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凸轮轴加工工艺
凸轮轴加工工艺
凸轮轴材料:球墨铸铁、合金铸铁、冷激铸铁、中碳钢
球墨铸铁:将靠近灰铸铁成份铁水经镁或镁合金或其它球化剂球化处理后而取得含有球状石墨铸铁。石墨呈球状,大大减轻了石墨对基体分割性和尖口作用,球墨铸铁含有较高强度、耐磨性、抗氧化性、减震性及较小缺口敏感性。
球墨铸铁凸轮轴通常见在单缸内燃机上,如S195柴油机,做凸轮轴用球墨铸铁用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:将靠近灰铸铁成份铁水加入Mn、Cr、Mo、Cu等元素。从而和珠光体形成合金,降低铁素体数量。合金铸铁凸轮轴通常见于高转速凸轮轴。如CAC480凸轮轴,凸轮轴整体硬度HB263-311。
冷激铸铁:通常见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。使用冷激铸铁凸轮轴处于干摩擦或半干摩擦工作状态,而含有承受较大弯曲和接触应力,要求材料表面层抗磨且高强度,心部仍有一定韧性。现在中国所用冷激铸铁关键有两大类:铬、钼、铜冷激铸铁和铬、钼、镍冷激铸铁,冷硬层金相组织:莱氏体+珠光体(索氏体)冷激铸铁硬度为HRC45—52,现在,中国冷激铸铁硬度在HRC47左右。
中碳钢:通常见于大型发动机凸轮轴。如:6102发动机采取模锻铸造成型,也有一部分用于摩托凸轮轴,成型较简单。模锻后通常要进行退火处理方便于机械加工。
凸轮轴加工经典工艺
一.凸轮轴轴颈粗加工采取无心磨床磨削
无心磨床磨削方法有2种:贯穿式无心磨削和切入式无心磨削。贯穿式无心磨削通常见于单砂轮,它导轮是单叶双曲面,推进凸轮轴沿轴向移动,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,通常砂轮被修整成成型砂轮,如:磨削液压挺柱球面),如现有480凸轮轴磨削,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,不管是哪一个磨削方法,工件中心全部高于砂轮和导轮中心,通常切入式磨削全部有上料工位、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个新奇、独特新工艺,新方法,但又存在一定不足,尤其是不易磨削轴肩和端面,通常不用于多品种凸轮轴加工,只用于单一品种、大批量生产,若要更换所加工凸轮轴品种,就要更换导轮和砂轮,各砂轮间距需重新调整。切入式无心磨床修整通常采取单颗粒金刚石修整,修整器所走路线是凸字形,修整器靠模各段差值和凸轮轴各段轴颈差值相等。粗磨凸轮轴轴颈所用砂轮全部属于碳化物系列,粒度为60,砂轮线速度为45m/。
二、铣端面,钻中心孔
中心孔加工是以后加工工序定位基准,在铣端面时,通常只限定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)。现在普遍采取是自定心定位夹紧,密齿刀盘铣削。轴向尺寸确保后端面到毛坯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,钻中心孔时通常选择B5中心钻,钻后孔深用φ10钢球辅助检验,确保球顶到后端面尺寸和2钢球顶部之间距离,这么可确保以后定位一致性。
三、凸轮轴热处理
热处理:将原材料或未成品置于空气或特定介质中,用合适方法进行加热、保温和冷却,使之取得大家所需要力学或工艺性能工艺方法。
热处理分类:通常热处理、化学热处理、表面热处理
球墨铸铁凸轮轴通常全部是等温淬火。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通常采取中频淬火:淬火频率1000-10000Hz,通常选择7000Hz。也就是感应加热表面淬火,其原理是:将凸轮轴凸轮放入加热线圈中,因为电流集肤效应,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,以后快速淬硬工艺,现在480凸轮轴采取自然回火方法,其凸轮表面组织为针状马氏体。
凸轮轴经表面热处理:可较大地提升零件扭转和弯曲疲惫强度和表面耐磨性。
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,要求冷却水温度在25°C-30°C,淬火冷却液温度为
四、凸轮轴深孔加工
在机械加工中L/D5时孔加工可称为深孔加工,用一般麻花钻钻深孔时有以下困难。
1.钻头细长。刚性差,加工时钻头易弯曲和振动,难以确保孔直线度和加工精度。
2.切屑多,而排除切屑通道长而狭窄,切屑不轻易排出。
3.孔深切削液不易进入,切削温度过高,散热困难,钻头轻易断。
深孔钻按工艺不一样可分为
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