施：更換車削支承軸頸設備，改變控制系統，單板機定期巡檢。
2、凸輪升程超差
可能問題：機床靠模磨損，靠模精度下降。
解決措施：定期檢查、修整、及時更換靠模。在磨削凸輪形面時，采用改變工件回轉方向的方法，以提高凸輪曲線的形狀精度。
3、凸輪基面跳動超差
可能問題：機床靠模磨損，靠模精度下降。聯軸器與導軸間隙加大。
解決措施：定期檢查、修整、即使更換靠模和聯軸器導軸。
4、凸輪軸各主要工作表面精磨后有微小波紋
解決措施：定期檢(jian)查、調整機床間(jian)隙。控制精磨時的進給量(liang)，增加走(zou)刀次(ci)數和無火化磨削(xue)。