凸轮轴专用铣床的凸轮轴粗加工发展介绍

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2019-07-03

  早期凸轮轴的主轴颈一般以单刀或多刀普通车床进行粗加工,凸轮普遍采用机械靠模式车床进行单刀或多刀仿形车削来完成。单刀车削效率低;多刀车削难以保证零件质量,而且粗车过后必须安排校直、粗磨等工序,生产效率低。

  多刀车削、仿形车由于切削时受力大,工件容易发生弯曲变形和振动,刀具寿命低,打刀频繁,不良率高。粗车过后需安排校直、粗磨等工序。工件换型时需更换靠模、调整时间长,切换效率低、成本高。新工艺凸轮轴主轴颈采用凸轮轴专用铣床,凸轮则采用数控外铣进行高速铣削(合金钢件锻造毛坯)或CBN强力磨削(铸铁铸造毛坯)。凸轮轴的粗加工经历了单刀车削、多刀车削、CNC车削和数控高速外铣的发展历程。

  凸轮轴的轴向定位在止推面,由于其凸轮的轴向公差都比较大,一般只需要在加工几件后在工件坐标系之中作一下调整就能得到保证。

  曲轴的轴向尺寸基准在止推轴颈端面,传统的曲轴加工工艺因为加工工序多且工艺基准变换多,曲轴的工艺尺寸链比较复杂。随着大量数控设备和测量系统的使用,绝大多数工序都可以实现产品基准和工艺基准的统一。因为曲轴后续工序-热处理变形影响磨削对轴向尺寸的控制,需要对热处理变形规律经常性进行统计分析,并依据结果调整内铣尺寸来补偿掉这种变形。

  凸轮粗加工前必须保证其主轴颈跳动,以六缸凸轮轴为例,中间第四主轴颈跳动应0.20mm,同时保证键槽质量,否则会造成加工后凸轮轮廓误差大和相位不稳定。一般加工一批约30件后检测的数据与产品工艺要求进行比较分析后的差异数值以极坐标的形式导入数控系统补偿。

  曲轴跳动误差对曲柄半径、相位的测量和加工都会产生影响,并影响后续磨削质量。内铣为干式加工设备,加工中产生很大的切削力和切削热,切削时的局部温度高达700℃,这会造成热锻毛坯残余内应力的释放,容易造成内铣后跳动误差的突变。在一般情况下,曲轴毛坯热处理质量能保证批次的稳定性、零件跳动误差数据统计分析以及进行调整偏心方向获得工艺要求的跳动误差。

  对于工件固定不动的内铣加工方式,要实现主动控制主轴颈偏心加工,以获得符合工艺要求的跳动误差是非常方便的。

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