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《凹面凸輪軸輪廓數(shù)控高速磨削成形原理及實驗研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、凹面凸輪軸輪廓數(shù)控高速磨削成形原理及實驗研究第一章緒論1.1課題研究背景當前，汽車產(chǎn)業(yè)成為了許多國家的支柱產(chǎn)業(yè)，帶動了國家經(jīng)濟的各方面的迅速發(fā)展，特別是制造業(yè)。據(jù)相關部門統(tǒng)計，我國的汽車保有量在2013年是1.37億輛，占所有機動車輛的54.9%；其中用于汽車消費用的汽柴油量已經(jīng)占全國汽柴油消費總量的55%，而且汽車每年都以一定的速度遞增。汽車產(chǎn)業(yè)的高速迅猛發(fā)展，帶來了新的一系列環(huán)境問題。因此節(jié)能與環(huán)保成為汽車產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展中的重點[1]。在凸輪軸上有進氣和排氣凸輪，當凸輪軸工作時可以控制氣門按一定的次序和時間實現(xiàn)開
2、啟與閉合運動。所以凸輪軸的各種輪廓型線就是根據(jù)不同的氣門的開啟和關閉要求來設計的[2]。由于要維持發(fā)動機的耐用和平穩(wěn)性，氣門不能在運動過程中產(chǎn)生過大的沖擊，否則會使氣門產(chǎn)生嚴重的磨損、噪聲甚至不能正常使用等后果。凸輪軸作為汽車、內(nèi)燃機等發(fā)動機的關鍵部件，其加工質量和精度與發(fā)動機的整體使用性能有很直接的關系[3]。按照目前各國對汽車的排放要求，歐洲在2013年已經(jīng)執(zhí)行歐6標準，中國在2013年執(zhí)行了國V標準，它相當于歐洲的歐5標準。由此可知，凸輪軸輪廓的加工質量直接影響汽車產(chǎn)品的質量和汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。磨削加工是指使用
3、具有切削作用的磨具去除掉工件的多余材料，使工件表面達到所需精度的加工方法。它是當代機械加工領域應用最廣泛的精密加工技術，可以獲得很高的加工精度和表面質量，并且，在許多情況下，它也是精密零件的最后一道加工工藝方法。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的發(fā)展，在航空、航天、航海及其他工業(yè)部門中，越來越多的使用一些新型材料，比如鈦合金TC4等粘性材料、工程陶瓷、光學玻璃等脆硬材料，磨削加工已成為最適合的加工方式。德國磨削專家Carl.J.Salmon博士說：磨削在當今是受材料推動的，它與銑、刨和車削在常規(guī)加工材料上的競爭可能難分高下，但一碰
4、到新一代的材料如陶瓷、金屬陶瓷、復合材料、晶須增強材料和超耐高溫合金就不用競爭了。這些材料都只能用磨削加工。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀為了提高凸輪軸等非圓輪廓零件的加工精度和效率，國內(nèi)外眾多磨床廠家和研究機構對凸輪軸的磨削加工理論和加工工藝進行了大量研究，開發(fā)了許多高效、高質、高柔性化的數(shù)控凸輪軸磨床，而且也推出了許多商業(yè)化產(chǎn)品，在凸輪軸零件的制造生產(chǎn)中發(fā)揮了很大的作用。其中研究成果比較顯著的國家有德國、英國、美國和日本等發(fā)達國家。勇克（JUNKER）集團是世界領先的CBN高速磨床生產(chǎn)制造商，它有享譽世界的點磨削（QUI
5、CKPOINT）技術和使用CBN砂輪與金剛石砂輪的高速磨削技術[6-8]。點磨削技術是指在高速外圓磨削法中，一種在砂輪與工件的磨削區(qū)域中以點接觸的方式進行磨削。采用QUICKPOINT技術的磨床使用非常窄并且磨損非常小的CBN砂輪以及金剛石砂輪，砂輪軸的軸心線與水平裝夾的工件軸的軸心成一定的角度，從而使砂輪和工件的接觸區(qū)域減小到點接觸。因為是點磨削加工，所以工件與砂輪的接觸區(qū)域變小，相應的磨削力變?。煌瑫r，磨削液能夠更多的進入到磨削區(qū)，充分發(fā)揮其冷卻效果。因此，可以保證工件表面在不產(chǎn)生燒傷的情況下使用較大的磨削余量
6、，提高磨削加工的效率。而且實際砂輪磨削速度是砂輪和工件的疊加，可達200～250m/s，與傳統(tǒng)磨削工藝相比，特別是在硬質合金加工方面，選用點磨削工藝技術可以把生產(chǎn)率提高600%。例如勇克公司生產(chǎn)的JUCAM3000/61系列的采用CBN砂輪技術的磨床，只需一次裝夾就可完成凸輪片、軸頸、小頭端等整個凸輪軸的磨削，裝夾長度可以達到400mm。通過帶學習功能的控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)幾乎所有干擾量的補償，完美的實現(xiàn)凸輪軸磨削。應用于磨削不同缸數(shù)和各種凸輪形狀（圓柱形、凹形/凸形、帶有切線、多邊形/橢圓形等）的凸輪軸磨削。圖1.
7、1為勇克公司旗下的JUCAM系列磨床選用CBN砂輪磨削帶有凹面輪廓的凸輪軸。第二章凸輪軸數(shù)控磨削成形原理及工藝研究2.1凸輪軸磨削加工的工藝特點凸輪軸是汽車、內(nèi)燃機、工程機械等行業(yè)中的一種應用范圍很廣泛的零件，也是發(fā)動機的關鍵零部件之一，凸輪輪廓的加工質量和精度決定了機械的動力特性和工作平穩(wěn)性。但是隨著發(fā)動機動力的提高以及對燃油利用率的需求提高，供油系統(tǒng)的凸輪軸在升程段已大量采用凹面輪廓形狀，對凸輪軸的加工精度提出了更高的要求。目前，凸輪軸在實際磨削加工過程中還有如下幾個問題：許多凸輪軸屬于細長軸類零件，凸輪軸的長
8、徑比很大，有的甚至可以達到40：1。而且如果制造凸輪軸的材料剛性較差，會使凸輪軸在磨削加工過程中容易產(chǎn)生彎曲變形和振動，從而在工件的磨削表面上出現(xiàn)圓度誤差，影響零件的加工質量。目前，冷激鑄鐵材料以其高性能、低成本的特點已大量的應用于轎車發(fā)動機上。冷激鑄鐵中的萊氏體具有很好的耐磨性，如果再加入一些合金元素，可以實現(xiàn)凸輪軸在不進行熱處理的情況下也可滿足凸輪的不同
