凸轮轴零件光整加工概述

2013-10-14 11:00:24

  1. 工件状况及光整加工要求

  凸轮轴是活塞发动机的一个重要部件,它的作用是控制气门的开启和闭合动作,由于转速较高,且承受较大的扭矩,设计中对凸轮轴强度、支撑方面以及表面质量要求较高。曲轴是发动机的主要旋转机构,担负着将活塞的上下往复运动转变为自身的圆周运动。曲轴转速很高,对轴颈的表面粗糙度、耐磨性、清洁度等性能的要求很高。

  本实例节选自某厂488凸轮轴光整加工案例。凸轮轴材料为钢,原工艺的成品使用过程中,断裂率在3‰左右。要求滚磨光整加工后棱角部位去除毛刺,表面综合质量提高,物理力学性能明显改善。

  2.加工设备:采用北方天宇公司自主研发的W1300A型卧式自由磨具光整设备,一次装夹工件2根。

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  3.工艺参数及流程

  加工过程中,执行我公司制定的标准光整工艺流程为:除油→清洗→滚磨光整→分选→清洗→甩干→防锈。

  4.加工效果

  ● 表面粗糙度

  滚磨光整加工可去除所有部位毛刺、氧化层、表层附着物,表面质量明显提高。从表面粗糙度的变化(下表)可以看出,光整后的表面粗糙度等级整体提高一个等级,最小Ra值达到0.13μm。

  ●外观及放大纹理对比

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  ●光整加工前后表面完整性指标对比

  光整加工技术最直观的功能是可以彻底地去尖角、毛刺,提高粗糙度、清洁度等级。但它绝不仅限于此,更重要的是它具有实现“表面完整性”功能,是疲劳强度、应力状态、显微硬度等物理力学性能的全面改善。本案例凸轮轴采用专用仪器测试的表面完整性部分指标对比如下表所示:

  5.工艺总结

  仅从设备角度来看,采用类似的工艺方法,W1300A型卧式自由磨具光整设备可滚磨光整加工各种中小型轴类零件、如各种凸轮轴、曲轴、纺机螺线槽轴、槽筒、齿轮轴、滚珠丝杠、蜗杆、减振管等。

  对于大中型轴类零件,使用W1300A型卧式自由磨具光整设备加工将会得到更好的加工效果。下图为某军品凸轮轴350h考核后拆机对比的照片。有图可见,未光整的凸轮轴经350h运行考核后发现有明显的表面划伤现象,而经过光整加工后的凸轮轴表面则完好无损,说明经滚磨光整加工后,表面粗糙度、表面纹理、表面物理力学性能(表面显微硬度、表面变质层、表面应力状态等)的变化,使零件的表面耐磨性增加,提高了零件的使用寿命。

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  注:W1300A型卧式自由磨具光整设备是我公司自主研发的成熟机型,曾获得国家科技进步奖。该机型具有成本低、加工效果好、加工效率高等优点。可根据用户需求定制手动/半自动/全自动/机器人上下料车,实现无人工参与的一键操作。


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