高速精密磨削非圆零件轮廓的探索与研究.pdf

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1、精密制造与自动化2015年第3期高速精密磨削非圆零件轮廓的探索与研究乔培平(陕西工业职业技术学院机械工程系陕西咸阳712000)摘要介绍了非圆零件加工的工艺特点，通过对传统的机械靠模仿型磨削方法和工艺存在问题的分析，提出了四点恒线速磨削方法和工艺磨削凸轮零件的设计方案和实现方法。试验证明，只要把凸轮基圆、顶圆和两侧敏感点这四处的速度变化控制在一定范围内，即实现四点恒线速磨削，磨削力的突变情况可大为改善，磨削质量得以提高。该方法在原理上是正确的，在工程上是可行的。关键词非圆轮廓零件工艺特点四点恒线速磨削凸轮零件许多零件都有非

2、圆截面轮廓存在，例如，内燃数控凸轮轴磨床。机活塞轮廓、抽水泵的轴、冲模、凸轮、非圆轴承的内轮等。尽管这些均可以通过仿形加工、磨削加工等工艺方法获取零件轮廓，但是，随着产品的市场全球化，企业面临着越来越大的产品竞争压力，这就需要产品生产企业不但要生产出高质量的产品，缓段而且产品的更新换代时间、设计制造周期也要进一步缩短，以快速响应市场的变化，满足用户的要求，并且还需要大大提高其生产率。所以，为了适应这种科学技术的进步以及满足企业参与竞争的要求，非圆截面零件的加工不但需要实现生产制造的高精度，而且还需要实现生产制造的高效率，从

3、而对非图1凸轮轮廓的组成圆截面零件的加工工艺也提出了更高的要求。1．2加工精度要求越来越高1非圆零件加工的工艺特点随着汽车工业的迅速发展，节能和环保日益成1．1轮廓型面复杂为人们关注的焦点，新的凸轮轴设计标准对加工设非圆零件轮廓型面一般具有多段高次曲线型面，备提出了更高的要求，凸轮轴加工精度的高低直接它的升程转角与砂轮半径之间存在非线性关系。如影响到发动机的质量、寿命、废气排放和节能。因汽车凸轮轴是由基圆段、缓冲段、加(减)速段、而，对发动机的关键零件凸轮轴的制造精度的要求顶圆段等几部分组成，如图1所示。在基圆段，其也越来

4、越高。如原解放牌汽车凸轮轴轮廓精度要求磨削条件与普通外圆磨削基本相同，但在其他区段，为±0．1mlTl，改进后的解放牌汽车凸轮轴提高到磨削时的情况与普通外圆磨削就有很大差异。由于±0．05mm，而目前引进的汽车发动机凸轮轴精凸轮轮廓曲线形状的特殊性，它在磨削时各磨削点度为±0．03rnnq，国内很多凸轮轴生产厂家甚至要的移动速度有很大的变化，尤其是在加(减)速段，求产品轮廓精度达到±0．02rain，其几何精度提高磨削速度可达到磨基圆时的几倍，甚至十几倍。随几倍。同时，对磨削表面粗糙度，原先要求着汽车对废气排放要求的提高，

5、出现了一些轮廓更Ra0．63-0．8gm，然后采用砂轮带抛光，而现在很多特殊的凸轮轴，如带有二次升程的凸轮轴和在外凸生产线直接要求磨至Ra0．2～0．4gm，省略抛光工艺。轮廓段中带一小段内凹轮廓的凸轮轴，都出现在新1．3表面容易产生波纹近开发的汽车发动机中，这种异形轮廓对传统机床由于凸轮轴属细长轴类零件，变化的磨削力容提出了极大的挑战，促使人们去研究开发高柔性的易引起磨削振动，加上凸轮轴本身刚性差则会使这16乔培平高速精密磨削非圆零件轮廓的探索与研究种情况越加严重，其后果则是在磨削表面产生直线3四点恒线速磨削方法和工艺纹

6、理，甚至达到肉眼就可发现的程度。在普通凸轮轴磨床中凸轮工件是以恒转速旋转，1．4容易发生磨削烧伤而凸轮上各点的磨削速度相差很大，达几倍甚至十磨削加工时大部分磨粒是以负前角方式进行磨几倍，容易造成许多磨削缺陷如振动、烧伤和轮廓削，对材料的挤压作用明显，随着磨削速度的提高，形状误差等。磨削表面层会有很高的温升，磨削区的瞬时温度有理论上讲，在数控凸轮轴磨床中，采用交流伺时可达l000℃以上，从而产生磨削烧伤。在凸轮轴服电动机可以使每一点的磨削速度都保证同一数值。磨削时，由于两侧加(减)速段磨削速度最高、材但实际上，由于伺服电动机

7、在升、降转速时也有匀料硬度又最硬，且由于该区段加工时凸轮轮廓形状变速过程，难以做到瞬问达到预定转速。而且试验原因导致磨削液不容易进入磨削区，因此最容易发证明，只要把凸轮基圆、顶圆和两侧敏感点这四处生磨削烧伤，轻微的磨削烧伤经探伤可发现细微裂的速度变化控制在一定范围内，即实现“四点恒线纹，严重的肉眼就能发现表面颜色变化和产生的开速”，磨削效果就相当不错了。裂现象等，严重影响了零件质量。为了避免复杂的编程过程，使操作者使用起来更方便，把凸轮升程处90。范围内分成9个转速区，2机械靠模仿形磨削方法存在的问题分别为2、3、4⋯⋯l

8、0转速区，而把基圆外作为1传统的凸轮轴磨削是采用机械靠模仿形磨削法。转速区，把基圆区处角速度定为w，把2～10转速设计人员按凸轮轮廓计算出凸轮上每一点的升程值，区的转速系数(可在0．1～1．5范围内选择)一输入工艺人员根据此升程值设计制作标准凸轮，然后利数控系统相应的参数表中，则磨削时各转速区的角用标准