近年來國內(nèi)汽車工業(yè)的發(fā)展迅速，對發(fā)動機(jī)及其零部件的性能再拴、技術(shù)水平角黍、質(zhì)量和產(chǎn)量等方面均提出了許多新的要求，從技術(shù)上看恢筝，汽車工業(yè)的發(fā)展對內(nèi)燃機(jī)及其零部件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率的要求越來越高哀卫。

凸輪軸是內(nèi)燃機(jī)進(jìn)、排氣系統(tǒng)的關(guān)鍵零件之一撬槽，整個(gè)進(jìn)此改、排氣系統(tǒng)是由凸輪軸驅(qū)動。由于凸輪軸具有形狀復(fù)雜侄柔、剛性差共啃、加工精度要求高等特點(diǎn)，一直是汽車內(nèi)燃機(jī)零部件制造的難點(diǎn)之一暂题。而磨削是凸輪軸加工的關(guān)鍵工序之一移剪，在加工工藝中處于重要地位究珊。磨削的質(zhì)量影響到整根凸輪軸乃至發(fā)動機(jī)的性能。

目前國內(nèi)凸輪軸加工均采用單砂輪臥式磨削的方式進(jìn)行精加工纵苛，但臥式磨削加工因磨床結(jié)構(gòu)的限制剿涮，始終無法很好的消除砂輪對工件的作用力及重力帶來的變形，極大的制約到凸輪軸各關(guān)重精度的提高攻人。如何能避免細(xì)長桿類零件磨削時(shí)因產(chǎn)品自重和切削力導(dǎo)致的產(chǎn)品變形一直制約著細(xì)長桿類零件加工精度的提升幔虏，成為細(xì)長桿類零件加工中亟待突破技術(shù)瓶頸。

凸輪軸磨削的工藝特點(diǎn)

1惕秧、加工工藝性差

汽油機(jī)凸輪軸均屬細(xì)長軸類零件奥徒，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)細(xì)長，所以剛性差的炫，在加工過程中易受到切削力吐捞、夾緊力及重力等外力作用，產(chǎn)生變形蜕裳，使零件的加工精度降低吹蜡。熱擴(kuò)散性能差，在切削熱的作用下呈锣，會產(chǎn)生較大的線膨脹锤衡，而磨削加工時(shí)軸的兩端為固定支撐，工件會因伸長而彎曲秒准。磨削時(shí)容易產(chǎn)生彎曲變形试郎，并產(chǎn)生磨削振動，影響加工零件的尺寸一致性和磨削表面質(zhì)量供役，加工工藝性較差泻帮。

2、加工表面容易產(chǎn)生波紋

由于凸輪軸屬細(xì)長軸類零件计寇，且凸輪部位與圓柱面不同锣杂，其磨削余量大且不均勻，帶來的是磨削加工中凸輪表面的受力變化大番宁。變化的磨削力容易引起磨削振動元莫，加上凸輪軸本身剛性差則會使這種情況愈加嚴(yán)重，其后果則是在磨削表面產(chǎn)生直線波紋蝶押，甚至達(dá)到肉眼就可看出的程度踱蠢。

3、加工精度要求越來越高

隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展播聪，節(jié)能和環(huán)保日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)朽基。新的凸輪軸設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對加工設(shè)備提出了更高的要求，凸輪軸的加工精度的高低直接影響到發(fā)動機(jī)的的質(zhì)量离陶、壽命稼虎、廢氣排放和節(jié)能衅檀。因而，對發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零件凸輪軸的制造精度的要求也越來越高敬挂。

4倾氮、加工節(jié)拍和效率高

汽車發(fā)動機(jī)生產(chǎn)中為提高加工效率，減少生產(chǎn)線上機(jī)床數(shù)量永韭，在工藝上將多道工藝進(jìn)行組合英甜。用高速、超高速磨削取代傳統(tǒng)的粗加工（如車徊押、銑等）埃灿，實(shí)現(xiàn)以磨代車、以磨代銑呢旋，從而在加工工藝上實(shí)現(xiàn)突破绝开，將多道工序合并成一道工序，以提高生產(chǎn)效率[2]奸先。

立式磨削

1剑督、立式磨削原理分析

傳統(tǒng)的凸輪軸磨削是采用機(jī)械靠模仿型磨削法。一般采用臥式磨床币芽，工件夾在兩頂尖之間菠食。由于工件夾具的重量以及夾緊力的影響，凸輪軸撓曲變形較大西设，加工精度較低瓣铣。

與臥式磨削不同，立式磨削是將工件豎直固定在機(jī)床底座內(nèi)的一個(gè)旋轉(zhuǎn)卡盤上济榨，磨削主軸豎直布置坯沪，從工件上方開始作上、下運(yùn)動擒滑，從而實(shí)現(xiàn)工件的磨削加工。如圖1所示叉弦。

圖1 立式磨削與臥式磨削原理對比圖

立式磨床內(nèi)側(cè)床身上安裝了兩個(gè)獨(dú)立可行走的十字滑臺丐一，十字滑臺采用雙軸模式，即x軸和z軸淹冰，并集成了磨頭库车。工件在加工區(qū)中心通過尾架和頭架夾緊，尾架安裝在下方并且固定樱拴，頭架安裝在上方可上下行走柠衍，這種結(jié)構(gòu)為實(shí)現(xiàn)左右同步磨削創(chuàng)造了條件。凸輪軸立式磨削示意圖如圖2所示晶乔。

圖2 立式磨削示意圖

2枪岖、立式磨削優(yōu)勢分析

工件垂直放置居然，克服自重導(dǎo)致的變形

在臥式磨削中，工件水平安裝仑连，凸輪軸會因自重而產(chǎn)生彎曲變形郑喊，如圖3所示。

圖3 立式磨削示意圖

夾具所施加的夾緊力一方面要抵抗磨削力瀑尔，另一方面還必須抵抗工件自重阎臂，導(dǎo)致施加在工件上的夾緊力較大。在立式磨床上元糯，工件豎直安裝贺勿，重力作為夾緊力的一部分，施加到下頂尖上旷程，夾緊力只需抵抗磨削力肛英。因此立式磨削相對臥式磨削夾緊力較小，產(chǎn)品在夾緊后的變形量小童隆，在磨削完成工件自由回彈后林索，產(chǎn)品依然能保證精度。

雙軸磨削洪灯，克服法向力

立式磨床采用雙軸模式坎缭，法向力可以互相抵消。普通磨削時(shí)加在工件上的主要力是法向力签钩，多數(shù)情況下法向力是切向力的3至4倍掏呼。當(dāng)兩個(gè)砂輪對置時(shí)，法向力可以互相抵消铅檩，如圖2所示憎夷。通過兩個(gè)砂輪的逆向旋轉(zhuǎn)，由法向力造成的扭矩也互相抵消昧旨，當(dāng)工件只是通過頭架側(cè)的摩擦力帶動時(shí)拾给，這種抵消效應(yīng)的優(yōu)勢會更加明顯[3]。

便于裝卸兔沃，提高效率

立式磨削相對于臥式磨削裝卸工作更為簡便蒋得，能夠提高裝卸作業(yè)的效率，縮短作業(yè)時(shí)間[4]乒疏。

臥式磨床裝卸工件時(shí)额衙，操作者需雙手同時(shí)作業(yè)，同時(shí)由于工件重力的影響善薪，找芯作業(yè)比較繁瑣氛拜；在立式磨床上，操作者只需簡單地將工件向下安裝到卡盤中即可由瞒，同時(shí)也保證了作業(yè)的安全性子钾，如圖3所示即贰。

結(jié)論

立式磨床采用工件豎直安裝的裝夾方式，攻克細(xì)長軸類磨削中重力對精度影響的工藝難題攻克了細(xì)長桿類零件加工中因工件自重和切削力導(dǎo)致產(chǎn)品變形這一難題标康。通過雙軸磨削克服磨削法向力減少加工中因磨削力導(dǎo)致的產(chǎn)品變形半就，提高了磨削效率。立式磨削技術(shù)胃肖，可以實(shí)現(xiàn)凸輪軸的高效高精度加工吸自，減輕工人工作強(qiáng)度，節(jié)約生產(chǎn)成本徊激，將在凸輪軸的加工中得到更為廣泛的應(yīng)用窥扭。

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