当代凸轮轴机械加工工艺探讨

摘 要：本文主要简单介绍了凸轮轴的相关内容，分析了当代凸轮轴机械加工工艺，探讨当代凸轮轴机械加工工艺的有效应用，以加强对当代凸轮轴机械加工工艺的研究，改良凸轮轴零件，提高发动机制造水平。

关键词：当代;凸轮轴;机械加工;工艺

凸轮轴是活塞发动机中的一个零部件，其主要作用是控制发动机中气门的开启和闭合。四冲程发动机中的凸轮轴转速仅是曲轴的一般，但已经算是比较高的转速了，为使凸轮轴在带动转速的过程中，能够承受巨大的扭矩，在设计凸轮轴的时候应当注意两方面的性能，一是强度，二是支撑力，这两个性能都要达到标准要求。凸轮轴的制造材质大多数时候都是特种铸铁，也有少量的锻件。由于凸轮轴是发动机设计中的关键点，因此必须予以其高度重视，不容忽视，要加强对凸轮轴设计的探究，优化当代凸轮轴机械加工工艺，以提升发动机设计水平。

1 凸轮轴的相关内容

凸轮轴是发动机中的重要零部件，其属于零部件中细长型轴类部分，在刚性上比较薄弱。凸轮轴机械加工工艺，不仅具有一般轴类零部件加工的共性特性，还具有其自身的特殊性，这是因为凸轮的形状相较于普通轴类零部件来说较为特别。现阶段，以汽车行业中的发动机为例，凸轮轴根据材料可分为三种类别。分别是：一是冷激铸铁凸轮轴。这一凸轮轴的加工工艺是冷激铸造，铸造毛坯的时候凸轮轴的部分材料会形成马氏体，增加了凸轮轴的耐磨性，而且在工序上也较为简便，无需进行加热处理，其优势在于经济性较好，属于中低档发动机中的凸轮轴零部件[1];二是灰口铸铁凸轮轴。这类凸轮轴在铸造毛坯的时候，运用的材料是灰口铸铁，需要对凸轮表面进行重熔淬火，或是利用激光淬火方式来增强其刚度，使其表面更加耐磨。这种加工工艺的施工成本不高，但是工序太过于复杂，所需要耗费的时间比较长，必须实施凸轮表面过热处理这一工序;三是套装凸轮轴。在加工套装凸轮轴的时候，使用的方式是粉末冶金工艺，规避了过热处理工序，有利于提升尺寸的精确性，但是所使用的毛坯材料成本比较高[2]。

2 当代凸轮轴机械加工工艺

以某品牌的发动机为例，其中涉及到了1.8T凸轮轴，由一根进气凸轮轴和一根排气凸轮轴组成，凸轮轴的加工工艺在进气和出气两方的路线保持一致，但在尺寸上有所不同，因此在加工进气和出气凸轮轴的时候，所需要应用的加工刀具不尽相同，在加工程序上也具有一定的差异性。其凸轮轴加工工艺具体路线如下：在套车两端面钻出中心孔，控制车削轴颈、沉割槽、止推挡、凸轮侧面，然后銑键槽、钻孔攻丝。再者要加强重深孔、粗磨凸轮等工艺的控制，在淬火之间要先进行清洗，将凸轮轴的表面进行重熔淬火，精磨轴颈和凸轮，最后再清洗等待最终的质量检验[3]。

3 当代凸轮轴机械加工工艺的有效应用

当代凸轮轴机械加工工艺中，要重视对轴颈径向跳动工艺的控制，其需要经过两道工序，分别是轴颈车削、轴颈磨削。基于凸轮轴机械加工工艺，轴颈车削时的径向跳动控制，要比轴颈磨削更重要。这是因为当凸轮轴轴颈车削之后，其径向跳动会出现一定的偏差，会给之后的工序带来一定的影响，导致尺寸不准确，质量得不到保障。而且相较于磨削设备来说，车床设备的轴颈径向跳动控制难度更大，一般来说，轴颈磨削的径向跳动的控制值可达到0.03毫米以下，但是车床轴颈径向跳动最好也只能控制在0.1毫米之下。为充分应用当代凸轮轴机械加工工艺，加强对凸轮轴轴颈径向跳动偏差的控制，可采用以下措施：

3.1 降低凸高测量误差

在进行凸轮粗磨的时候，可充分发挥液压中心架的支撑作用，强化磨削工件刚度，将误差控制在0.01毫米之类，以有效克服轴颈径向跳动。在完成磨削工序之后，轴颈径向跳动恢复。测量凸轮轴的凸高时，可采用半径从测量法，为避免测量结果的误差过大，则需要控制好轴颈径向跳动的尺寸，但仍然会存在小范围内的误差[4]。因此最佳的测量方法应当是直径测量法。

3.2 提高重熔淬火质量

在进行重熔淬火这一工序的时候，一定要处理好凸轮与淬火针之间的间隙大小。凸轮轴机械加工工艺标准中，要求两者之间的间歇应当保持在一点三毫米至一点五毫米之间，当间隙过大的时候，则会在重熔淬火过程中出现断层;当间隙过小的时候，又可能导致淬火表面塌陷。因此，为避免出现这些事故，保障重熔淬火质量，应当加强对凸轮轴颈径向跳动的管控，防止其影响凸轮与淬火针之间的关系。

3.3 保障凸輪轴轴颈精磨效果

在实施凸轮轴轴颈精磨加工的时候，需要在凸轮轴的两端，用顶针来进行固定，以液压中心架为支撑，强化磨削刚度。可通过调整液压中心架中心线的进度，来修正轴颈径向跳动，避免其跳动幅度过大，而导致轴颈精磨表面中出现不均匀性，以免破坏轴颈边缘毛刺。

3.4 控制凸轮表面的粗糙程度

近年来，随着科学技术的不断进步，人们对发动机的要求逐渐提高，这就要求发动机中的各个零部件取得较好的发展和创新，需要高精度的零部件。为此，在凸轮轴机械加工中，应当保障凸轮表面粗糙度达标，对其进行精磨，但无需实施抛光处理。

4 结束语

对当代凸轮轴机械加工工艺进行分析和探讨，十分有必要，其是发动机中的重要零部件，只有不断地提高凸轮轴的刚度，提升凸轮轴机械加工工艺水平，才能有效保障凸轮轴的制造质量，为制造先进的发动机奠定扎实基础。在凸轮轴机械加工工艺中，一定要加强对凸轮轴轴颈径向跳动的控制，实施高效的轴颈径向跳动工艺，以实现凸轮轴机械加工效益最大化。

参考文献：

[1]苏钢.凸轮主轴加工工艺[J].科技信息，2011（35）：250-251.

[2]李大海，李晓慧.单节凸轮轴机械加工优化[J].内燃机车，2011（07）：5+24-25+39.

[3]周望平，叶胜年，胡火明.发动机凸轮轴的铸造工艺及机械加工工艺研究[J].中国机械，2013（06）：177-178.

[4]孙海峰，徐宁，夏焕金.凸轮轴在线测量加工加工工艺方法的探讨[J].数字技术与应用，2016（04）：257.

作者简介：徐健（1990-），男 ，山东高唐人，硕士，项目经理，研究方向：发动机凸轮轴的制造。